专利名称：单侧悬臂式水上勘探平台系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水上工程地质勘探辅助系统，具体说是一种单侧悬臂式水上
勘探平台系统。
背景技术：
目前水上工程地质勘探所需的平台系统存在以下缺陷1)由于受作业区域地况、 地貌、风浪、潮流等自然条件影响，因此，对船舶稳性要求较高，使用一般的勘探平台无法满 足作业条件；2)水上勘探孔具有一定深度，有效作业时间相对较短，钻机类型、钻杆起落速 度、泥浆循环等已形成一套工艺流程，单台钻机难以满足水上深孔勘探钻进的需求；3)钻 塔的有效高度直接影响钻进速度和质量，若偏高，船舶稳性差，易摇摆；若偏低，钻塔不能承 受钻杆、套管立根及提引力的作用，且影响上下提钻的速度；4)水上勘探时，泥浆稀释快， 难以循环回收，易造成水上环境污染；5)若采用类似海上石油开采使用的平台系统，所需 设备、人员等投入非常庞大，勘察费用昂贵，一般工程勘察工作无法接受的。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种简易、低成本勘探平台系统，用于水下
勘探岩土取芯、取样、原位测试，使得各类环境条件下，勘探工作得以进行。 本实用新型采用以下技术方案 —种单侧悬臂式水上勘探平台系统，包括工作船，所述工作船上设多个锚机；单 侧悬臂勘探平台，在工作船甲板上至少设两根型钢，有多根支架横跨设于型钢之上，且伸出 船体一侧，在支架上铺设地板和槽钢，其中槽钢位置与型钢相对应，槽钢通过支架与型钢固 定连接，支架和地板伸出船体的部分为工作区悬臂侧；钻塔，设于单侧悬臂勘探平台上；设 备，设于勘探平台上，包括位于工作区悬臂侧内的钻机和位于船体上的泥浆泵。本实用新型 简易、低成本，用于水下勘探岩土取芯、取样、原位测试，使得各类环境条件下，勘探工作得 以进行。 优选地，所述型钢是工字钢，有多个螺栓依次通过槽钢的凹槽部分、支架，与工字 钢连接。 优选地，所述支架为木方，所述地板为木质地板。 优选地，所述工作区悬臂侧上设有木方做的防护栏杆。 进一步地，所述钻塔为三角钻塔，包括左、中、右支承脚，其中左、右支承脚长度相 等，各支承脚顶端通过天心螺栓连接，底部通过三个万向底座与地板、木方固定，各支承脚 之间还通过加固横梁两两连接。 优选地，所述加固横梁有上下两组，还有一个二平台与上组加固横梁连接，中支承 梁上设多个踏板。 进一步地，还包括泥桨回收系统，所述泥桨泵通过高压导管与钻杆一端连接，钻杆 另一端为钻头；钻杆外设套管，套管一端连同钻头钻入地层，另一端设有旁通套管接头，该接头通过软管与泥浆池连接，泥浆池连接泥浆泵，形成泥浆循环回路；所述泥浆池内设过滤 网。 优选地，所述泥桨池设于船舱内，所述过滤网有粗泥桨过滤网、细泥桨过滤网两层。 进一步地，所述设备还包括两台多级变速巻扬机，所述钻机为主动力XY型钻机。 优选地，所述工作船为单体自航平底工程船舶。 本实用新型具有以下有益效果 (1)整个勘探平台系统模块化设计，标准化结构，成本低，且各零件间螺栓连接，拆 卸简便。 (2)根据气候、水深、钻孔深度等需求，选用单体自航平底工程船舶，配备一定数量 的锚机，适应不同水深工程地质勘探。 (3)设计合理的钻塔垂直有效高度，这样可以在上下钻具时节省接、卸钻杆的时 间。钻塔支承脚选用中空轻质高强度钢，结构合理且稳固。 (4)双台多级变速巻扬机，最大提升速度达到l米/秒，轮流上下提引，达到不间断 提卸钻杆目的，从而减少非钻进时间；而且双台巻扬机加上主动力XY型钻机，在处理钻孔 卡钻时大大提高了起重能力，从而增加了水上勘探的安全性。 (5)实现了泥浆回收循环使用。加工相应的旁通套管接头、双重滤网、回收池，泥浆 循环使用，节约了资源，减少了对环境的污染。
图1为本实用新型所涉及的勘探平台系统的结构示意图。 图2为泥浆回收系统的示意图。
具体实施方式参见图l，勘探平台系统包括工作船，在船体15艏艉装有锚机16，用于水上抛锚定 位。根据气候、水深、钻孔深度等需求，选用合适单体自航平底工程船舶，配有4 6只铁锚 及相配套的电动液压锚机16，使之适应工程地质勘探。定位时4锚呈交叉分布，6锚呈米字 形分布，与单体自航平底工程船连接。 在工作船船体15上搭建勘探平台。在主甲板上平行设置两根工字钢14，跨距根据 船宽而定。工字钢14与船体15焊接(刚性)连接。两根工字钢14上横跨设若干根木方 1。在木方1上，对应于工字钢14的位置布设两根槽钢13，多个螺栓12从上往下穿过槽钢 13、木方1、工字钢14，通过螺帽固定在工字钢14的凹槽内，由此固定木方1。由图可知，木 方1是勘探作业平台的肋骨基础，木方1伸出船体15 —侧而形成一个单侧悬臂平台，木方 1和地板2伸出船体15的部分为工作区悬臂侧8，在木方1上铺设厚度大于50mm的木质地 板2，地板2上还将安装三角钻塔、钻探设备等。采用矩形木方作为防护栏杆3，在超出船体 15的地板2上开出一个圆孔29作为钻探孔钻进位置，安放套管26。钻机19把钻杆25沿 着套管26钻入土层中。 单侧悬臂勘探平台上设三角钻塔，具体说是钻塔垂直重心点在工作区悬臂侧8的 圆孔29上，三角钻塔包括万向底座20和三根支承脚。由三个万向底座20作为钻塔的支撑基点，在地板2上形成等腰三角形，同样用螺栓穿过万向底座20、地板2、与木方1固定。三 根支承脚分别是左、右支承脚5、7和中支承脚6，中支承脚6略短于左、右支承脚，顶部通过 天心螺栓4连接。三角钻塔上还有加固横梁ll作为加固件，见图l，在钻塔设上下两组加固 横梁11，各组支承梁之间、加固横梁11与钻塔之间都是螺栓固定和连接。在上组加固横梁 上还设有二平台9，这是为作业人员提供的辅助平台(因此整个系统为双平台结构)，通过 加固横梁11与三角钻塔的左、中支承脚6连接。在中支承脚6上设便于工作人员攀爬的踏 板10，采用防滑轻质钢材设计，嵌入在中支承脚6上，至此，三角高架双层钻塔得以完成。 在勘探平台上设置勘探设备及工具，三角钻塔下布置套管26、钻杆25和主钻机 19，套管26上端固定在三角钻塔的重心点圆孔29处。由于主钻机的重心已处于船体15外， 17巻扬机与泥浆泵18必需安装在船体15内指定的位置上，其中巻扬机17有两台，为多级 变速巻扬机。主钻机单台，为主动力XY型钻机19。 本实用新型还设置泥浆回收系统。通过圆孔29设一套管26，钻杆25连通钻头27 穿入其中，泥浆泵18通过高压导管24与钻杆25在水上的一端连接。套管26 —端在泥浆 内，另一端连接旁通套管接头28，见图2，具体说旁通套管接头28旋入套管26上端圆孔29 上，一侧连接软管，通过该软管通到船舱内的泥浆池23。泥浆池23内设双层过滤网，分别为 粗泥桨过滤网21、细泥桨过滤网22，泥桨池23同时与泥桨泵18连接。 如图2所示，勘探平台上的泥浆泵18从泥浆池23吸入泥浆，增压后通过泥浆高压 导管24，压入钻杆25内，从钻杆25底部钻头27的两侧，即钻头27与套管26之间的空隙上 溢，由此起到泥浆护壁作用；泥浆从钻杆25底部沿套管26内侧流回旁通套管接头28并从 A处溢出，流经软管通过B处到达泥桨池23，通过两层粗、细过滤网21、22过滤达到可用标 准，再从C处由泥浆泵18吸收增压后循环使用。 本实用新型模块化设计，标准化结构，成本低，且各零件间螺栓连接，拆卸简便；根 据气候、水深、钻孔深度等需求，选用一定吨位的单体自航平底工程船舶，配备一定数量的 锚机，可适应工程地质勘探；设计合理的钻塔垂直有效高度，这样可以在上下钻具时节省 接、卸钻杆的时间；钻塔支承脚选用中空轻质高强度钢，结构合理且稳固。双台多级变速巻 扬机，最大提升速度达到1米/秒，轮流上下提弓I ，达到不间断提卸钻杆目的，从而减少非钻 进时间；而且双台巻扬机加上主动力XY型钻机，在处理钻孔卡钻时大大提高了起重能力， 从而增加了水上勘探的安全性；实现了泥浆回收循环使用；加工相应的旁通套管接头、双 重滤网、回收池，泥浆循环使用，节约了资源，减少了对环境的污染。
权利要求一种单侧悬臂式水上勘探平台系统，其特征是包括工作船，所述工作船上设多个锚机(16)；单侧悬臂勘探平台，在工作船甲板上至少设两根型钢，有多根支架横跨设于型钢之上，且伸出船体(15)一侧，在支架上铺设地板(2)和槽钢(13)，其中槽钢(13)位置与型钢相对应，槽钢(13)通过支架与型钢固定连接，支架和地板(2)伸出船体(15)的部分为工作区悬臂侧(8)；钻塔，设于单侧悬臂勘探平台上；设备，设于勘探平台上，包括位于工作区悬臂侧(8)内的钻机(19)和位于船体(15)上的泥浆泵(18)。
2. 根据权利要求1所述的单侧悬臂式水上勘探平台系统，其特征是所述型钢是工字 钢(14)，有多个螺栓(12)依次通过槽钢(13)的凹槽部分、支架，与工字钢(14)连接。
3. 根据权利要求2所述的单侧悬臂式水上勘探平台系统，其特征是所述支架为木方(I) ，所述地板(2)为木质地板。
4. 根据权利要求3所述的单侧悬臂式水上勘探平台系统，其特征是所述工作区悬臂 侧(8)上设有木方做的防护栏杆(3)。
5. 根据权利要求1所述的单侧悬臂式水上勘探平台系统，其特征是所述钻塔为三角 钻塔，包括左、中、右支承脚(5、6、7)，其中左、右支承脚(5、7)长度相等，各支承脚顶端通过 天心螺栓(4)连接，底部通过三个万向底座(20)与地板(2)、木方(1)固定，各支承脚之间 还通过加固横梁(11)两两连接。
6. 根据权利要求4所述的单侧悬臂式水上勘探平台系统，其特征是所述加固横梁(II) 有上下两组，还有一个二平台(9)与上组加固横梁连接，中支承脚(6)上设多个踏板 (10)。
7. 根据权利要求1所述的单侧悬臂式水上勘探平台系统，其特征是还包括泥浆回收 系统，所述泥浆泵(18)通过高压导管(24)与钻杆(25) —端连接，钻杆(25)另一端为钻头 (27);钻杆(25)外设套管(26)，套管(26) 一端连同钻头(27)钻入地层，另一端设有旁通 套管接头(28)，该接头通过软管与泥浆池(23)连接，泥浆池(23)连接泥浆泵(18)，形成泥 浆循环回路；所述泥浆池(23)内设过滤网(21,22)。
8. 根据权利要求6所述的单侧悬臂式水上勘探平台系统，其特征是所述泥浆池(23) 设于船舱内，所述过滤网有粗泥浆过滤网(21)、细泥浆过滤网(22)两层。
9. 根据权利要求1所述的单侧悬臂式水上勘探平台系统，其特征是所述设备还包括 两台多级变速巻扬机(17)，所述钻机(19)为主动力XY型钻机。
10. 根据权利要求1-9中任一项所述的单侧悬臂式水上勘探平台系统，其特征是所述 工作船为单体自航平底工程船舶。
专利摘要本实用新型公开了一种单侧悬臂式水上勘探平台系统，包括工作船，所述工作船上设多个锚机；单侧悬臂勘探平台，在工作船甲板上至少设两根型钢，有多根支架横跨设于型钢之上，且伸出船体一侧，在支架上铺设地板和槽钢，其中槽钢位置与型钢相对应，槽钢通过支架与型钢固定连接，支架和地板伸出船体的部分为工作区悬臂侧；钻塔，设于单侧悬臂勘探平台上；设备，设于勘探平台上，包括位于工作区悬臂侧内的钻机和位于船体上的泥浆泵。本实用新型简易、低成本，用于水下勘探岩土取芯、取样、原位测试，使得各类环境条件下，勘探工作得以进行。
文档编号B63B35/44GK201484633SQ200920208538
公开日2010年5月26日 申请日期2009年8月27日 优先权日2009年8月27日
发明者刘明建, 成利民, 王如金, 王照明, 胡建平, 董教社, 董淑海, 郑建朝, 钮建定, 陈智勇 申请人:中交第三航务工程勘察设计院有限公司;中交三航院勘察工程有限公司