一种用于深水勘查的基座系统及其使用方法与流程

本发明涉及海洋勘查技术领域，更具体的说，是涉及一种用于深水勘查的基座系统及其使用方法。

背景技术：

根据《联合国海洋法公约》规定，包括内水、领海及专属经济区和大陆架的我国海洋国土接近300万平方公里。海洋资源是我国重要的资源储备，其中包括油气资源沉积盆地约70万平方公里，石油资源估算量约240亿吨，天然气资源估算量约14万亿立方米，还有大量的天然气水合物资源，即最有希望在本世纪成为油气替代能源的“可燃冰”。

目前我国在开展勘查技术作业时，浅海主要采取租赁或采购国外基座来进行作业，而深海基本需要由国外公司来完成作业，技术资料的准确性、保密性都难以保证。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决当前海洋勘查过程中存在的取样数据精度和作业深度上的不足，提供一种用于深水勘查的基座系统及其使用方法，通过钢丝绳从钻探船或平台上下放至海底，稳定地坐在海床上，其设计满足了多项勘查技术作业需求，可以提高我国海洋勘查技术的精度、深度和速度。

本发明的目的可通过以下技术方案实现。

一种用于深水勘查的基座系统，包括基座框架，所述基座框架包括沿轴线设置有通孔的基座、设置于基座上表面的立杆和斜杆，所述立杆和斜杆顶部共同支撑固定有自动平衡吊装系统，所述自动平衡吊装系统包括空心安装座，所述安装座内部设置有立滑轮和水平滑轮，所述安装座顶部沿轴线设置有贯穿其顶部和底部的喇叭口；

所述基座和安装座之间设置有钻柱自动定位锁紧系统，所述钻柱自动定位锁紧系统包括竖直设置的钻柱通道，所述钻柱通道顶部设置有油缸平台，所述油缸平台和基座之间设置有立柱，所述油缸平台上对称设置有两个液压油缸，两个液压油缸的相对侧分别设置有可伸缩的钳座，每个钳座均设置有受压变形的弧形钳口；所述钻柱通道、基座上的通孔、喇叭口在竖直方向上相连通；

所述安装座上设置有通讯系统，所述基座上设置有与通讯系统相连接的主控系统、为钻柱自动定位锁紧系统提供动力的深水勘查液压动力系统和用于供电的深水电源。

所述立滑轮对角设置为两个，与水平滑轮采用三角形点设置，所述安装座顶部设置有两个用于钢丝绳穿过的牵引孔，所述牵引孔与立滑轮一一对应。

所述液压油缸和油缸平台之间设置有油缸支撑，所述液压油缸上设置有与深水勘查液压动力系统相连接的油管，所述油缸平台上设置有用于定位钻柱的框架，所述框架将两个钳口遮挡住，且顶部设置有与钻柱通道同轴线的通孔。

本发明的目的还可通过以下技术方案实现。

一种用于深水勘查的基座系统的使用方法，包括以下步骤：

步骤一，依据实施的勘查作业任务，按照设计图纸，组装上述用于深水勘查的基座系统；

步骤二，将钻探船或平台上的钢丝绳安装到自动平衡吊装系统后，将组装好的基座系统吊至月池中；

步骤三，当钻探船或平台定位完成后，将基座系统下放至目的井口位置，通过主控系统中的水深测量设备和钢丝绳下入长度来校核基座位置，当接近目的深度，降低钢丝绳下入速度，待钢丝绳荷载表示数降低时，停止下入钢丝绳，通过钻探船或平台上的水深测量设备和主控系统中的水深测量设备来校核是否下放到位；

步骤四，下放到位后，当开展钻柱锁紧作业时，主控系统控制深水勘查液压动力系统作业，深水勘查液压动力系统为钻柱自动定位锁紧系统提供液压动力，完成钻柱自动定位及锁紧动作；

步骤五，完成作业后，通过主控系统对整个基座系统复位，将基座系统提升至甲板上。

与现有技术相比，本发明的技术方案已多次成功应用于海上勘查作业施工当中，现场使用效果表明，该基座系统具有如下优点：

(1)本发明中包含了用于供电的深水电源、用于控制整个基座系统的主控系统、用于为钻柱自动定位锁紧系统提供动力的深水勘查液压动力系统、用于与甲板通讯的通讯系统、用于吊装和平衡基座系统的自平衡吊装系统以及用于定位及锁紧钻柱的钻柱自动定位锁紧系统，可以在现有海上勘查钻探技术条件下，通过钢丝绳下放至海底后，可用于定位及锁紧钻柱，高精度、高速度实现钻柱锁紧；

(2)本发明中采用受压变形的弧形钳口，可大幅提高摩擦力，压力消失后，可恢复原形，而且避免对钻柱造成损坏；

(3)本发明体积小，不会占用甲板太大面积，便于携带，另外本发明通过钢丝绳进行吊装，不会对钻柱造成负重，可以在水深4000米以浅水(海)域实现钻柱定位及锁紧工作。

附图说明

图1为本发明的用于深水勘查的基座系统的轴侧结构示意图；

图2为本发明的用于深水勘查的基座系统的正视结构示意图；

图3为本发明的钻柱自动定位锁紧系统的轴侧结构示意图；

图4为本发明的钻柱自动定位锁紧系统的正视结构示意图；

图5为图3中a-a剖视图。

附图标记:1基座框架；1-1基座；1-2立杆；1-3斜杆；

2深水电源；3主控系统；4深水勘查液压动力系统；5通讯系统；

6自动平衡吊装系统；7钻柱自动定位锁紧系统；

6-1安装座；6-2立滑轮；6-3水平滑轮；6-4喇叭口；6-5牵引孔；

7-1油缸平台；7-2框架；7-3立柱；7-4钻柱通道；7-5油缸支撑；

7-6油管；7-7钳口；7-8液压油缸；7-9钳座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

如图1至图5所示，本发明的用于深水勘查的基座系统，包括基座框架1，所述基座框架1包括沿轴线设置有通孔的基座1-1、设置于基座1-1上表面的立杆1-2和斜杆1-3，所述立杆1-2和斜杆1-3顶部共同支撑有自动平衡吊装系统6，所述自动平衡吊装系统6用于吊装和平衡整个基座系统。所述自动平衡吊装系统6包括与基座1-1同轴设置的空心安装座6-1，所述安装座6-1顶部沿轴线设置有贯穿其顶部和底部的喇叭口6-4。所述安装座6-1内部设置有立滑轮6-2和水平滑轮6-3，所述立滑轮6-2对角设置为两个，与水平滑轮6-3采用三角形点设置，所述安装座6-1顶部设置有两个用于钢丝绳穿过的牵引孔6-5，所述牵引孔6-5与立滑轮6-2一一对应。

所述基座1-1和安装座6-1之间设置有钻柱自动定位锁紧系统7，所述钻柱自动定位锁紧系统7用于定位及锁紧钻柱。所述钻柱自动定位锁紧系统7包括竖直设置的钻柱通道7-4，所述钻柱通道7-4顶部设置有油缸平台7-1，所述油缸平台7-1和基座1-1之间设置有立柱7-3。所述油缸平台7-1上对称设置有两个液压油缸7-8，两个液压油缸7-8的相对侧分别设置有可伸缩的钳座7-9，每个钳座7-9均设置有受压变形的弧形钳口7-7。所述液压油缸7-8和油缸平台7-1之间设置有油缸支撑7-5，所述液压油缸7-8上设置有与深水勘查液压动力系统4相连接的油管7-6，所述油缸平台7-1上设置有用于定位钻柱的框架7-2，所述框架7-2可将两个回收状态下的钳口7-7遮挡住。所述油缸平台7-1中部和框架7-2顶部设置有与钻柱通道7-4同轴线的通孔。所述基座1-1上的通孔、钻柱通道7-4、油缸平台7-1上的通孔、框架7-2顶部的通孔和喇叭口6-4在竖直方向上相连通，便于钻柱贯穿本发明基座系统。

所述安装座6-1上设置有通讯系统5，所述基座1-1上设置有与通讯系统5相连接的主控系统3、深水勘查液压动力系统4和用于供电的深水电源2。所述主控系统3用于控制整个基座系统，所述深水勘查液压动力系统4为钻柱自动定位锁紧系统7提供液压动力，所述通讯系统5用于与甲板进行通讯。

本发明的基座系统通过钢丝绳下放至海底后，定位及锁紧钻柱，可执行相应的勘查作业。本发明用于深水勘查的基座系统的使用方法，包括以下步骤：

步骤一，依据实施的勘查作业任务，按照设计图纸，组装上述用于深水勘查的基座系统。

步骤二，将钻探船或平台上的钢丝绳安装到自动平衡吊装系统6后，将组装好的基座系统吊至月池中。其中，钢丝绳经一个牵引孔6-5引入，依次经立滑轮6-2、水平滑轮6-3和对角处的立滑轮6-2后，由另一个牵引孔6-5引出，以此将整个基座系统拴住，以便后期进行基座系统的吊装等作业。

步骤三，当钻探船或平台定位完成后，将基座系统下放至目的井口位置，通过主控系统3内置的水深测量设备和钢丝绳下入长度来校核基座1-1位置，当接近目的深度，降低钢丝绳下入速度，待钢丝绳荷载表(甲板上)示数降低时，停止下入钢丝绳，通过钻探船或平台上的水深测量设备和主控系统3中的水深测量设备来校核是否下放到位。

步骤四，下放到位后，当开展钻柱锁紧作业时，主控系统3控制深水勘查液压动力系统4作业，深水勘查液压动力系统4为钻柱自动定位锁紧系统7提供液压动力，两个钳座7-9对称伸出使两个钳口7-7锁紧钻柱，完成钻柱自动定位及锁紧动作。

步骤五，完成作业后，通过主控系统3对整个基座系统复位，将基座系统提升至甲板上。

尽管上面结合附图对本发明的功能及工作过程进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体功能和工作过程，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。