專利名稱：與深海鉆機(jī)配套的沉積物保壓存儲裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于海洋勘探機(jī)械設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種與深海鉆機(jī)配套的沉積物保壓存儲裝置。
背景技術(shù)：
海底擁有大量礦藏資源，當(dāng)今世界各國在深海領(lǐng)域的開發(fā)投入逐年遞增，但深海探測由于受多變的地質(zhì)及洋流等條件制約而難度較大，同時，勘探作業(yè)周期較長，因此應(yīng)力求一次勘探，多點(diǎn)取樣。現(xiàn)有深海礦藏勘探設(shè)備大多采用深海鉆機(jī)或者取芯器進(jìn)行深海原位測量。這種勘探設(shè)備在進(jìn)行深孔鉆進(jìn)時往往需要通過遙控接卸多節(jié)鉆管得以實(shí)現(xiàn)。專利200920064592. 8公開了一種海底自動接桿鉆機(jī)用旋轉(zhuǎn)式鉆管存儲機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)將鉆管存儲于分度圓盤存儲架內(nèi)，通過分度圓盤的定角度旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)鉆管的取用與回收。該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu) 復(fù)雜，且對操作性要求較高，同時受分度圓盤尺寸限制，其存儲鉆管的數(shù)量有限，不利于較深孔工況下的鉆進(jìn)。專利200420036285. 6公開了一種深海淺空取芯鉆機(jī)的更換取巖芯內(nèi)管裝置。該裝置將雙層套管存儲于分度圓盤內(nèi)，實(shí)現(xiàn)鉆管和巖芯管的緊湊存儲，并通過抓管機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)巖芯管的更換。該裝置受分度圓盤尺寸的限制，不利于較深孔工況下的鉆進(jìn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種與深海鉆機(jī)配套的沉積物保壓存儲裝置及其使用方法。與深海鉆機(jī)配套的沉積物保壓存儲裝置，包括設(shè)置在深海鉆機(jī)上的鉆管及巖芯管存儲機(jī)構(gòu)和含樣巖芯管保壓裝配機(jī)構(gòu)；所述的鉆管及巖芯管存儲機(jī)構(gòu)在含樣巖芯管保壓裝配機(jī)構(gòu)的工作區(qū)域內(nèi)。所述鉆管及巖芯管存儲機(jī)構(gòu)包括鉆管存儲倉、巖芯管存儲倉、前端鉆管推進(jìn)器、后端鉆管推進(jìn)器、前端巖芯管推進(jìn)器、后端巖芯管推進(jìn)器、液壓馬達(dá)、絲杠、承載盤、若干鉆管 與巖芯管。兩個鉆管存儲倉和三個巖芯管存儲倉并排設(shè)置，其中兩個鉆管存儲倉內(nèi)裝鉆管，鉆管存儲倉前后兩端分別安裝前端鉆管推進(jìn)器和后端鉆管推進(jìn)器，鉆管存儲倉內(nèi)最外側(cè)的鉆管預(yù)先安裝上鉆頭和巖芯管。三個巖芯管存儲倉中有兩個巖芯管存儲倉裝巖芯管，第三個巖芯管存儲倉置空，巖芯管存儲倉前后兩端分別安裝前端巖芯管推進(jìn)器和后端巖芯管推進(jìn)器。存儲倉與后端推進(jìn)器間安裝絲杠傳動機(jī)構(gòu)，絲杠左端安裝液壓馬達(dá)，絲杠頂部安裝承載盤，承載盤的高度與鉆管及巖芯管的底部高度一致，利用液壓馬達(dá)驅(qū)動絲杠傳動實(shí)現(xiàn)承載盤的直線運(yùn)動。所述含樣巖芯管保壓裝配機(jī)構(gòu)包括主機(jī)械手、輔助機(jī)械手、裝配機(jī)械手、保壓蓋、旋蓋機(jī)構(gòu)、保壓蓋存儲機(jī)構(gòu)。三個機(jī)械手均可實(shí)現(xiàn)升降、旋轉(zhuǎn)、伸縮功能。主機(jī)械手位于含樣巖芯管保壓裝配機(jī)構(gòu)區(qū)域內(nèi)后端靠近鉆管及巖芯管存儲機(jī)構(gòu)的開口處，且通過升降、旋轉(zhuǎn)和伸縮后可從承載盤抓取鉆管或巖芯管；輔助機(jī)械手位于含樣巖芯管保壓裝配機(jī)構(gòu)區(qū)域內(nèi)中部位置，且通過升降、旋轉(zhuǎn)和伸縮后可從主機(jī)械手抓取鉆管；裝配機(jī)械手位于含樣巖芯管保壓裝配機(jī)構(gòu)區(qū)域內(nèi)前端，且通過旋轉(zhuǎn)、伸縮可將保壓蓋套裝在輔助機(jī)械手抓取的鉆管處；旋蓋機(jī)構(gòu)安裝于裝配機(jī)械手內(nèi)，通過旋轉(zhuǎn)一定角度可擰緊保壓蓋；保壓蓋存儲機(jī)構(gòu)位于裝配機(jī)械手初始位置附近，可存儲一定數(shù)量的保壓蓋。本實(shí)用新型與背景技術(shù)相比，具有的有益效果是它能充分利用鉆機(jī)空間，存儲較多的鉆管和巖芯管，且操作性較強(qiáng)，使用成本較低，并能廣泛適用于多深度鉆孔場合。同時與之配合的保壓蓋裝配設(shè)計利用鉆機(jī)自帶的液壓系統(tǒng)，簡化保壓過程，一定程度上降低了使用成本。結(jié)合現(xiàn)有深孔鉆進(jìn)技術(shù)，大大提高取樣效率，進(jìn)一步降低成本。
圖I是本實(shí)用新型的總體設(shè)計布局圖；圖2是本實(shí)用新型鉆管及巖芯管存儲機(jī)構(gòu)；圖3是本實(shí)用新型含樣巖芯管保壓裝配機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
及工作過程
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。如圖I所示，本實(shí)用新型與深海鉆機(jī)配套的沉積物保壓存儲裝置包括設(shè)置在深海鉆機(jī)上的含樣巖芯管保壓裝配機(jī)構(gòu)I和鉆管及巖芯管存儲機(jī)構(gòu)2。所述的鉆管及巖芯管存儲機(jī)構(gòu)2位于含樣巖芯管保壓裝配機(jī)構(gòu)I的工作區(qū)域內(nèi)。深海鉆機(jī)還包括深孔鉆進(jìn)平臺4、鉆機(jī)液壓控制系統(tǒng)3和支撐調(diào)平機(jī)構(gòu)5。深孔鉆進(jìn)平臺4可完成對鉆管7的下鉆和回收，同時完成對巖心管15的下放和含樣巖芯管15的回收；鉆機(jī)液壓控制系統(tǒng)3分布于鉆機(jī)內(nèi)部的空余區(qū)域且其液壓管道不與其他部件發(fā)生干涉；支撐調(diào)平機(jī)構(gòu)5位于鉆機(jī)的右側(cè)兩頂角和左側(cè)位置，對鉆機(jī)其支撐調(diào)平作用。如圖2所示，所述鉆管及巖芯管存儲機(jī)構(gòu)2包含的兩個鉆管存儲倉8和三個巖芯管存儲倉14并排連接，其中兩個鉆管存儲倉8位于鉆管及巖芯管存儲機(jī)構(gòu)2內(nèi)左側(cè)位置，鉆管存儲倉8內(nèi)裝鉆管7，鉆管存儲倉8前后兩端分別安裝前端鉆管推進(jìn)器6和后端鉆管推進(jìn)器11，推進(jìn)器可進(jìn)行伸縮運(yùn)動，推動鉆管7移動預(yù)先設(shè)定的距離，鉆管存儲倉8內(nèi)最外側(cè)第一支鉆管7預(yù)先安裝上鉆頭和巖芯管15。三個巖芯管存儲倉14中靠左側(cè)的兩個巖芯管存儲倉14裝巖芯管15，最右側(cè)巖芯管存儲倉14置空，巖芯管存儲倉14前后兩端分別安裝前端巖芯管推進(jìn)器16和后端巖芯管推進(jìn)器12，同樣，巖芯管推進(jìn)器可進(jìn)行伸縮運(yùn)動，推動巖芯管15移動預(yù)先設(shè)定的固定距離。存儲倉與后端推進(jìn)器間安裝絲杠13傳動機(jī)構(gòu)，絲杠13左端安裝液壓馬達(dá)10，絲杠13頂部安裝承載盤9，承載盤9的高度與鉆管7及巖芯管15的底部高度一致，承載盤9的口徑與鉆管存儲倉8寬度一致，用液壓馬達(dá)10驅(qū)動絲杠13傳動機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)承載盤9的直線運(yùn)動。在承載盤9行程的最右端處設(shè)置開口，便于鉆管7或巖芯管15進(jìn)出鉆管及巖芯管存儲機(jī)構(gòu)2。如圖3所示，所述含樣巖芯管保壓裝配機(jī)構(gòu)I包括主機(jī)械手18、輔助機(jī)械手17、裝配機(jī)械手22、保壓蓋19、旋蓋機(jī)構(gòu)21、保壓蓋存儲機(jī)構(gòu)20。三個機(jī)械手均可實(shí)現(xiàn)升降、旋轉(zhuǎn)、伸縮功能。主機(jī)械手18位于含樣巖芯管保壓裝配機(jī)構(gòu)I區(qū)域內(nèi)后端靠近鉆管及巖芯管存儲機(jī)構(gòu)2的開口處，且通過升降、旋轉(zhuǎn)和伸縮后可從承載盤9抓取鉆管7或巖芯管15 ;輔助機(jī)械手17位于含樣巖芯管保壓裝配機(jī)構(gòu)I區(qū)域內(nèi)中部位置，且通過升降、旋轉(zhuǎn)和伸縮后可從主機(jī)械手18抓取鉆管7 ;裝配機(jī)械手22位于含樣巖芯管保壓裝配機(jī)構(gòu)I區(qū)域內(nèi)前端，且通過旋轉(zhuǎn)、伸縮可將保壓蓋19套裝在輔助機(jī)械手17抓取的鉆管7處進(jìn)行保壓裝配；旋蓋機(jī)構(gòu)21安裝于裝配機(jī)械手22內(nèi)，通過旋轉(zhuǎn)一定角度可擰緊保壓蓋19 ;保壓蓋存儲機(jī)構(gòu)20位于裝配機(jī)械手22右側(cè)，可存儲一定數(shù)量的保壓蓋19 ;裝配機(jī)械手22通過伸縮、旋轉(zhuǎn)等動作可伸至保壓蓋存儲機(jī)構(gòu)20抓取保壓蓋19。與深海鉆機(jī)配套的沉積物保壓存儲裝置的工作過程包括下鉆及回收和保壓裝配兩個部分，具體過程如下I.下鉆及回收過程I)開始鉆孔前，所有鉆管7和巖芯管15依次排列分別存儲于相應(yīng)的鉆管存儲倉8和巖芯管存儲倉14倉內(nèi)；2)開始鉆孔，前端鉆管推進(jìn)器6推動第一節(jié)鉆管7至承載盤9，液壓馬達(dá)10驅(qū)動絲杠13，使承載盤9移至右端鉆管及巖芯管存儲機(jī)構(gòu)2的開口處；主機(jī)械手18通過升降、旋轉(zhuǎn)和伸縮等步驟抓取鉆管7至深孔鉆進(jìn)平臺4，通過動力頭下鉆使鉆管7下鉆，第一節(jié)鉆管7下鉆完畢，動力頭收回，使用繩索取回含樣巖芯管15，由主機(jī)械手18將含樣巖芯管15收回，并送回至鉆管及巖芯管存儲機(jī)構(gòu)2開口處的承載盤9，液壓馬達(dá)10反轉(zhuǎn)驅(qū)動絲杠13，最終使承載盤9停于預(yù)先置空的巖芯管存儲倉14倉口，由后端巖芯管推進(jìn)器12推動含樣巖芯管15至巖芯管存儲倉14內(nèi)適當(dāng)位置；3) 一次鉆管7下鉆及含樣巖芯管15回收完畢，進(jìn)行下一次下鉆及回收過程，依據(jù)“巖芯管15—鉆管7”順序進(jìn)行下鉆，并回收含樣巖芯管15，循環(huán)執(zhí)行若干次直至全部鉆管7下鉆完畢，全部含樣巖芯管15回收完畢。2.保壓裝配過程I)裝配前，全部巖芯管15存儲于巖芯管存儲倉14內(nèi)，全部鉆管7位于鉆機(jī)平面以下；2)裝配開始，拆卸鉆管7，通過動力頭反轉(zhuǎn)回收最上部一節(jié)鉆管7，由主機(jī)械手18從深孔鉆進(jìn)平臺4抓取該鉆管7運(yùn)送至輔助機(jī)械手17 ;含樣巖芯管15重新由前端巖芯管推進(jìn)器16推至承載盤9，并由液壓馬達(dá)10驅(qū)動絲杠13，最終移動含樣巖芯管15至右端的鉆管及巖芯管存儲機(jī)構(gòu)2開口處；主機(jī)械手18抓取含樣巖芯管15至裝配平臺；輔助機(jī)械手17將鉆管7抬升一定高度，并在含樣巖芯管15也運(yùn)至裝配平臺時從上往下將鉆管7套裝在含樣巖芯管15的外部，此時鉆管7作為保壓管使用；裝配機(jī)械手22從保壓蓋存儲機(jī)構(gòu)20抓取上下兩個保壓蓋19，移動至套裝完畢的鉆管7處，通過旋蓋機(jī)構(gòu)21對鉆管7兩端進(jìn)行壓蓋封裝，封裝完畢，利用充氣泵對內(nèi)充氣進(jìn)行保壓；3)保壓裝配完畢，主機(jī)械手18將保壓完畢的鉆管7重新抓取并通過升降、旋轉(zhuǎn)和伸縮等步驟放回承載盤9，由絲杠13傳動機(jī)構(gòu)運(yùn)送至鉆管存儲倉8倉口，并由后端鉆管推進(jìn)器11推至鉆管存儲倉8倉內(nèi)適當(dāng)位置；4)循環(huán)執(zhí)行上述步驟若干次，直至全部鉆管7保壓裝配完畢，并回收至鉆管及巖芯管存儲機(jī)構(gòu)2。
權(quán)利要求1.與深海鉆機(jī)配套的沉積物保壓存儲裝置，包括設(shè)置在深海鉆機(jī)上的鉆管及巖芯管存儲機(jī)構(gòu)(2)和含樣巖芯管保壓裝配機(jī)構(gòu)(I )，其特征在于所述的鉆管及巖芯管存儲機(jī)構(gòu)(2)在含樣巖芯管保壓裝配機(jī)構(gòu)(I)的工作區(qū)域內(nèi)； 所述鉆管及巖芯管存儲機(jī)構(gòu)(2)包括鉆管存儲倉(8)、巖芯管存儲倉(14)、前端鉆管推進(jìn)器(6)、后端鉆管推進(jìn)器(11)、前端巖芯管推進(jìn)器(16)、后端巖芯管推進(jìn)器(12)、液壓馬達(dá)(10)、絲杠(13)、承載盤(9)、若干鉆管(7)與巖芯管(15);兩個鉆管存儲倉(8)和三個巖芯管存儲倉(14)并排設(shè)置，其中兩個鉆管存儲倉(8)內(nèi)裝鉆管(7)，鉆管存儲倉(8)前后兩端分別安裝前端鉆管推進(jìn)器(6)和后端鉆管推進(jìn)器(11)，鉆管存儲倉(8)內(nèi)最外側(cè)的鉆管(7)預(yù)先安裝上鉆頭和巖芯管(15);三個巖芯管存儲倉(14)中有兩個巖芯管存儲倉(14)裝巖芯管(15),第三個巖芯管存儲倉(14)置空,巖芯管存儲倉(14)前后兩端分別安裝前端巖芯管推進(jìn)器(16)和后端巖芯管推進(jìn)器(12);存儲倉與后端推進(jìn)器間安裝絲杠傳動機(jī)構(gòu)，絲杠(13)左端安裝液壓馬達(dá)(10)，絲杠(13)頂部安裝承載盤(9)，承載盤(9)的高度與鉆管(7)及巖芯管(15)的底部高度一致，利用液壓馬達(dá)(10)驅(qū)動絲杠(13)傳動實(shí)現(xiàn)承載盤(9)的直線運(yùn)動； 所述含樣巖芯管保壓裝配機(jī)構(gòu)(I)包括主機(jī)械手(18)、輔助機(jī)械手(17)、裝配機(jī)械手(22)、保壓蓋(19)、旋蓋機(jī)構(gòu)(21)、保壓蓋存儲機(jī)構(gòu)(20);三個機(jī)械手均可實(shí)現(xiàn)升降、旋轉(zhuǎn)、伸縮功能；主機(jī)械手(18)位于含樣巖芯管保壓裝配機(jī)構(gòu)(I)區(qū)域內(nèi)后端靠近鉆管及巖芯管存儲機(jī)構(gòu)(2)的開口處，且通過升降、旋轉(zhuǎn)和伸縮后可從承載盤(9)抓取鉆管(7)或巖芯管(15);輔助機(jī)械手(17)位于含樣巖芯管保壓裝配機(jī)構(gòu)(I)區(qū)域內(nèi)中部位置，且通過升降、旋轉(zhuǎn)和伸縮后可從主機(jī)械手(18)抓取鉆管(7);裝配機(jī)械手(22)位于含樣巖芯管保壓裝配機(jī)構(gòu)(I)區(qū)域內(nèi)前端，且通過旋轉(zhuǎn)、伸縮可將保壓蓋(19)套裝在輔助機(jī)械手(17)抓取的鉆管(7)處；旋蓋機(jī)構(gòu)(21)安裝于裝配機(jī)械手(22)內(nèi)，通過旋轉(zhuǎn)一定角度可擰緊保壓蓋(19)；保壓蓋存儲機(jī)構(gòu)(20)位于裝配機(jī)械手(22)初始位置附近，可存儲一定數(shù)量的保壓蓋(19)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種與深海鉆機(jī)配套的沉積物保壓存儲裝置。本實(shí)用新型包括設(shè)置在深海鉆機(jī)上的鉆管及巖芯管存儲機(jī)構(gòu)和含樣巖芯管保壓裝配機(jī)構(gòu)。其中鉆管及巖芯管存儲機(jī)構(gòu)包括鉆管存儲倉、巖芯管存儲倉、前端鉆管推進(jìn)器、后端鉆管推進(jìn)器、前端巖芯管推進(jìn)器、后端巖芯管推進(jìn)器、液壓馬達(dá)、絲杠、承載盤、若干鉆管及巖芯管。其中含樣巖芯管保壓裝配機(jī)構(gòu)包括主機(jī)械手、輔助機(jī)械手、裝配機(jī)械手、保壓蓋、旋蓋機(jī)構(gòu)、保壓蓋存儲機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型與深海鉆機(jī)配套使用，充分利用深海鉆機(jī)空間，并完成對樣品的保壓，保壓過程簡便實(shí)用。本實(shí)用新型適用于深海鉆機(jī)多種深度的海底沉積物取樣，廣泛適用于海底資源的勘探。
文檔編號E21B17/00GK202520260SQ201220141668
公開日2012年11月7日 申請日期2012年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月6日
發(fā)明者葉瑛, 朱敬如, 秦華偉, 陳建橋, 陳鷹 申請人:杭州電子科技大學(xué)