一种基于海底基盘的海床式静力触探系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及海洋井下式静力触探技术领域，特指一种基于海底基盘的海床式静力触探装置和方法，包括有水上控制单元、水下控制单元和数据传输系统；水下控制单元包括有光电测控舱和静力锥进系统，静力锥进系统包括有与光电测控舱相连接的静力触探探头。在本发明专利技术中，采用双电机机构，可以通过双电机夹设探杆，通过双电机的运行，实现带动探杆贯入或回收的效果，这样，通过电机的转动实现驱动探杆的贯入和回收，同时，不仅能够实现匀速锥进的效果，还避免了如现有技术那样锥进回次数过多，而导致锥进数据不连续的情况出现。而且，采用双电机机构的设置，可以避免了探杆发生位偏移的情况出现。现。现。

【技术实现步骤摘要】
一种基于海底基盘的海床式静力触探系统和方法


[0001]本专利技术涉及海洋静力触探
，特指一种基于海底基盘的海床式静力触探系统和方法。

技术介绍

[0002]静力触探是指利用压力装备将探杆贯入土层深处，获得土层物理力学特性的方法。常用的海上静力触探装置的贯入方式有井下式、升降平台式、海床式等。其中井下式需要配套大型海洋钻机下套管，价格高昂；升降平台式适用水深有限的环境，且对风浪要求条件高；轻型海床式贯入力不足，适用于潜水域施工。
[0003]目前，海洋静力触探作业采用开放式钻探工艺，作业成本高，效率低，而且采用加接钻杆、增进锥进回次数的方式来达到预定锥进层位，这样使得锥进数据不连续。
[0004]详细地说，由于在现有技术中，一般采用加接钻杆、增进锥进回次数的方式来达到预定锥进层位，当钻杆加接的数量过多时，容易出现钻杆位置发生偏移的情况出现，而且锥进回次数的增加，会影响锥进数据的连续性。
[0005]故亟需一种基于海底基盘的海床式静力触探系统和方法，能解决现有技术中所存在的钻探成本高、效率低以及锥进数据不连续的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的专利技术目的在于：为了解决现有技术中所存在的问题，本专利技术提供了一种基于海底基盘的海床式静力触探装置和方法。
[0007]为了解决现有技术中所存在的问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种基于海底基盘的海床式静力触探系统，包括有水上控制单元、水下控制单元和传输系统；
[0009]所述水上控制单元用于远程对所述水下控制单元进行控制和数据通信；
[0010]所述水下控制单元用于水下供电和信息采集；
[0011]所述传输系统分别与所述水上控制单元和所述水下控制单元相连接，且所述传输系统用于所述水上控制单元和所述水下控制单元之间的供电和信号传输；
[0012]所述水下控制单元包括有光电测控舱和静力锥进系统，所述静力锥进系统包括有与所述光电测控舱相连接的静力触探探头，所述静力触探探头用于信息采集，并把采集到的信息传递回到所述光电测控舱中。
[0013]作为本专利技术基于海底基盘的海床式静力触探系统的技术方案的一种改进，所述基于海底基盘的海床式静力触探系统包括有静力触探装置，所述静力触探装置包括有所述静力触探探头和扶正器，所述静力触探探头连接有探杆，所述静力触探探头通过所述探杆穿设在所述扶正器和所述海底基盘中。
[0014]作为本专利技术基于海底基盘的海床式静力触探系统的技术方案的一种改进，所述海底基盘的上面设置有两个相向设置的电机，两个所述电机分别为第一电机和第二电机，所
述第一电机的主轴上设置有第一摩擦轮，所述第二电机的主轴上设置有第二摩擦轮，所述第一摩擦轮和所述第二摩擦轮对称设置，所述探杆夹设在所述第一摩擦轮和所述第二摩擦轮之间；
[0015]所述第一摩擦轮和所述第二摩擦轮的下方设置有导向套，且所述导向套设置在所述海底基盘的上面，所述探杆穿设在所述导向套中。
[0016]作为本专利技术基于海底基盘的海床式静力触探系统的技术方案的一种改进，所述静力锥进系统还包括有分别与所述光电测控舱相连接的位移传感器、水深传感器、离底高度计和姿态仪。
[0017]作为本专利技术基于海底基盘的海床式静力触探系统的技术方案的一种改进，所述水上控制单元包括有甲板中继箱，所述甲板中继箱内设置有升压变压器；
[0018]所述水下控制单元还包括有水下供电单元，所述光电测控舱分别与所述静力锥进系统和所述水下供电单元相连接，且所述水下供电单元包括有降压变压器；
[0019]所述传输系统包括有光电复合缆；
[0020]将船电接入所述甲板中继箱，经过升压变压器后，通过所述光电复合缆传输至所述水下控制单元；在所述水下控制单元中经过所述减压变压器后，输出送电至其他用电设备。
[0021]作为本专利技术基于海底基盘的海床式静力触探系统的技术方案的一种改进，所述传输系统还包括有绞车，所述绞车与所述光电复合缆相连接，且所述绞车用于控制所述光电复合缆的升降。
[0022]作为本专利技术基于海底基盘的海床式静力触探系统的技术方案的一种改进，所述静力触探锥进系统包括有分别与所述光电测控舱相连接的两个高压电机、位移传感器、静力触探探头和探杆，所述探杆的上端连接有脐带缆；
[0023]所述静力触探探头包括有锥尖阻力传感器、侧壁摩擦力传感器、孔隙水压力传感器、倾斜传感器中的一种或多种。
[0024]作为本专利技术基于海底基盘的海床式静力触探系统的技术方案的一种改进，所述水上控制单元集成在仪器房内；所述水上控制单元还包括有中央控制柜，所述中央控制柜内设置有计算机，所述计算机内运行有海底基盘监控软件、静力触探数据记录软件；所述静力触探数据记录软件用于记录锥尖阻力、侧壁摩擦力、孔隙水压力、倾斜度，探头锥进深度和/或位移的数据；
[0025]所述中央控制柜与所述光电测控舱相连接，所述静力触探探头所检测的数据信息通过所述光电测控舱传递到所述水上控制单元中。
[0026]作为本专利技术基于海底基盘的海床式静力触探系统的技术方案的一种改进，所述水下控制单元还包括有光电分离盒和电机控制舱，所述电机控制舱还与所述高压电机相连接。
[0027]一种基于海底基盘的海床式静力触探方法，包括有以下步骤：
[0028]S1、调查船到达静力触探站位后，开启动力定位。
[0029]S2、动力定位稳定后，打开月池盖，通过左右恒张力绞车平稳下放静力触探装置，到月池海水面位置停止；
[0030]S3、安装扶正器，关闭月池盖，操作人员站在月池盖给静力触探装置加接探杆，同
时逐步下放静力触探装置；直至加接足够长度的探杆；
[0031]S4、通过左右恒张力绞车平稳下放静力触探装置至海底；
[0032]S5、静力触探装置启动供电，探杆开始锥进；
[0033]S6、锥进至预定深度，停止锥进
[0034]S7、通过左右恒张力绞车平稳回收静力触探装置至月池。
[0035]本专利技术的有益效果：
[0036]1、通过提高供电电压，降低供电电流的方式减少电能在缆线上的损耗。
[0037]2、照明灯和录像机等的监控摄像装置保证了操作人员对海底静力触探装置状态的监控，有利于实时观察设备状态、评价采集的数据质量并及时应对突发情况；
[0038]3、将脐带缆与探杆连接，扶正器与脐带缆恒张力功能保证了探杆的垂直状态，大大简化了探杆的扶正机构，增加了探杆长度和锥进深度；
[0039]4、通过双电机夹持探杆，通过双电机的转动实现驱动探杆的贯入和回收，同时，不仅能够实现匀速锥进的效果，还避免了如现有技术那样锥进回次数过多，而导致锥进数据不连续的情况出现。
附图说明
[0040]图1为本专利技术基于海底基盘的海床式静力触探系统的电气组成框图；
[0041]图2为本专利技术基于海底基盘的海床式静力触探系统中的静力触探装置的一个角度结构示意图；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于海底基盘的海床式静力触探系统，其特征在于，包括有水上控制单元、水下控制单元和传输系统；所述水上控制单元用于远程对所述水下控制单元进行控制和数据通信；所述水下控制单元用于水下供电和信息采集；所述传输系统分别与所述水上控制单元和所述水下控制单元相连接，且所述传输系统用于所述水上控制单元和所述水下控制单元之间的供电和信号传输；所述水下控制单元包括有光电测控舱和静力锥进系统，所述静力锥进系统包括有与所述光电测控舱相连接的静力触探探头，所述静力触探探头用于信息采集，并把采集到的信息传递回到所述光电测控舱中。2.根据权利要求1所述的基于海底基盘的海床式静力触探系统，其特征在于，所述基于海底基盘的海床式静力触探系统包括有静力触探装置，所述静力触探装置包括有所述静力触探探头和扶正器，所述静力触探探头连接有探杆，所述静力触探探头通过所述探杆穿设在所述扶正器和所述海底基盘中。3.根据权利要求1所述的基于海底基盘的海床式静力触探系统，其特征在于，所述海底基盘的上面设置有两个相向设置的电机，两个所述电机分别为第一电机和第二电机，所述第一电机的主轴上设置有第一摩擦轮，所述第二电机的主轴上设置有第二摩擦轮，所述第一摩擦轮和所述第二摩擦轮对称设置，所述探杆夹设在所述第一摩擦轮和所述第二摩擦轮之间；所述第一摩擦轮和所述第二摩擦轮的下方设置有导向套，且所述导向套设置在所述海底基盘的上面，所述探杆穿设在所述导向套中。4.根据权利要求1所述的基于海底基盘的海床式静力触探系统，其特征在于，所述静力锥进系统还包括有分别与所述光电测控舱相连接的位移传感器、水深传感器、离底高度计和姿态仪。5.根据权利要求1所述的基于海底基盘的海床式静力触探系统，其特征在于，所述水上控制单元包括有甲板中继箱，所述甲板中继箱内设置有升压变压器；所述水下控制单元还包括有水下供电单元，所述光电测控舱分别与所述静力锥进系统和所述水下供电单元相连接，且所述水下供电单元包括有降压变压器；所述传输系统包括有光电复合缆；将船电接入所述甲板中继箱，经过升压变压...

【专利技术属性】
技术研发人员：王世栋，田烈余，任旭光，杨楠，李浪，李灿彬，
申请(专利权)人：广州海洋地质调查局，
类型：发明
国别省市：