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作者:xiaokcehui2024-4-6 8:18分类: sampler 标签: 大洋钻探 海牛

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2015年6月深海钻机“海牛号”在南海3109m的深海海底完成了60m的钻探,使得我国成为除美国、德国和澳大利亚之外第四个掌握50m深海钻探的国家。“海牛号”缘起1999年中国大洋协会面向全国招标研发海底钻机,其前身钻探深度也是逐步增加,从0.7m、2m、5m一直到20m。“海牛号”的研发主持单位为湖南科技大学海洋矿产资源探采装备与技术湖南省工程实验室,首席科学家为万步炎教授。

“海牛号”应该不具备保压取芯技术,其第二代“海牛II号”(见下图)2021年4月7日在南海大于2000m水深钻探了231m,保压取得了可燃冰,其第三代“海牛Ⅲ号”作为国家重点研发计划已于2023年5月正式启动。”海牛号“采用盘式储芯机构实现岩芯多次取样。

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根据文献,”海牛号”的母船一般使用铠装光电复合缆下放和回收“海牛号”,缆在水中呈类似抛物线或悬链线形态。

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当母船的动力定位半径为50m时,我们要考虑缆下放的余量,余量不足缆会拉倒钻机,余量过多缆容易扭结而被损坏。经过实验验证,在12m、22m、32m处各悬挂一个浮力球,在42m处悬挂两个浮力球(见下图第三种方案)时,钻机工作状态良好,且铠装缆没有被损坏。

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“海牛号”深海海底钻机采用3条液压支撑腿与海底底质接触,钻机水下重量m=6700Kg,通常从离海底3m左右的高度自由下放。钻机在试制过程中, 一般要求沉陷深度不超过0.0450m,以满足钻机支 撑系统稳定运行。计算表明:钻机在触底后0.06s时刻,侵入深度和作用力达到最大值,即钻机侵入深度为0.2545m、最大作用力为1.018✖106N。最大作用力相比钻机重力(约67000N)要大得多,约为钻机重力15倍。

海牛号“保压管试验装置主要由5个部件组成,分别为1个岩芯管、2个端盖和2个堵头。保压管通过岩芯管内锥面与堵头外锥面接触进行锥面密封。岩芯管与堵头采用不同类别的材料进行加工,由于不同材料的力学性能不同,当锥面受载时,2个接触锥面所产生的变形程度不同,能够使锥面之间的空隙弥补得更加完整。

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国外在深海钻机领域较为先进的装备见下表。


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Benthic Geotech的PROD5(PORTABLE REMOTELY OPERATED DRILL)工作水深4000m,取样深度150m。

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Marum的mebo200,工作水深2500m,取样深度200m

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Perry Slingsby 的Rovdrill

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参考文献

钻透一切困难,钻向大洋深处_湖南日报全媒体记者__余蓉

我们的目标是星辰大海——记...技术人才_称号获得者万步炎_佟秋月

“海牛Ⅱ号”探海

“海牛”号将在南海3000米水底下钻60米_本刊编辑部

深海浅地层岩芯取样钻机末端铠装光电复合缆姿态控制研究_侯井宝

应用于深海钻机的光电复合缆动力特性研究_侯井宝

深海海底钻机着底动力学建模与分析_邓斌

深海钻机盘式储芯机构动力学分析_郭勇

深海钻机保压管的密封设计与研究_廖逍钊

国外深海底岩芯取样钻机设计参数及其应用效果_彭芸

基于便携操控箱的深海钻机测控系统研制_裘志强

https://news.cctv.com/2021/05/17/ARTIZtLr3eB8YXDm6vHliaJh210517.shtml

https://baike.baidu.com/item/%E6%B5%B7%E7%89%9B%E5%8F%B7/17855124

https://acteon.com/products-services/portable-remotely-operated-drill/

https://www.marum.de/en/Infrastructure/Sea-floor-drill-rig-MARUM-MeBo200.html

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