一种带浮动功能的海底钻机动力头装置的研制

刘广治

(北京探矿工程研究所，北京 100083)

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占地球表面积71%的海洋蕴藏着丰富的国家经济发展和国防建设所必需的重要战略资源。目前，陆上资源消耗严重，深海资源勘探迫在眉睫。随着深海高技术装备的迅猛发展，深海资源勘探进入了全面发展的阶段。我国在海洋拥有超过16万km2的矿区，包括多金属结核、富钴结壳和硫化物等，是经济发展和国防建设不可或缺的潜在矿产资源。然而，在大规模开采之前必须开展前期的取样分析，完成规模、储量、成分、前景、环境评估等工作，这些工作主要依靠海底钻机来完成。

海底钻机以其钻探成本低、效率高，对样品扰动小、易保压，设备体积小、易操作，船舶适应能力强等优点，已成为海底资源勘探、海洋地质调查以及海洋科学考察不可或缺的重要技术装备，得到了世界各海洋强国的重视和应用。

海底钻机结构主要包括动力头装置、给进和提升机构、钻杆存储以及机械手机构等，其中动力头装置是核心部件。动力头装置不仅为钻进提供所需的转速和扭矩，还具备可靠、快速拧卸钻杆的能力，同时兼顾绳索取心功能。海底钻机的动力头装置在功能设计上与陆地钻机的动力头设计有很多相似之处，但并不等于可以直接将陆地钻机动力头应用于海底钻机上。由于海底钻机是完全工作于海底的钻探设备，水下工作时与母船仅靠一条具有承载能力的脐带缆实现远程控制，出现问题时人为干预能力有限，海底工作环境的不可控因素较多，因此海底钻机的动力头装置在实际设计时要考虑其特殊的工作环境和工作方式带来的影响，根据可能出现的情况设计相应的结构，以保证海底钻机能够顺利、可靠地工作。……