[发明专利]一种基于HDD穿缆技术的水下导向架及其工作方法

权利要求书

1.一种基于HDD穿缆技术的水下导向架，其特征在于：包括弯管段、直管段、法兰盘、水下可旋转支座以及外挂式固定平台，若干弯管段和直管段通过法兰盘连接组成导向架主体，导向架主体通过外挂式固定平台与工作母船相连，工作母船上设有水平定向钻机，导向架主体的底部通过水下可旋转支座与水底相接，所述弯管段和直管段均为三角形桁架式支撑结构，三角形桁架式支撑结构包括一根主管和两根支管，当需要将弯管段和直管段连接组合时，主管与主管相对，支管与支管相对，穿缆钻杆能在导向架主体的主管内正常前进和转向，实现钻杆入射角由45°到入泥角20°的转变。

2.根据权利要求1所述的基于HDD穿缆技术的水下导向架，其特征在于：所述水下可旋转支座包括铰接的第一支座和第二支座，第一支座底部设有三根锚桩，第二支座上设有与导向架主体形状相配合的凹槽，第二支座通过凹槽并配以盖板与导向架主体连接固定。

3.根据权利要求1所述的基于HDD穿缆技术的水下导向架，其特征在于：所述外挂式固定平台包括铰接的第三支座和第四支座，第三支座截面为L型，其上设有螺栓孔，第三支座通过螺栓与工作母船固定，第四支座上设有与导向架主体形状相配合的凹槽，第四支座通过凹槽并配以盖板与导向架主体连接固定。

4.一种如权利要求1所述的基于HDD穿缆技术的水下导向架的工作方法，其特征在于根据作业环境提出两种不同的穿缆作业方法：

当航道环境条件良好，即水流速度在3m/s以下且沉船与工作母船水平工作距离小于1/2航道宽度时，采用平行穿缆作业方式，即导向架布置与水流方向平行；

当航道较窄或水流速度较大时，即水流速度在3m/s以上或沉船与工作母船水平工作距离大于1/2航道宽度时，采用斜向打捞作业方式，即导向架布置方向与沉船呈一定的夹角，以20~30°为优，穿缆作业完成后，再适当调整缆位置，使之与起吊船船长方向保持垂直或接近垂直即可。

5.根据权利要求4所述的基于HDD穿缆技术的水下导向架的工作方法，其特征在于具体作业流程如下：

（1）沉船环境评估包括沉船吨位、尺寸、方位，沉船处水深、流速、地层土质评估，确定基于HDD技术的穿缆作业具体配置包括钻杆长度、导向架长度及组合方案、钻头类型，确定打捞方案，包括钻头入泥点位置、入射角及入泥角，确定穿缆方案，包括导向架准备及吊运安装方案；

（2）将各节弯管段和直管段由工作母船随水平定向钻机转运至指定作业位置，调整工作母船位置并下锚固定停泊，利用船用小型吊机完成导向架的组装工作；

（3）先将弯管段和直管段分别通过法兰盘连接固定，再将末端弯管段与水下可旋转支座固定，顶端直管段与外挂式固定平台用预紧螺栓固定，拼接好组成完整的导向架结构；

（4）调整船上钻机位置并与工作母船固定，配合工作母船及起吊船上的可旋转吊机，首先将导向架底部水下可旋转支座下放至江底并插入泥中，将导向架顶部外挂式固定平台与水平定向钻机前置基座栓接，在作业过程中，安排一部吊机吊住导向架中部，防止导向架因自重或水流出现过弯或滑移；

（5）将导向仪安装在钻头内壁，启动钻机，调试机器，检测钻头及探测设备工作是否完好，检查钻杆与导管架主管配合是否正常，准备工作完成后，进行钻进工作；

（6）根据钻头入泥角θ和钻杆弯曲半径γ计算得到钻头出泥点距入泥点的水平距离L即出泥点，待钻头在沉船另一侧出泥后，由潜水员协助更换钻头，并挂载缆绳，回拉缆绳并回收钻杆；移动导向架和工作母船，进行下一位置的船底穿缆作业。