深海钻探

1. 　深海钻探

国际大洋钻探计划ODP及其前身深海钻探计划（DSDP）是迄今为止地球科学史上规模最大的海洋地球科学研究计划。DSDP的钻探船“格罗玛·挑战者”号（Glomar Challenger）在1968～1983年间在各大洋钻探了96航次，钻井1092口，获取岩心96000m。其突出贡献是证实了海底扩张，发展了板块构造，创立了古海洋学理论。大洋钻探计划于1983年开始实施，1985年1月在墨西哥湾开钻。到目前为止，大洋钻探计划的钻探船“决心（Resolution）”号已远航作业58航次，获取岩心10×104m。
ODP总部称“深地层采样联合海洋研究机构”（JOIDES:Joint Oceanographic Institute for Deep Earth Sampling），总部设在美国，由美国、法国、德国、日本、英国、加拿大、澳大利亚、比利时、荷兰、丹麦、挪威、西班牙、芬兰、冰岛、瑞典、意大利、瑞士、希腊和土耳其等19国组成。中国现已参加该机构。
在即将到来的21世纪，不少国家制定了海洋钻探计划。其中包括日本的“21世纪大洋钻探计划（OD21）”、新西兰等国的“南极合营钻探项目（CRP）”和欧洲的“CORSAIRES”项目。日本“21世纪大洋钻探计划（OD21）”拟建中的钻探船其最大钻探深度可达3500 m。新西兰、德国、意大利、英国、美国和澳大利亚6国的“南极合营钻探项目（CRP）”的目标是南极罗伯茨角（Cape Roberts）近海的海底沉积物（刘光鼎，1995）。

2. 海洋科学钻探

世界上最早的科学钻探活动开始于海洋。第一个科学钻探计划是美国的“莫霍面钻探计划”。该计划于20世纪50年代末启动，目的是要钻透莫霍面（地壳和地幔的接口），实现地学研究的重大突破。该计划的第一口科学钻孔于1961年3月开钻。由于实施技术难度大和费用高昂，该计划于1966年8月终止。
1966年6月，美国发起了“深海钻探计划”（Deep Sea Drilling Project，简称DSDP），其目的是在世界各大洋施工大量深度较浅的钻孔，采集沉积层样品和岩心，研究洋底上部地壳。该计划由地球深部取样海洋研究机构联合体（JOIDES）实施，由斯克利浦斯海洋研究所牵头，采用“格洛玛·挑战者号”科学钻探船。该计划起初由美国单独执行，后逐渐发展成有多国参加的国际性计划。该计划于1983年结束。
“大洋钻探计划”（Ocean Drilling Program，简称ODP）是“深海钻探计划”的延续。该计划从1985年1月开始实施，于2002年结束。ODP的学术领导机构是JOIDES（地球深部取样海洋研究机构联合体），执行和实施机构是得克萨斯农工大学。参与该计划的最初有美国、德国、法国、日本、英国、加拿大、澳大利亚和代表12个国家的欧洲科学基金会，我国于1998年春天作为“参与成员”加入。
深海钻探计划（DSDP）和大洋钻探计划（ODP）是20世纪地球科学规模最大、历时最久的国际合作研究计划，30余年来在全球各大洋钻井2889口，取岩心31.5万余米。科学家通过研究，验证了大陆漂移和海底扩张假说以及板块构造理论、创立了古海洋学、揭示了洋壳结构和海底高原的形成、证实了气候演变的轨道周期和地球环境的突变事件、分析了汇聚大陆边缘深部流体的作用、发现了海底深部生物圈和天然气水合物，导致地球科学一次又一次的重大突破。
大洋钻探计划（ODP）于2003年10月转入“综合大洋钻探计划（IODP）”的新阶段。综合大洋钻探以“地球系统科学”思想为指导，计划打穿大洋壳，揭示地震机理；查明深部生物圈和天然气水合物；了解极端气候和快速气候变化的过程；为国际学术界构筑起新世纪地球系统科学研究的平台；同时为深海新资源勘探开发、环境预测和防震减灾等实际目标服务。IODP的钻探范围将扩大到全球所有海区（包括陆架浅海和极地海区），研究领域从地球科学扩大到生命科学，手段从钻探扩大到海底深部观测网和井下试验。美国、日本等国的投入有重大增加。IODP的年度总预算将达到1.6亿美元，是ODP的4倍。
与DSDP、ODP仅仅依靠一艘钻探船的情况不同，综合大洋钻探计划（IODP）的一个主要特点是将以多个钻探平台为主，除了类似于“JOIDES决心号”这样的非立管钻探船以外，日本斥资5.4亿美元建造的5万吨级的立管钻探船“地球”号（Chikyu）也加盟到IODP计划中。一些能在海冰区和浅海区钻探的钻探平台也加入了IODP。

3. 海上钻探的介绍

海上钻探是以地质勘探工作为目的，在海洋、海湾等海域内所进行的钻井工程。海上钻探按其所担负的工作性质可分为：近海浅钻钻探、海上石油钻探和大洋钻探。

4. 水域钻探

（一）水域钻探概述
在工程地质、水文地质、工程施工钻探以及某些矿产勘探工作中,有时要在江、河或湖面上施工。由于水深及水流速的影响,就必须采取特殊的手段进行作业。一般水深在1m以内,流速不大,不受山洪影响的浅水或间歇性河流中,可用枕木垛、草袋围堰、筑岛等方法修筑机台。水深在1～2m者,可用“木马”木桩承台。水深在2～8m,水流平稳的河流或湖泊,不能使用拼船时,可采用木排、竹筏、油桶筏等；在河身较宽,水深流速较大的江河中,则根据具体情况选用木船或铁船。
特别是近些年来,某些工程和矿种亟待施工,这就要求水上钻探的技术能跟上形势的发展。目前,海洋石油勘探方面已取得很大进展,但在江、河以及湖面上进行勘探的技术远远落后于实际的要求。
水上钻探存在的主要问题是：钻船的安装、定位,保护管的下法、定位,安全设施等。
水上钻探受水位、流速、风浪、潮汐的影响,钻船可能移位,套管将随之弯曲,如不及时采取措施,不但影响钻进,而且将发生事故。因此,在新的工地进行水上钻探之前,应对现场实际情况作充分了解,收集有关水文、气象、地形,特别是河床地形等资料。
1.水文资料
（1）钻探地段的水位过程线
应根据水位流量过程曲线、流量与时间过程曲线来编制水位过程曲线。编制时应考虑最大洪水位及枯水年份曲线。
（2）水位与流速关系曲线
（3）凌汛
1）凌汛开始时间。
2）凌汛期间冰凌一般厚度、最大厚度及冰块最大面积与体积。
3）凌汛持续最长、一般及最短时间。
4）其他有关凌汛资料。如冰凌的集结、冻结情况以及凌汛结束时间等。
（4）结冰
1）结冰开始时间。
2）结冰最大与最小厚度及其最大负荷量。
3）开始融冰时间。
（5）漂浮物
流草最大、最小长度及一般长度,流草的数量和种类。
2.气象资料
（1）风
1）风的强度。最大及最小风速。
2）风的方向。大风的方向。
（2）气温及气温的变化
3.地形条件
通过对孔位的水深、河床地形情况来确定选择适合的水上钻探方法。
（二）钻探船与浅水基台的修建
1.木船钻场
木船常用于流速在3m/s以内的河流上。优点是船可就地租用,设置简单。用单船吨位约为15t的船两条（每条船长约20m、宽约3.5m）。首先将单船加固（图1-9）,在舱内加底枕及支撑,上面用木梁连接各舱之支撑,接头处以扒钉钉牢。两船平行间距0.3～0.5m,如打斜孔可稍宽些。在舱面上横放4～6根梢径为20～25cm圆木、方木或小钢轨、钢管,并用钢丝绳围箍船身成为整体（图1-10）,上铺严密牢固的平台板,板厚不小于5cm,用钉钉牢。钻架腿应放在枕木上,安装绞车作为紧锚绳之用。钻机、水泵、内燃机、绞车均须放在横梁上。船边设围栏,船头上宜包铁皮,以防漂流物冲击。

图1-9 单船加固示意图

1—船面；2—底枕；3—支撑；4—木梁；5—船舱隔板；6—船底

图1-10 双船结构示意图

1—圆木；2—木船；3—钢丝绳；4—蹩棍
2.铁驳船钻场
在水深流急、浪大漩涡多的大江河中,进行水上钻探时,必须使用铁驳船,其吨位约150～500t,长38～50m,宽约8～10m。单船宽度不足时可将横木悬臂伸出船外,铺满台板,以便存放器材之用。为了减少风浪影响,保持钻船的稳定,在舱内装入适量吨位的块石。
钻场一般皆设在船尾,甲板上焊有钢构架,伸出船尾2～3m,在其下部常设一小工作台,为保证安全与操作方便,钻场面积一般为7×10m2。其结构布置如图1-11、图1-12、图1-13、图1-14所示。

图1-11 150～300t铁驳船钻场布置示意图

1—角钢及工字钢支架焊接结构；2—钢架结构小工作台；3—工字钢底梁

图1-12 150～300t铁驳船钻场俯视图

1—角钢及工字钢支架焊接结构；2—钻孔孔位；3—钻机；4—工字钢底梁；5—水泵；6—铁驳船

图1-13 300～500t铁驳船钻场侧视图

1—四脚钻塔；2—钻场；3—厨房；4—宿舍；5—船员值班室

图1-14 300～500t铁驳船钻场俯视图

1—钻孔孔位；2—钻场；3—厨房；4—宿舍；5—船员值班室
3.油桶筏钻场
在小河流、水位浅、航运少和租不到合适的船时,可使用厚壁大汽油桶并联成筏,在筏上设钻场（图1-15）。油桶筏钻场需用多少油桶,必须做浮力计算；大油桶直径0.56m,高0.86m,容积约0.21m3,油桶自重约27kg,木料的浮力可不计,其需要总浮力按钻探机具材料,工作人员等总重的3倍计算以确保施工安全。油桶筏的拼装用杉木或方木以8号铅丝绑扎成两片,像双船一样,中间留出钻孔位置,上铺木板,周围要安上栏杆。

图1-15 油桶筏钻场布置示意图

1—挡板；2—U型围箍螺栓；3—厚壁油桶；4—8号铅丝；5—横杆；6—油桶；7—纵杆
采用油桶筏钻场应注意的事项：
1）漏水油桶要焊好,螺盖应加胶垫密闭。
2）杉木梢径不小于15cm,料要直,节疤要修平。
3）绑扎油桶筏要在河滩上靠水边处进行,以便下水。
4）锚绳宜固定在岸上并提离水面。
5）其他有关事项与木船钻场内容相同。
4.木笼基脚钻场
孔位在河漫滩上,平时无水,涨水时被淹,如用船常搁浅,甚至将船底顶坏。遇到这种情况可用木笼基脚上搭木梁构成钻场（图1-16）。
木笼基脚是用6根长4m左右、梢径大于12cm的圆木,做木桩埋入地层内1m以上,用毛竹片或柳条编织成笼,上面直径约0.6～1.0m,下面直径约1.5m。内装卵石或块石,外围大块石构成,每个基台需木笼基脚8～10个,上放方木、木板构成基台。

图1-16 木笼基脚示意图

1—基台；2—木笼；3—砂砾石层
（三）抛锚定位
凡采用水上漂浮钻场——木船、铁船、油桶筏等,均采用停船抛锚的方法进行稳定,以便使钻探工作顺利进行。
1.锚的选择
选择锚的类型主要是根据漂浮钻场大小、河床地质情况及其他自然条件确定,一般在峡谷河流上,河床为卵石或岩层时适用四齿锚。河床为泥沙沉积时,可用燕尾锚,尤其是大江峡谷内,使用兔耳锚、将军锚,便于插入覆盖层或基岩裂隙中,也较易起锚。有时也用石锚或混凝土锚等。
2.锚的质量
锚的质量一般可根据船的吨位、自然条件、抛锚的位置确定。当用铁锚时,其质量可参考表1-6所示。

表1-6 钻船铁锚质量参考表 （单位：kg）

3.锚绳、锚链与浮筒
（1）锚绳的直径
锚绳多采用钢丝绳,其直径以其所受拉力大小而定,可参考表1-7所示。

表1-7 钢丝绳锚绳直径参考表

（2）锚链
为了增加铁锚在河床的稳定性,锚与锚绳之间可使用一段锚链。链环直径要大于钢丝绳的直径,并注意在容易埋锚的情况下不要使用锚链。
（3）锚头绳及浮筒
凡河床为孤石、高低不平的岩层或砂性土,为防止锚卡在岩石或孤石里,或者埋入砂层中,宜采用锚头绳及水底浮筒、水面浮筒。当发现铁锚被卡埋,可绞拉锚头绳,以松动铁锚。锚头绳及浮筒拴法如图1-17所示。

图1-17 锚头绳及浮筒拴法示意图

4.抛锚
根据钻孔附近地形和水流情况,将钻船拖至适当地点。放船前,先测出河中孔位。一般用小船把主锚和前锚抛定,再用船上绞车收紧锚绳移动钻船,逐步靠近孔位,而后再抛后锚及边锚,根据岸上测量人员指挥定位。
利用地形,也可把部分锚定在岸（图1-18）,如河床比较狭窄,可把4个锚全部都固定在岸（图1-19）。
抛锚可采用机动船或人力船抛锚。某局勘测队,为适应机动船进行抛锚、起锚作业,改制成自动（偏心）脱锚钩。钩的构造如图1-20所示。这种钩用主、副两根钢丝绳连接,副绳系在钩中部的一个小孔上,两根钢丝绳均拴在机动船上。抛锚时,机动船靠近钻船,将此钩移挂在机动船头水面以上,这时主绳受力,副绳不紧。机动船开到抛锚地点,只要把主绳松开,副绳自动带紧,挂钩即转动,锚即脱钩落水。这样自动脱钩抛锚,既安全又迅速,避免过去松锚绳时操作费力、锚绳随意蹦动的缺点。

图1-18 部分锚定在岸上示意图

1—锚；2—绞车；3—钻船；4—锚头绳

图1-19 4个锚都固定在岸上示意图

1—锚；2—绞车；3—钻船；4—锚绳
另外尚有拉过河绳索代替抛锚,分高空及水下拉过河绳两种（图1-21）。

图1-20 自动脱锚钩


图1-21 过河绳索代替抛锚示意图

5.锚的种类、质量及使用条件（表1-8）

表1-8 锚的种类质量及使用条件参考表


续表

6.定位
钻船抛锚后不会恰好就在要求的位置上,要将它固定到指定的位置,须进行定位工作。一般定位方法有以下几种：
（1）丈量定位法
在钻孔距岸边不远（100m以内）的条件下,可以使用绳尺、钢尺或皮尺等直接丈量。这样准确性高,且可节省时间。
（2）视距定位法
在距离较远（100～200m）、准确性要求不高的情况下可采用视距定位法。在进行工作时,钻船（或筏）上必须竖立塔尺或花杆,以便在岸上用中线处架设好的经纬仪观测。钻船上指挥人员必须与岸上观测人员取得密切联系,以便根据观测人员指示的偏上、偏下、往远、往近的信号指挥松紧锚绳直到钻船固定到指定的位置为止。
（3）交点定位法
在要求精确度高的情况下,使用交点定位法。定位时,在岸上中线之一点和三角网基线终点各设置经纬仪一架。中线上的一架观测钻船上下游位置；基线上的一架根据预先计算好的角度,观测钻船在中线上的孔位（两架经纬仪观测目标即交点）,在钻船孔位竖立花杆或塔尺,也可以用钻塔顶为目标。

图1-22 交点定位示意图

船上指挥人员必须根据两处观测人员指示的信号来松紧锚绳校正钻船位置。如指示信号要钻船往左移动3m、往下游移动1m时,钻船上就立收绞左后边锚和后主锚,这时若感到吃力时,应适当放松右前边锚和前主锚,达到要求为止（图1-22）。在条件允许的情况下,可采用两部绞车同时进行收绞锚绳,以节省定位时间。
（4）六分仪辅助定位法
在钻船距离预定钻孔位置尚远时,为使钻船尽可能接近预定位置,便于进一步精确定位,可在钻船上使用六分仪确定钻船位置,直接指挥钻船移动,这样可以简化岸上和钻船上的联系。
使用这种方法时,在钻探断面上下游的两岸,应竖立明显的不同标志,其位置是经过测量的,可确定与断面控制点的相互关系,以及根据计算得出钻船上六分仪应采用的角度。
要求精度较高的定位,还需经过岸上仪器观测,用交点法定位,用六分仪辅助定位法只能使用在抛锚前确定钻船大概位置,便于抛锚,能在钻船上直接指挥钻船航行方向。
（5）定位应注意事项
1）锚未绞正前,应事先注意水流方向,钻船必须与水流方向平行,船头朝上游,否则下套管时不易校正。
2）钻船上指挥人员和岸上观测人员应充分熟悉已定的旗语或灯光信号,能正确地发出指示信号,指挥人员能正确地指挥。
3）使用旗语必须将旗展开,不得折卷,指示方向时必须将旗按规定举起,易使对方瞭望。
4）岸上观测人员必须经常注意钻船移动,并应不断用旗语通知钻船,不得随意离开经纬仪做其他工作。
5）钻船上应将有碍岸上观测的障碍物移去,把塔尺或花杆上的污泥擦抹干净。
（四）保护套管
水上钻探与陆地钻探不同,套管除了加固孔壁的作用外,还直接承受水流的冲击,起导向定向作用,同时终孔套管的孔径还要能保证采取岩心试样的足够尺寸。在水上钻探,常采用多层套管的方法,即在河床上下一层口径较大、强度较高的外层套管,通常叫做保护套管。用以保护孔壁加固套管及钻具等,免受水流冲击。
在江河中进行钻探,特别是在激流深水中钻探,一定要下入保护套管。
1.保护套管的作用
1）隔绝流水。
2）保护小径套管。
3）起导向管作用。
2.保护套管的选择
目前使用的保护套管均为厚壁、无缝外接箍的钢管。其口径分粗细两种；粗径为ϕ250～ϕ273mm,细径为ϕ180～ϕ194mm。由于粗径管过重,不好操作,挡水面积较大,已很少使用。目前多使用外径为180mm管,其强度基本能满足深水钻探的要求。当然,也要满足岩心试件的要求。一般情况如表1-9所示选用保护套管的尺寸。为了能得到较高的强度,保护套管用外接箍、尖丝扣的接头。在水深流急的情况下,接头处还应用保护夹板进行加固（图1-23）。

表1-9 选用保护套管参考表 单位：mm


图1-23 保护夹板

1—铁垫瓦；2—电焊；3—螺栓孔
3.保护套管的下入方法
（1）按保护管连接方式分类
1）单根连接下入法。单根连接下入法就是将所有下入水中的保护套管按其编号一一连接下入水中,直到设计深度。
2）整体下入法。在下管前,将所有管子在钻船上连接好,然后整体放在江（河）中。为了操作方便,可于保护管两端用水泥或其他东西堵塞,使保护管在水中有悬浮力,以便于移动及调整角度。当保护管下好后,再把水泥或其他堵塞物排掉（图1-24）。
3）连接整体下入法。连接整体下入法是一种单根连接下入法和整体下入法的混合方法（图1-25）。这种方法适用于水位浅、流速小的情况下。第一次采用单根连接法下入,在孔距很近的情况下,第二个孔则不必将所保护管起拔,只用升降机将保护管提离水底5～10m即可。

图1-24 整体下入法示意图

（2）保护管上游拉引装置
1）用船只拉引保护管。在上游选择适当吨位的木船,用铁锚固定在钻船前适当的位置,其距钻船距离,以水深而定。但必须使定位绳和保险绳与保护管的头角大于45°。并在木船上安置绞车以便松紧定位绳及保险绳（图1-26）。

图1-25 连接整体下入法


图1-26 船只拉引示意图

2）铁锚拉引保护管。将一铁锚抛在钻船前适当的位置,然后用滑车钢丝绳拉引保护管（图1-27）。

图1-27 铁锚拉引示意图

3）套管绷架拉引保护管。套管绷架是用木材制造的桁架,安装并伸出在上游孔位前的基台木上,用来拉引保护管（图1-28）。

图1-28 套管绷架拉引示意图

4.保护套管的固定
在水不深、流速不大的河流中,利用保护套管的自重即可将套管下到预定位置,并用管钻插入保护套管内,进行抽取覆盖层,使套管插入河床,根据河床地质情况,决定插入河床深度；一般使套管插入3～5m,最少插入1m。然后,在船上将管口用木板和扒钉扣牢就可稳定。但在深水河流中,下沉保护套管困难很多,在这种情况下,下保护套管必须要增设保险绳（ϕ10～16mm的钢丝绳）,将保护套管向上游拉住,以防水流冲击难于校正。保险绳的根数应根据水深和流速而定,一般每隔4～8m增设一根。保险绳与保护套管间的夹角愈大愈好,否则水平拉力不够,但要求夹角很大亦有困难,一般不得小于40°～45°（流速大于2m/s）。如条件限制夹角达不到上述要求时,应采取下列办法：
1）钻船在拼装平台时,应考虑深水下保护套管拉保险绳的问题,尽可能将下套管的孔位设在船的尾部,以便增长拉保险绳的水平距离,从而增大保险绳的夹角。
2）保险绳设在船头部安设悬臂梁上,以增加其水平长度和角度。如悬臂梁承受垂直分力强度不够,可在钻船头部加设一人字扒杆将该梁吊住（图1-29）。为了防止拧动套管时,钢丝绳跟着转动缠在套管柱上,保险绳与管柱用环圈连接（图1-30）。环圈用大小两个铁圈焊成。大圈套在管接头下端,小圈用以套接保险绳。

图1-29 用保险绳下套管示意图

1—手摇绞车；2—拉架；3—套管；4—保险绳；5—变向滑轮

图1-30 环状装置示意图

1—套管；2—管接头3—环圈；4—电焊
5.保护管管鞋的选定
在下保护管以前,必须根据地层情况,水底有无覆盖层,来选定下何种保护管管鞋。
（1）无覆盖层时
可选用带有鞋钉的保护管管鞋,靠自重插入表面风化岩盘,避免保护管沿岩石滑动（图1-31）。

图1-31 管鞋

（2）有覆盖层时
可将保护管底端做成刀刃状。若用带鞋钉的管鞋,容易造成孔内事故。常用的方法有两种：
1）取（捞）砂器钻进覆盖层。用小于保护管一级的取（捞）砂器将保护管底部的覆盖层提取到地面,使保护管底部内产生空间,保护管依靠自重自行下沉直到岩石表面为止,若覆盖层太厚,应考虑下另一套小一级的保套管,以便穿过下部覆盖层和卵石层（图1-32）。
2）水冲下入法。保护管下到江（河）底后,把钻具下入孔底,用大泵量冲覆盖层,将砂冲出保护管,使保护管不断下沉。在保护管下沉时,应特别注意各定位绳及保险绳放松,否则保护管不能顺利迅速下沉,还会造成保护管向上游倾斜,严重影响下管质量。

图1-32 捞砂器钻进示意图

6.保护套管发生故障的原因
1）船位移动。水上钻探的全部设备都安装在钻船甲板上,因此从开始钻进直到完工,要求钻船不能有任何移动。钻船的位移是造成保护套管发生重大事故的主要原因。
2）大风浪的侵袭。由于大风浪的侵袭,钻船上下波动很大,若保护管未接长,当钻船上升时保护管有被压在基台木或钻船的下面而被压断或钻船受到破坏的危险。
3）水面漂浮物。洪水期间,河道上有大量木材、杂草等自上游漂来,有碰弯保护管的危险。如杂草大量挂在定位绳或保险绳上,则会增大阻力,保护管不能降下,同时上游杂草大量漂来,会使钻船发生位移和其他重大事故（图1-33）。

图1-33 水面漂浮物的影响示意图

4）定位绳和保险绳的系法不正确。如图1-34所示中a是错误的,图1-34所示中b是正确的。

图1-34 定位绳的系法

5）保护夹板未上好。工作时因夹板螺丝未上紧或因下保护管时强力的击打等,都可能使保护夹板下滑,而使保护管弯曲和折断（图1-35）。

图1-35 夹板固定法

7.下保护管注意事项
1）下管之前,应进行水深测量,根据水深,计算管长和保险绳根数,并将套管长短顺序编号。长的接在上部,短的接在下部,并备2～3根短管（0.50m、0.75m、1.00m）以备水位涨落时调整。
2）下管之前,认真检查丝扣部分是否有裂纹、破损、变形（喇叭口）,保护夹板与套管接头的接触是否紧密。夹板螺栓孔是否对正,绞车安装是否牢固,升降机制动床是否良好,提引钢丝绳有无损伤以及天车等均经检查合格后才能下管。
3）安装保护夹板时,应使各夹板两翼对成一条线,事先应用一线锤由管口垂吊,做出标记。
4）保险绳必须系在保护夹板的前翼（上游）上,拉紧后使夹板两翼平行水流方向。
5）安装保险绳时,应考虑到保护套管拟插入覆盖层的深度,保险绳保护夹板均不得进入覆盖层,否则增加起拔套管的困难。保险绳有多根时,为便于识别起见,应用木牌编号,分别系在每根绳上。
6）保护套管下到河床以后,要进行定位,要求套管垂直,与水面上测定的孔位一致,必要时,可用定位绳、保险绳、绞车来校正。
7）保护套管下到河床以后,易引起水流的局部冲刷,在砂质土或砾石土壤河床中,为了使套管稳定不致受冲刷发生下沉或移位,可先将套管插入河床中,在保护套管下沉的同时,应将保险绳放松,待套管稳定后再紧。
8）船位移动易造成套管歪斜,甚至折断,应经常检查钻船的锚定情况,尤其是在大风及水位涨落急剧时,随时注意锚绳和保险绳的松紧,避免套管折损。
（五）活动孔口管和锚定水尺装置
在有潮汐河流中钻探（大江、大河入海口处,如上海黄浦江、珠江口等）每日都受到早晚潮差的影响,水位涨落很大,钻船也随着涨落,如何解决好孔口管长度的调整和孔深计算中的水位变化,直接影响到钻探工作能否顺利进行。采用活动孔口管和锚定水尺能很好地解决这个问题。
1.活动孔口管
活动孔口管也叫活塞式孔口管,由内外管套装而成,并可相对活动,外管为保护套管,内管为孔口导管。如用≥180mm为保护套管,先用管顶下沉至最低潮水位时,不致顶及钻机机台底面的位置,然后把事先准备好的一根ϕ146mm内管下入其中,其长度为最大潮差加下部插入长度和上部伸出机台面上的高度（图1-36）。为堵塞两管间的环状间隙,在内管的下端部（高潮水位时,不能外露出外管顶）,缠上带油棉线绳,使其卡在已固定的铁圈内,以保持缠绕部分位置不变,其外径与保护套管内径相等,两管不宜过松或过紧,以便于安装。这种类似活塞的管结构,能使钻船涨落和保护套管出露的长短变化互不干扰,始终保持内管口在船台面上露出高度不变,从而保证了钻机正常钻进。而且可以防止江水泥砂侵入孔内,达到内外管的同心。这样钻探时不需反复做连接和卸除短保护套管的工作,从而加快了钻探进度。
2.锚定水尺
把水尺安装在钻探船上,直接测量水位变化（图1-37）。先在钻船边抛一小锚,拉出一根细钢丝绳,通过一高出钻船平台面2～3m的转向滑车,向下悬挂一个50kg重的中心锤,当水位在最低潮时,使锤底仍略高于钻船平台面,在吊锤中心插入一花杆（标尺）,由于锚固定在江底不动,而钻船是随水位变化而涨落,故锤与船面就产生相对位置的变化。这样随时丈量（或读出）这个距离,就反映了当时水位的变化。此法经与岸边水尺核对,证明测量精度可靠。同时由于不需要到岸上看水标尺,节省了人力,也方便及时。
（六）水上钻探原始记录的方法和特点
水上钻船往往因水位的变化直接影响原始记录的准确性,因而要特别重视水位的变化,必须设置水位标尺,并经常进行校对（图1-38）。

图1-36 活动孔口管

1—内管；2—外管；3—缠塞；4—内管口固定

图1-37 锚定水尺安装示意图


图1-38 上水钻探记录各尺寸示意图

水位上升：机上余尺=原机上余尺-水位差；
水位下降：机上余尺=原机上余尺+水位差。
1.地面高程
即开孔地面之标高。
地面高程=水位-水深。
2.孔口高程
即保护管之标高。
孔口高程=水位+露出水面之套管长度。
3.机上余尺
1）钻进覆盖层采用捞砂或冲击钻进时是由孔口台板算起的。
2）钻进岩盘是从立轴箱水平面算起,但遇大风浪停工后再开钻时必须校正。机上余尺若涨水应减少,落水应增加。
水位上升：机上余尺=原机上余尺-水位差；
水位下降：机上余尺=原机上余尺+水位差。
4.地距
地距=水深+船高+机高（回转钻进时）；
地距=水深+船高（冲击钻进时）。
5.本班进尺
水位上升：本班进尺=进尺-水位差；
水位下降：本班进尺=进尺+水位差。
6.孔深
孔深=钻具总长-（水深+船高+机高+机上余尺）；
交班孔深=接班孔深+本班进尺。
（七）交通照明通信及安全
1）工作人员上下班,在水流平缓的河流,可用3t小木船摆渡。如钻船离岸不远,不影响航运交通时,可从岸上与钻船连接一条绳索,套一个索环拉住渡船,这样来回过渡比较安全。在流速比较大、河面比较宽时,应使用小机动船。交通船靠近钻船时要按先后次序上船,后再下船,不得抢上抢下。
2）在水流湍急、使用渡船有困难时,可考虑架设跨河索。在岸上固定绞车,用吊斗运送来往人员,但要特别注意安全。
3）夜间过渡,要有足够的照明设备。如需在洪水季节或水流湍急的河段进行水上钻探,夜班人员应住在船上,以防万一发生事故。
4）有条件时,应建立钻船与岸上的电话联系,以减少摆渡次数,尤其在洪水期间更为必要。摆渡时,要穿上救生衣。
5）抛锚、起锚以及做危险性较大的水上工作时,工作人员必须穿救生衣,钻船上和交通船上均须于明显处安设救生圈以备急救。
6）钻船舱底应经常检查是否漏水,并保持干燥。
7）夜间不工作或节假日停止工作时,钻船应派职工值班巡视,负责安全检查,并照常安设信号标志。
8）钻船上应备有防火设备,除在船上明显处安置灭火器外,还要有防火工具设置在固定地点,并禁止他用。
9）当遇到不能避免的巨大漂浮物或失去控制的竹木排筏或船只碰撞钻船时,应根据情况采取紧急措施,如砍断部分锚绳等以减轻事故的损失。钻船开始工作前应与岸上设立的急救站取得联系,遇事故时以便报急求援。
10）钻船上应备有轻便报话机或喊话筒、铜锣、皮鼓等,在浓雾或雨天视线不清时,钻船上应显示强烈灯光和声响信号,以引起航行船只和排筏注意。
11）特别注意水位的暴涨以免淹没平台,冲掉钻机。
12）钻进期间还应包括以下安全注意事项。①每班须设专人检查锚绳及保险绳的松紧情况,并根据水位的涨落调整其长度。②船上应有几根不同长度的短管,以便随水位涨落及时取用。③遇暴风雨钻船摆动剧烈、影响工作安全时,应停钻并提出孔内钻具。④涨水时,应有专人随时清除挂在锚绳及保险绳上的漂浮物,以减轻其负荷。⑤钻孔回水,不得流入船舱内。⑥遇6级及以上大风,即应放下钻架上的篷布,以减少风的阻力,保持钻场平稳。⑦钻进时,套管周围要以木板钉好,以防工具掉落河中。⑧放置器材,要考虑到钻船的平衡,勿使其偏重。⑨在钻塔顶设置红白旗,以引起来往船筏注意,防止发生冲撞。⑩钻船边应经常有备用小船,以便随时使用。  发生孔内事故后,严禁使用千斤顶。

5. 海上钻探是怎样的？

海上钻探是油气勘探开发中的重要一环。通过钻探打井所取得的岩心样品来确切掌握海底油气资源的情况。在海上钻井比在陆地上钻井要困难得多。首先是因为海面动荡不定，要保持钻井稳定，就要建造一个高于海面的工作台或者钻井平台，然后在平台上开展钻探活动。海上钻井平台一般有固定式钻井平台和活动式钻井平台。当然也有的国家制造了钻井船，把钻井设备安装在船上进行钻井作业。

6. 海上钻探的特点

海上钻探除具有陆上钻探的特点外，由于钻机与井口之间尚隔着一层深度不等的海水，因此就增大了海上钻探的复杂性。第一，必须有一套适应海上条件的钻探装置，以便把钻探设备等支撑在海面上，并提供工作场地。第二，要设置一套从海底井口到海上钻探装置之间的特殊隔水通道以循环泥浆、引导钻具及套管。海上钻探已有数十年历史。早期时均在滨海浅水处，采用人工岛和固定平台式的钻探装置。利用移动式海上钻探装置到几十米以上的深水处进行钻探，则是50年代初才开始的。

7. 海洋地球物理勘探的勘探方法

海洋地球物理勘探主要使用重力、磁力、地震和热流测量 4种方法。电法和放射性测量在海洋地区现仍处于理论探讨和方法试验阶段，没有投入实际应用。 根据震源产生的形式分为天然地震和人工地震两大类。海洋地区的天然地震测量，是通过布设在岛屿上或海底的地震台站，观测天然地震所产生的体波、面波和微震，来研究海洋底部的构造活动、地壳厚度和低速层的展布等。海洋地区的人工地震测量，是利用炸药或非炸药震源激发地震波，观测在不同波阻抗界面上反射，或在不同速度界面上折射的地震波。折射波法主要用来研究地壳深部界面和上地幔的结构，也称为深地震测深。它要求有强大的低频震源（例如使用大炸药量爆炸或使用大容积的空气枪激发），在运动中依次产生地震波，而在相当的距离之外观测地壳深部界面上的折射波和广角反射波（动爆炸点法）。至于浅层折射，除利用声呐浮标获取沉积层中速度资料之外，现已很少使用。反射波法在近海油气勘探中获得广泛的应用。现代海洋地震勘探广泛采用组合空气枪作震源，用等浮组合电缆装置在水下接收地震波，通过数字地震仪将地震波记录于磁带上。这样不仅能够在观测船行进中实现快速和高效率的共深点反射的连续观测，而且能够使用电子计算机充分利用所获取的地震信息，精确地查明沉积岩不同层位的产状、构造及其岩性，以阐明沉积盆地及其中的局部构造和沉积环境，甚至给出烃类显示，为直接寻找油气提供依据。而根据反射地震波传播方案，采用高频频段观测的回声测深仪、地层剖面仪和侧扫声呐等，则是现代调查海底地形、地貌、浅层沉积物结构及其工程地质性质的重要手段。 亦称海底不稳定性或灾害性调查，是开发海洋的前期工程。通过回声测深、侧扫声呐、地层剖面仪以及高分辨率地震调查，结合海底取样和浅钻，提供基础资料。同样内容的观测和资料，也是海洋沉积、海底地形地貌、第四纪地质和固体矿产调查所需要的。

8. 中国创造深海钻机钻探深度新世界纪录，开发海洋资源有何意义?

中国创造深海钻机钻探深度新世界纪录，这更进一步的加快了中国开发海洋资源的进程。在地球上,海洋占据了71%的面积，海洋对人类的重要意义：

1. 现代科学研究表明,最早的生命起源于海洋,可以说海洋是人类的生命摇篮；
2.海洋里有丰富的水资源,负担着全球的水体循环系统运转,影响甚至决定了全球的气候变化；
3.海洋里有丰富的生物资源,从全球生物资源的多样性方面,提供了生物科学研究的标本；
4.海洋里有丰富的经济鱼类、藻类资源,为人类提供了食物、油脂、化工材料、药物等等；

5.海底有丰富的矿产资源,深海锰结核的矿藏比例是一个几乎无穷无尽的宝藏,海底也有丰富的石油、天然气、可燃冰储量；
6.海洋自身的潮汐变化蕴含了几乎无穷的发电能源；
7.海洋运输是目前最有效率的运输方式之一,靠近海洋的港口城市一般都能得到快速发展；
8.海洋也是全球污染物的最终净化厂；
9.海洋蕴含风险.大型海啸、台风往往给人类造成巨大的灾难；
10.由于气候的变化,预计中的海平面上升将淹没许多沿海低洼城市,对人类潜在性的损失无可估量。

       海洋是地球上最广阔的水体的总称，海洋的中心部分称作洋，边缘部分称作海，彼此沟通组成统一的水体。地球表面被各大陆地分隔为彼此相通的广大水域称为海洋，其总面积约为3.6亿平方公里，约占地球表面积的71%，海洋中含有十三亿五千多万立方千米的水，约占地球上总水量的97%，而可用于人类饮用只占2%。

      地球四个主要的大洋为太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋，大部分以陆地和海底地形线为界。人类已探索的海底只有5%，还有95%大海的海底是未知的。海洋下还蕴藏着丰富的资源等待着人类的开发。