[发明专利]在海洋冷泉区勘察可燃冰矿周围环境的带缆水下钻探装置

说明书

技术领域

本发明涉及在海洋冷泉区勘察可燃冰矿周围环境的带缆水下钻探装置，涉及海洋清洁能源勘探技术领域。

背景技术

中国东部出现的雾霾天气与燃烧煤炭过多、机动车排放量大等能源结构不合理等原因有关，2014年2月20日至26日中国京津冀地区发生的大面积污染波及15个省，其中较重的面积达98万平方公里，持续时间长达7天，主要污染物是PM2.5，污染程度重，北京等城市的小时浓度值超过500微克，要解决如此面广量大的污染问题，必须勘探和开发大量的清洁能源，使中国的能源结构趋向合理。中国南海和东海的海底有大量的可燃冰矿，勘探、开发、使用可燃冰矿，从海洋向中国东部地区来个‘东气西输’，向工业生产和居民生活供应大量的海底天然气，是消除中国东部雾霾天气的极好办法。

本项专利的发明人缪同春在2013年9月3日至5日应邀到上海国际展览中心参加中国（上海）国际海洋技术与工程设备展览会，观看了多个国家海洋公司的海底录像和海洋能源勘探开发微缩模型，与多个国家的海洋专家进行了技术交流。在海洋的底部存在冷泉区，冷泉区的温度与海底周围环境的温度差不多，由于溢出的可燃冰流体富含甲烷等组分，可给一些化能自养的微生物（细菌和古菌）提供丰富的养分。冷泉区是深海海底生命活跃的地区，冷泉区的丰富生物群落以化能自养微生物作为初级生产者的食物链。海底冷泉区生物圈是海底可燃冰矿的窗口。无锡702研究所制造的‘蛟龙号’在南海北部冷泉区下潜时发现蜘蛛蟹、毛瓷蟹、贻贝和底栖有孔虫，这些海洋动物都是通过共生古菌从甲烷获得能量，但由于这类海洋动物和微生物聚集在海洋底部，全面观察和研究这些海洋生物，通过海洋生物的活动勘察可燃冰矿周围的环境为带缆水下钻探装置钻探可燃冰矿提供科学根据。

全世界海底区域的可燃冰分布面积达4000万平方公里，占地球海洋总面积的四分之一，世界上已发现可燃冰分布区多达116处，海底可燃冰的储量非常大，足够人类使用一千年。由于人类勘探可燃冰的工作刚才开始，有一部分可燃冰资源在海底蕴藏得并不深，曾有潜水员在海洋底部的地壳表面上发现可燃冰资源，有一部分可燃冰矿的蕴藏深度在海底地壳下只有数米深或数十米深，勘探这一部分可燃冰矿如果建造大型海洋钻井平台会消耗昂贵的勘探费用，不利于加快可燃冰矿的勘探速度和节省勘探费用。目前缺少在海洋冷泉区通过生物信息勘察可燃冰矿周围环境的带缆轻型水下钻探装置。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供在海洋冷泉区勘察可燃冰矿周围环境的带缆水下钻探装置。

在海洋冷泉区的海底存在的可燃冰在地质上称为天然气水合物，其分子结构式为CH₄·8H₂O，从海底到海底之下1000米的范围内均有分布可燃冰的可能，在1000米以下由于地温升高可燃冰难以固体状态存在。可燃冰的宝贵之处不仅因为在海底储藏量大，其燃烧产生的能量比煤、石油高数十倍，更是因为可燃冰燃烧后不产生任何残渣和废气，不会造成环境污染,所以说可燃冰是上等的清洁能源。中国能源结构中的百分之七十如果不使用煤炭而是使用由可燃冰制取的海底天然气，用上1—2年，就可以明显减少中国东部的雾霾天数，大量用上3—5年，就能明显消除中国东部的雾霾。

工作母船的甲板上方的前部设置有升降缆绳绞机，升降缆绳绞机将升降缆绳放入海水，在升降缆绳下端安装的海底轻型钻探机降落到海底地壳表层后，三只钻探机支撑架自动张开，将海底轻型钻探机支撑稳定在海底地壳的表面上，从工作母船上的钻探动力供电间输出的电流通过供电线输入海底轻型钻探机，驱动钻探杆旋转钻入海底地壳，搅动地壳表层上下的海洋生物浮动进入海水的底层，工作母船上的钻探调控指挥间通过钻探指令传输线传递指令指挥海底轻型钻探机的钻探，并将钻探信息通过钻探信息传输线输入计算机，进行计算和分析，从海底生物信息搜集中心放入海水中的信息传输电缆的下端连接有海底电视摄像机和海底生物传感器，能搜集钻探杆在钻探过程中搅动出来的生物活动图像信息和其他生物信息通过信息传输电缆上传到海底生物信息搜集中心进行储存和整理，接着通过生物信息传输线将经过整理的生物信息输入生物信息分析室，分析可燃冰矿周围环境中的生物信息与可燃冰矿的位置和规模之间的关系，分析结果通过计算机信息传输线输入计算机，在计算机内将生物信息和钻探信息进行综合处理，进一步确定可燃冰矿的位置和规模，计算机的综合处理结果通过计算机信息传输线输入无线发射台，并由无线发射天线发射信息到接受信息的单位。安装在工作母船上甲板后部的锂动力电池供电装置通过导电线向电动机供电，驱动电动机带动电动螺旋桨旋转，产生推动工作母船在海面上航行的动力。