第一次独立使用海洋静力触探仪器CPTU

Posted 2021-06-29 xiaokcehui

最近半个月去辽东湾进行了静力触探作业，本次使用静力触探设备与之前使用的型号一样，都是英国的datem公司的Neptune3000的静力触探仪。设备仍然是租用的，但是租借单位人员比较紧张，没有派人指导作业。不过，幸亏我的同级校友武汉Geocean的郑总，带着他的国产临时CPT一起作业，有什么明白可以问他们。他们主要的业务是自带设备提供CPT服务，比如海上风电的深孔CPT，或者一些科研CPT项目。它的设备大约2吨重，是这样的：

英国datem公司的Neptune3000长这个样：

1、武汉吉欧信geocean的CPT和datem的CPT对比

开始使用的武汉geocean的CPT，由于是简易的，所以它的液压油是甲板提供的，因此需要1个进油管和出油管，2条电缆，1条是计数器等其它信号线，1条是探头信号线。探杆是1节1节接上去的，共有7m，且中间需要穿线缆，具体的原始就是将陆地的CPT操作搬到水下，然后在甲板上就行遥控。

第一站，钻到3m就停止了，由于配重不够，10平方cm，20MPa的锥尖阻力（Tip）就会将取样器（2吨）顶起；由于线缆太多，都扭在一起，比较危险，而且配重不够，没有钻到预定深度，干了2站就没有继续使用，换datem的CPT重新干。

吉欧信geocean的CPT由于有4条连接缆，操作较为复杂，而datem只有1条缆，操作简单，但是从数据来看，geocean的CPT探头质量可靠。下面是在同一站，2个CPT的结果。

相同深度，2个曲线形态基本差别不大，说明geocean的CPT探头质量是过关的。

郑总观摩了datem的操作，与他的技术人员讨论，准备仿照datem的做法，只有1根缆下去，不用接钻杆，希望他们早日完成他们的设想。

2、Datem的2平方cm探头的问题

从上面的datem的曲线可以看出，datem曲线侧摩阻力为负值，当负值小于-3kPa，软件认为值不对，曲线上没有显示。geocean探头侧摩阻没有负值，而且能测出小于1kPa的侧摩值，主要原因是，它们的探头原理不同。

武汉geocean的探针端阻和侧阻都是单独的应变片，2个的量程不同，侧摩是500KPa，端阻是50MPa，取千分之一量程为误差，即0.5kPa和50KPa。

而datem端阻和侧阻使用的是同一个柱子，两个应变片，采用的是减法探头也就是侧阻力是上面的应变力-下面的应变力

根据探针的量程，1Kn，取千分之一为误差即1N，计算端阻，采用的是2平方厘米，计算侧阻，采用的是侧筒的面积，30平方厘米，误差为3KPa和50KPa。

我们可以认为武汉geocean的探头设计得比datem的好，侧摩值比datem灵敏些。

具体到datem这个设备，我们必须减少侧魔阻负值的出现，问了设备单位，他们提了一些建议：
（1）坐底归零，静止够长的时间

（2）在水面进行泥面归零，后期减掉水压

（3） 换探针

后面2条是郑总他们建议的，前面2条，都尝试了不行，后来只有每站换探针。但是，出现反复插拔探针，后来出现了探杆端接头脱焊的情况，就不敢频繁换探针，采用清理探针的方式，效果也不错。

3、换探杆

遇到的第一个问题是，刮泥器的侧面的四个螺杆的螺帽的内六角，变成圆，不受力，后来将探针卸载，将探杆收回，将这个刮泥器卸载，然后通过热脱，将螺杆卸掉，或者用十字丝，强行卸开，换新的螺杆；

然后卸载探杆的盖板，然后用手动控制器，通过释放探杆的方式，将探杆的滚筒从里转到外面，直到看见连接探杆的接线盒，将接线盒的盖板打开，取出探杆；

将新探杆接上，转动滚筒，使得第一圈探杆贴近滚筒边沿，然后，通过手动控制器，通过回收探杆的方式，将探杆的滚筒从外转到内，与滚筒的前板，保持同一面；这个过程，我们重复了三次，开始总是想通过手工将探杆塞到滚筒里，然后盖上盖板，发现探杆难以完好回收至滚筒中，前面板与滚筒平面不能在同一平面；后来，改成三圈，二圈塞进去，然后用控制器回收探杆，前面板与滚筒平面不能在同一平面；主要原因是，手动塞进去，探杆由于比较硬，不能很好的排缆，使得前面板与滚筒前表面不在同一平面；必须在第一圈的时候，盖上探杆滚筒盖板，扭紧远离刮泥器的4个螺杆，手动控制器回收探杆，将探杆回收至滚筒中，并且保证滚筒前面板与滚筒盖板保持在一个平面；

最后，将探杆竖直部分塞到拉直器里，上紧拉直器的滚轮。

 

4、总结

（1）国产geocean的CPT探针质量没有问题，但是操作复杂，需要进行改进，减少通讯缆，简化操作步骤，期待geocean的CPT新产品早日完成。

（2）datem的2平方探头由于采用的是减法substraction探头，在底质较软的时候容易出现负值，当负值小于3KPa的时候，需要更换探针或者清理探头；

（3）datem的设备结构比较精巧，看起来高大上，但是维护起来也比较麻烦。

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