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摘 要 在坦桑尼亚天然气管道工程勘测中，对DDC-Z-3型振动活塞取样器进行了应用，实际取样效果明显，满足了本项目的技术要求。对其应用条件、适宜性、不足之处进行了分析总结，根据实际应用体验，提出了几点改进方向。
关键词 振动活塞取样器；管道；勘测；坦桑尼亚；改进措施
中图分类号：TE9 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2015）02-0068-02
1 项目概述
坦桑尼亚输气管道工程的海底管道从位于Dar es Salaam东南约200km的Songo Songo岛出发，向西北方向敷设至Somanga中间分输清管站，管径为610 mm（24”），材质API X65，海域管道全长约27 km（包括两岸登陆部分），其中海域部分长约25 km。经过区最大水深约46 m，平均深度23 m。
根据业主的技术要求，海底管道沿线布设有29个底质取样孔，孔距600～1000 m。经过两个多月的生产实践，顺利实施了所有底质取样孔。同时，在实际操作中也发现了一些有待改进的问题，对此提出了几点改进措施的建议，以待在今后的生产实践中予以实施并进行效果验证。
2 DDC-Z-3型振动活塞取样器简述
从当前使用的技术手段来看，对于我国各类水域大片分布的砂和硬粘土（约占40%区域） 等未固结～半固结的硬底质沉积物，要获取保存完好的长岩芯，振动活塞取样器是一种简便，快捷的取样设备。其适用于水深200 m以内的江、河、湖、海等各种水域水底致密沉积物（尤其是纯砂、“铁板砂”和硬粘土等）的柱状取样。
该设备沿袭了重力活塞取样器中的活塞技术、单向球阀门技术和分离式刀口技术，采用水密振动电机为动力，取样长度最长可达4 m，样品直径为70 mm，提高了采集样品的成功率和取样效率，操作简便。已广泛应用于海洋区域地质调查、环境地质调查、海洋矿产资源地球化学勘查等工作中。
3 底质取样
1）设备组装。
DDC-Z-3型振动活塞取样器采取自下而上的安装顺序进行装配，先后顺序大致分为：底盘安装、导向管安装、导向连接器安装、导管连接器安装、振动器安装、取样管安装、衬管安装、活塞安装、刀口安装、电缆插头安装和电缆连接等步骤。在安装过程中，根据使用船舶及钻机的特点，我院技师对钻塔进行了相应的结构改装，以满足起吊、施放等一系列工作流程的要求。
2）操作过程。
组装完毕后，现场工作人员按照规范的操作流程进行了底質取样工作。主要分为：启动钻机、起吊设备、垂直下沉、振动锤击、缓慢起拔、拆卸刀头、截断衬管、封装样品、室内试验等步骤。
4 采样效果分析
在该海域，需采取岩芯的地层包括淤泥、淤泥质黏土、软塑状黏土及可塑～硬塑状粉质黏土，均不同程度的混夹粉细砂，表层流塑状地层岩芯采用蚌式及箱式取样器采取，软塑～硬塑状地层岩芯由振动活塞取样器采取。该套设备在整个生产实践过程中实施顺利，未出现一例安全事故，未发现明显安全隐患。且从现场实际取样结果来看，取样成功率达到100%，基本无漏失现象，岩芯采取率显著提高；回次取样长度一般为1.5～
3 m，大大提高了回次取样长度。且由于底质取样器的样品截取及封存特点，使得所取样品采出后遭受的后期人为扰动相对较小，利于原状样的保存及室内分析测试。因工期所限，本次应用中并没有在同一点位、同一底层内进行振动活塞取样器与普通取土器对所采取样品的扰动程度的实验数据对比，有待进一步验证。
5 优缺点分析
参照以往工作及本次实践，对DDC-Z-3型振动活塞采样器的优缺点总结如下：
优点：1）鉴于本次生产实践中取样长度通常为1.5～3 m，可见其连续取样深度大。2）取样成功率可达100%，可以获得连续、完整的岩芯，大大提高了采样率，减少了样品扰动和漏失。3）样品可在保存在衬管中，用专用密封盖分段封存，而不必将其取出，以利于原状样的保存、室内分析测试。4）本次野外作业仅是包括各点位的采样作业，使用该设备，可以节省船只抛锚的时间，大大提高了取样效率。5）适用范围较广。
缺点：1）设备底盘过大，操作起来比较费力。2）收放操作流程比较复杂，需要较多人员参与。3）本次应用钻机作为吊装设备，最大取芯长度取决于钻塔的高度，因此其取芯长度受到船舶吊装设备的限制。[2]
6 存在问题及改进措施
该套设备在整个生产实践过程中实施顺利，从实际取得的样品来看，对设备的使用效果比较满意，能够满足海洋底质取样的要求。但是在使用过程中，还是发现了一些问题以待后期改进。
1）本次底质取样器起吊方式为钻机起吊，对钻塔进行一些改装，但底质取样设备较重，下沉深度大，使用的钻机功率不足，起吊较困难。可配备专门的绞锚机起吊，效果应该会更加理想。
2）该底质取样器底盘直径达2.8 m，由改装的钻塔起吊，下放及上吊至钻机平台时需人力往外侧助推，费时费力。可对钻塔进行进一步的改进，焊接可自由旋转的吊塔，以解决上述问题。
3）取样器长度受限于吊装设备高度。可研究将取样器底盘去掉，将仪器收放时进出平台的方式由垂直进出改为水平进出，以解决船舶吊装设备高度对取样器长度的限制。
4）电缆绞盘未配备制动装置，带来操作的不便与安全隐患。可加工与其相匹配的制动装置，提高安全性。
5）以浮体代替庞大底座来维持设备在水下的垂向平衡，减小设备体积，简化收放方式，降低该设备对船只甲板及吊装设备的要求。[3]
参考文献
[1]DDC-Z-3型振动活塞取样器使用说明书[Z].青岛：青岛宝球科技有限公司，2012.
[2]一种新型底质取样设备研制成功—DDC-XZ-1型悬垂振动活塞取样器[J].海洋与湖沼，2004（2）.
[3]补家武，鄢泰宁，陈汉中.浮球式海底取样器的结构及工作原理[J].地质科技情报，2001，3（20）：109-111.
作者简介
夏朋（1987-），男，助理工程师。
孙永政（1972-），男，技术员。
关键词 振动活塞取样器；管道；勘测；坦桑尼亚；改进措施
中图分类号：TE9 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2015）02-0068-02
1 项目概述
坦桑尼亚输气管道工程的海底管道从位于Dar es Salaam东南约200km的Songo Songo岛出发，向西北方向敷设至Somanga中间分输清管站，管径为610 mm（24”），材质API X65，海域管道全长约27 km（包括两岸登陆部分），其中海域部分长约25 km。经过区最大水深约46 m，平均深度23 m。
根据业主的技术要求，海底管道沿线布设有29个底质取样孔，孔距600～1000 m。经过两个多月的生产实践，顺利实施了所有底质取样孔。同时，在实际操作中也发现了一些有待改进的问题，对此提出了几点改进措施的建议，以待在今后的生产实践中予以实施并进行效果验证。
2 DDC-Z-3型振动活塞取样器简述
从当前使用的技术手段来看，对于我国各类水域大片分布的砂和硬粘土（约占40%区域） 等未固结～半固结的硬底质沉积物，要获取保存完好的长岩芯，振动活塞取样器是一种简便，快捷的取样设备。其适用于水深200 m以内的江、河、湖、海等各种水域水底致密沉积物（尤其是纯砂、“铁板砂”和硬粘土等）的柱状取样。
该设备沿袭了重力活塞取样器中的活塞技术、单向球阀门技术和分离式刀口技术，采用水密振动电机为动力，取样长度最长可达4 m，样品直径为70 mm，提高了采集样品的成功率和取样效率，操作简便。已广泛应用于海洋区域地质调查、环境地质调查、海洋矿产资源地球化学勘查等工作中。
3 底质取样
1）设备组装。
DDC-Z-3型振动活塞取样器采取自下而上的安装顺序进行装配，先后顺序大致分为：底盘安装、导向管安装、导向连接器安装、导管连接器安装、振动器安装、取样管安装、衬管安装、活塞安装、刀口安装、电缆插头安装和电缆连接等步骤。在安装过程中，根据使用船舶及钻机的特点，我院技师对钻塔进行了相应的结构改装，以满足起吊、施放等一系列工作流程的要求。
2）操作过程。
组装完毕后，现场工作人员按照规范的操作流程进行了底質取样工作。主要分为：启动钻机、起吊设备、垂直下沉、振动锤击、缓慢起拔、拆卸刀头、截断衬管、封装样品、室内试验等步骤。
4 采样效果分析
在该海域，需采取岩芯的地层包括淤泥、淤泥质黏土、软塑状黏土及可塑～硬塑状粉质黏土，均不同程度的混夹粉细砂，表层流塑状地层岩芯采用蚌式及箱式取样器采取，软塑～硬塑状地层岩芯由振动活塞取样器采取。该套设备在整个生产实践过程中实施顺利，未出现一例安全事故，未发现明显安全隐患。且从现场实际取样结果来看，取样成功率达到100%，基本无漏失现象，岩芯采取率显著提高；回次取样长度一般为1.5～
3 m，大大提高了回次取样长度。且由于底质取样器的样品截取及封存特点，使得所取样品采出后遭受的后期人为扰动相对较小，利于原状样的保存及室内分析测试。因工期所限，本次应用中并没有在同一点位、同一底层内进行振动活塞取样器与普通取土器对所采取样品的扰动程度的实验数据对比，有待进一步验证。
5 优缺点分析
参照以往工作及本次实践，对DDC-Z-3型振动活塞采样器的优缺点总结如下：
优点：1）鉴于本次生产实践中取样长度通常为1.5～3 m，可见其连续取样深度大。2）取样成功率可达100%，可以获得连续、完整的岩芯，大大提高了采样率，减少了样品扰动和漏失。3）样品可在保存在衬管中，用专用密封盖分段封存，而不必将其取出，以利于原状样的保存、室内分析测试。4）本次野外作业仅是包括各点位的采样作业，使用该设备，可以节省船只抛锚的时间，大大提高了取样效率。5）适用范围较广。
缺点：1）设备底盘过大，操作起来比较费力。2）收放操作流程比较复杂，需要较多人员参与。3）本次应用钻机作为吊装设备，最大取芯长度取决于钻塔的高度，因此其取芯长度受到船舶吊装设备的限制。[2]
6 存在问题及改进措施
该套设备在整个生产实践过程中实施顺利，从实际取得的样品来看，对设备的使用效果比较满意，能够满足海洋底质取样的要求。但是在使用过程中，还是发现了一些问题以待后期改进。
1）本次底质取样器起吊方式为钻机起吊，对钻塔进行一些改装，但底质取样设备较重，下沉深度大，使用的钻机功率不足，起吊较困难。可配备专门的绞锚机起吊，效果应该会更加理想。
2）该底质取样器底盘直径达2.8 m，由改装的钻塔起吊，下放及上吊至钻机平台时需人力往外侧助推，费时费力。可对钻塔进行进一步的改进，焊接可自由旋转的吊塔，以解决上述问题。
3）取样器长度受限于吊装设备高度。可研究将取样器底盘去掉，将仪器收放时进出平台的方式由垂直进出改为水平进出，以解决船舶吊装设备高度对取样器长度的限制。
4）电缆绞盘未配备制动装置，带来操作的不便与安全隐患。可加工与其相匹配的制动装置，提高安全性。
5）以浮体代替庞大底座来维持设备在水下的垂向平衡，减小设备体积，简化收放方式，降低该设备对船只甲板及吊装设备的要求。[3]
参考文献
[1]DDC-Z-3型振动活塞取样器使用说明书[Z].青岛：青岛宝球科技有限公司，2012.
[2]一种新型底质取样设备研制成功—DDC-XZ-1型悬垂振动活塞取样器[J].海洋与湖沼，2004（2）.
[3]补家武，鄢泰宁，陈汉中.浮球式海底取样器的结构及工作原理[J].地质科技情报，2001，3（20）：109-111.
作者简介
夏朋（1987-），男，助理工程师。
孙永政（1972-），男，技术员。