[0009] （一）解决的技术问题
[0010] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种天然气水合物勘探装置及勘探方法，解决了现有的天然气水合物的勘探工作施工难度大和勘探效率低的问题。
[0011] （二）技术方案
[0012] 为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
[0013] 一种天然气水合物勘探装置，包括主控制室、移动装置、第一动力装置、液压泵、钻头、收集装置，所述主控制室的底部两侧均固定连接有移动装置，所述移动装置的一侧两端均固定连接有固定板，所述固定板的底部固定连接有液压泵，所述液压泵的底部固定连接有支撑座，所述支撑座的底部固定连接有限位柱；
[0014] 所述主控制室的一侧顶端固定连接有第一动力装置，所述第一动力装置的内部开设有第一安装槽，所述第一安装槽内设有传动轴和第一伺服电机；
[0015] 所述传动轴的两端外侧均固定连接有收卷轮，所述收卷轮上固定连接有主钢丝绳，所述主钢丝绳的一端贯穿第一动力装置的底部并固定连接有副钢丝绳，所述副钢丝绳的底端固定连接有测量装置；
[0016] 所述测量装置的底部固定连接有固定环，所述测量装置的内部开设有第二安装槽，所述第二安装槽内设有丝杆和第二伺服电机，所述传动轴的两端均与第一安装槽活动连接，所述第一伺服电机与第一安装槽固定连接，所述传动轴的中部外侧固定连接有变速齿；
[0017] 所述丝杆的两端外侧均设有活动块，所述活动块的底端固定连接有固定臂，所述测量装置的中部设有落锤，所述落锤的顶端固定连接有限位头；
[0018] 所述主控制室的另一侧顶端固定连接有第二动力装置，所述第二动力装置的中部设有升降杆，所述升降杆的底端固定连接有安装板，所述安装板的底端固定连接有钻头驱动装置，所述钻头驱动装置的底端固定连接有钻头，所述钻头驱动装置的外侧固定连接有收集装置。
[0019] 可选的，所述收集装置的内部设有抽气机和收集箱，所述收集装置的一侧底端开设有抽样口，所述抽样口内固定连接有过滤网，所述收集箱的一端通过第一连通管与抽样口相连通，所述收集箱的另一端通过第二连通管与抽气机相连通。
[0020] 可选的，所述传动轴的两端均与第一安装槽活动连接，所述第一伺服电机与第一安装槽固定连接，所述传动轴的中部外侧固定连接有变速齿轮。
[0021] 可选的，所述传动轴的两端均与第一安装槽活动连接，所述第一伺服电机与第一安装槽固定连接，所述传动轴的中部外侧固定连接有变速齿轮。
[0022] 可选的，所述支撑座为梯形，所述限位柱有多个，多个限位柱呈矩形阵列分布，所述限位柱的底部呈圆锥形。
[0023] 可选的，所述传动轴通过第一轴承与第一安装槽活动连接：所述第一伺服电机上固定连接有齿轮，所述变速齿轮与第一伺服电机上的齿轮啮合连接。
[0024] 可选的，所述第二伺服电机上固定连接有齿轮，所述传输齿轮与第二伺服电机上的齿轮啮合连接；所述丝杆通过第二轴承与第二安装槽活动连接。
[0025] 可选的，所述丝杆的一端外侧为正旋螺纹，所述丝杆的另一端外侧为反旋螺纹；所述活动块的中部开设有螺纹孔，所述活动块通过螺纹孔与丝杆螺纹连接。
[0026] 可选的，所述第二安装槽的两侧均开设有滑槽，所述滑槽内贴合连接有滑块，所述滑块与活动块固定连接。
[0027] 可选的，所述固定臂为L形，所述限位头为上粗下细的圆柱体，所述固定臂与限位头贴合连接。
[0028] 可选的，所述落锤与固定环贴合连接，所述落锤的内部固定连接有触发器，所述触发器与外部的地震信号采集仪电连接。
[0029] 可选的，所述第一连通管通过法兰与抽样口固定连接，所述第一连通管与抽样口之间设有密封圈，所述第一连通管和抽样口均与密封圈贴合连接。
[0030] 可选的，所述测量装置包括天然气水合物探测仪、温度传感器，所述天然气水合物探测仪、温度传感器均与主控制室连接；所述主控制室包括控制器。
[0031] 可选的，所述收集装置还包括制冷器，所述制冷器为半导体制冷片，所述半导体制冷片制冷的一端与过滤网接触，使过滤网保持低温状态，在过滤天然气水合物的同时使天然气水合物保持在较低的温度，以便天然气水合物保持固态晶体的状态。
[0032] 可选的，
[0033] 可选的，
[0034] 可选的，
[0035] 为了更好地实现天然气水合物的探勘，本发明还公开了一种天然气水合物的勘探方法，该勘探方法包括以下步骤：
[0036] A：选址：首先选出合适的测量地带，然后将预测量的地带划分四个不同深度的探测区带；
[0037] B：车体固定：首先将勘探装置移动至区带上方，启动液压泵，液压泵通过支撑座带动限位柱向下移动，使限位柱完全插入地面；
[0038] C：定位准备：启动第一伺服电机，第一伺服电机正转，第一伺服电机通过变速齿轮带动传动轴旋转，传动轴通过收卷轮带动主钢丝绳上升，主钢丝绳通过副钢丝绳带动测量装置上升，当测量装置的高度位置合适时，停止第一伺服电机，再将落锤内部的触发器与外部的地震信号采集仪电连接，然后将铁板放置到地上，使铁板与落锤对齐；
[0039] D：震击：启动第二伺服电机，第二伺服电机正转，第二伺服电机通过传输齿轮带动丝杆旋转，丝杆通过活动块带动固定臂向两侧移动，当固定臂与限位头分离时，停止第二伺服电机，这时落锤失去束缚并进行自由落体运动，当落锤撞击到铁板上时，记录地震信号采集仪上面的数据；
[0040] E：拾取落锤：首先反转第一伺服电机，第一伺服电机通过传动轴带动主钢丝绳下降，主钢丝绳通过副钢丝绳带动测量装置下降，当落锤进入测量装置内时，反转第二伺服电机，第二伺服电机通过丝杆带动两个固定臂同时向内运动，当固定臂夹紧限位头时，停止第二伺服电机，再正转第一伺服电机将落锤提起；
[0041] F：钻探：启动钻头驱动装置，钻头驱动装置带动钻头高速旋转，然后启动第二动力装置，第二动力装置通过升降杆带动钻头向下运动，使钻头深入地面；
[0042] G：收集样品：启动抽气机，抽气机将通过抽样口将外部气体吸入收集箱内，完成收集；
[0043] H：检测：将钻头取出，然后取出收集箱内的气体进行检测；
[0044] I：重复实验：将勘探装置依次移动到后面的三个区带，再次进行测量。
[0045] 可选的，所述步骤A中以地面高度为0米，四个区带的深度依次为：0到‑1m的地表勘探地带、‑1m到‑5m的浅层勘探地带、‑5m到‑50m的冻土勘探地带、‑50m到‑1000m的深层勘探地带。
[0046] 可选的，所述步骤C中的触发器为CMOS型触发器，步骤C中的地震信号采集仪为VECTORSEIS型信号采集仪。
[0047] 可选的，所述步骤H中用色谱分析检测收集箱中有机和无机气态组分相对含量，确定天然气中主要烃类组分和非烃组分。
[0048] 可选的，为了更好地勘探天然气水合物，所述的钻头为牙轮钻头，其材质为硬质合金，优选为钨钛钴硬质合金，其中TiC的含量M为12‑18%，其余为碳化钨。
[0049] 可选的，为了更好地勘探天然气水合物，所述钻头转速R为35‑279转/分钟；优选1/3
的，所述TiC的含量M与钻头的转速R之间满足R =α·M；其中，α为调节系数，取值范围为
9.7‑49.5。
[0050] 可选的，所述的钻头的布氏硬度Y为220‑350。
[0051] 可选的，所述钻头的硬度Y、转速R与TiC的含量M之间满足以下关系：
[0052] M=γ·(R/Y)；
[0053] 其中，γ为匹配系数，取值范围为0.25‑2.48。
[0054] （三）有益效果
[0055] 与现有技术相比，本发明的天然气水合物勘探装置及其勘探方法，具备以下有益效果和优点：
[0056] （1）本发明的天然气水合物勘探装置，通过设置第一动力装置，对落锤起到了强有力的牵引力，采用两个收卷轮对称分布同时对测量装置进行控制，保证了装置的稳定性，增加了主钢丝绳的传输能力，提高了工作效率，通过设置测量装置，便于控制落锤的下落情况，避免落锤发生偏移，保证了测量数据的精准性，通过设置收集装置，方便对天然气水合物进行收集，能够快速获取天然气成分的信息，提高了工作效率，降低的作业难度。
[0057] （2）本发明的天然气水合物勘探装置，通过采用地震勘探和钻井勘探的测量方式，在两者的结合下，能够确定精确的数据，确定了大气异常时间段与天然气水合物分解释放的对应性，对于天然气水合物勘探具有很高的应用价值，通过检测钻井中油气显示井段、钻井液中有机和无机气态组分相对含量，确定气体主要来源，对指导该地区天然气勘探、减少勘探风险有重要意义。
[0058] （3）本发明的天然气水合物勘探装置，通过设置钻头的类型、材质和TiC的含量，以更好的对天然气水合物进行勘探。
[0059] （4）本发明的天然气水合物勘探装置，通过设置TiC的含量M与钻头的转速R之间的关系，使钻头能更好地适应天然气水合物勘探的地质条件，以更好地进行勘探。
[0060] （5）本发明的天然气水合物勘探装置，通过设置钻头的硬度Y、转速R与TiC的含量M之间的关系，进一步优化钻头对冻土中的天然气水合物环境的适配性，更好地进行勘探。
