CN108277804A - 用于海洋废弃油井平台管切割的下沉定位装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于海洋废弃油井平台管切割的下沉定位装置及方法，该装置包括：安装在待切割钢管外的两块半圆形钢板保护罩，安装在保护罩内壁与待切割钢管之间的固定导向定位滑轮、可收缩导向滑轮、搅砂装置、冲砂装置、抽砂装置。工作时，启动液压动力源和高压水泵，高压油通过控制阀、油管使保护罩内安装的搅砂装置液压马达运转，通过减速器带动绞刀转动，搅动泥砂，同时高压水通过连接水管使高压喷头喷出高压水，使泥砂与水充分混合，最后由吸泥泵通过抽砂管把泥砂抽出保护罩外，通过不断排出泥砂，形成一个环形的凹坑使下沉定位装置沿待切割钢管下沉。本发明具有高效、经济、环保、安全等特点。
Description
技术领域
本发明涉及近海油井平台管泥下拆除切割领域，更具体的涉及到一种用于海洋废弃油井平台管切割的下沉定位装置及方法，用于在近海油井平台管泥下切割作业时，将切割作业面送至泥下指定深度的一种下沉定位装置及方法。
背景技术
目前，随着我国近海油气田资源的长期采集，近海油气田资源日益枯竭，大量的废弃油(气)管及保护桩需要拆除。为保证近海航道安全和环境保护，要求废弃采油平台支撑管桩在水中自然泥(砂)面以下不少于4m位置切割拆除，且切割时不能产生火花。为保证切除位置在泥砂面以下不少于4m，通常的做法是在待切割桩周围砌筑围堰，再在围堰内开挖至指定深度，这种做法耗时长、造价高、污染大，在实际工程中难以应用，而除此以外没有适合的方法能够将切割作业面送至自然泥(砂)面以下指定深度。
发明内容
针对背景技术中存在的缺陷，本发明提供一种用于海洋废弃油井平台管切割的下沉定位装置以及方法，本发明能够将切割作业面沿待切割管下沉，送至自然泥面以下不少于4m的指定位置。
为实现上述目的，本发明是根据以下技术方案实现的：
一种用于海洋废弃油井平台管切割的下沉定位装置，其特征在于，包括：
保护罩，所述保护罩由两个半圆形钢管由螺栓联接或卡扣联接而成，安装在待切割钢管外；保护罩高1500mm，根据需要分节接长；
固定导向定位滑轮，所述固定导向定位滑轮安装在保护罩内壁底部以上250mm处；
可收缩导向滑轮，所述可收缩导向滑轮安装在保护罩内壁顶部以下250mm处；
冲砂装置，所述冲砂装置安装在所述半圆形钢管底部；
搅砂装置，所述搅砂装置安装在所述固定导向定位滑轮上部；
抽砂装置，所述抽砂装置周向安装在保护罩内壁下部。
上述技术方案中，所述保护罩的中心与所述待切割钢管的中心偏离5～8cm，所述保护罩的半圆形钢管的半径根据所述待切割钢管尺寸确定，所述保护罩高1500mm，按需要加装接长保护罩，接长保护罩每节高度1500mm，所述接长保护罩内壁仅固定液压油管、高压喷头供流管路、抽砂管。
上述技术方案中，在所述半圆形钢管底部以上250mm的内壁各安装有两个所述固定导向定位滑轮，所述固定导向定位滑轮周向均匀分布，共安装4个；在所述半圆形钢管顶部以下250mm的内壁各安装有两个所述可收缩导向滑轮，通过液压油缸完成收缩和支撑，共安装4个；所述固定导向定位滑轮和所述可收缩导向滑轮安装在安装架上，安装架焊接固定在所述保护罩内壁对应位置。
上述技术方案中，所述搅砂装置包括搅砂装置安装座、液压马达、双轴输出的减速器、绞刀，所述搅砂装置安装座焊接固定在所述半圆形钢管内壁，位于所述固定导向定位滑轮之上，所述液压马达、所述减速器均安装在搅砂装置安装座上，所述液压马达、所述减速器、所述绞刀由联轴器连接，所述绞刀的作业平面位于固定导向定位滑轮支撑平面以下、略高于高压喷头安装平面，所述绞刀的作业面位于待切割钢管和所述保护罩之间，每个所述半圆形钢管上均匀安装4组所述搅砂装置，共安装8套。
上述技术方案中，所述冲砂装置包括高压喷头安装架、高压喷头、供流管路；所述高压喷头安装架焊接安装在所述半圆形钢管底部，共安装2个；每个所述高压喷头安装架上均匀安装9个高压喷头，所述高压喷头与所述半圆形钢管管壁成一定角度；每个所述高压喷头安装架上的高压喷头由一根总管供流，分梯次分为供流支管为每个所述高压喷头供流；共安装18个高压喷头。
上述技术方案中，所述抽砂装置包括电机、离心式吸泥泵、抽砂管，所述半圆形钢管内壁周向安装4个抽砂管托架，所述抽砂管由所述抽砂管托架固定在保护罩内壁，抽砂管管口高于所述绞刀作业平面5～10cm。
本发明还提出了一种利用下沉定位装置进行下沉定位的方法，是根据上述用于海洋废弃油井平台管切割的下沉定位装置实现的，包括如下步骤：
在所述半圆形钢管内壁顺序安装所述固定导向定位滑轮和可收缩导向滑轮、冲砂装置、搅砂装置、抽砂装置；
在海底泥面以上，在待切割钢管外水下安装所述半圆形钢管，用螺栓联接或卡扣联接的方式安装，形成所述保护罩，所述保护罩沿待切割钢管下沉；
所述固定导向定位滑轮和可收缩导向滑轮由油缸驱动伸缩，保持所述保护罩与待切割钢管间的相对位置；
由液压动力源驱动所述绞刀，打散保护罩内底部的泥砂；
所述高压喷头通过高压水泵喷出高压水，能够冲散所述保护罩下的泥砂，并与水充分混合；
通过所述吸泥泵，将保护罩内的泥砂与水的混合物通过抽砂管抽排至保护罩以外；
所述下沉定位装置随泥砂的排出，在自重的作用下沿待切割钢管下沉，按下沉深度的要求和现场情况，在保护罩上加装接长保护罩，直至所述下沉定位装置下沉至预定深度。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明沿待切割管安装下沉定位系统，通过绞刀和高压水打碎泥砂，并与水充分混合，再通过吸泥泵排出保护罩，从而形成环形凹坑使装置沿待切割钢管下沉至泥下指定深度。保护罩内为钢管切割装置提供作业空间。本发明提供了一种将水下钢管切割作业面送至泥下指定深度的装置系统，该系统作业简单，节省了大量清淤、开挖费用，且耗时较短；不使用潜水员在泥面以下作业，减小了作业风险；水下泥砂扰动小，海洋污染影响很小。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本发明的装置竖向剖面图；
图2是本发明的A-A剖面图；
图3是本发明的可收缩导向滑轮收回和支撑位置状态图。
图中，1-待切割钢管，2-保护罩，3-接长保护罩，4-可收缩导向滑轮，5-液压油缸，6-搅砂装置安装座，7-液压马达，8-减速器，9-绞刀，10-固定导向定位滑轮，11-高压喷头安装架，12-高压喷头，13-抽砂管托架。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
图1是本发明的装置竖向剖面图；图2是本发明的A-A剖面图；如图2所示，本发明的一种用于海洋废弃油井平台管切割的下沉定位装置，包括：保护罩(2)，由两个半圆形钢管由螺栓联接或卡扣联接而成，安装在待切割钢管(1)外；保护罩(2)高1500mm，根据需要可分节接长；固定导向定位滑轮(10)，安装在保护罩(2)内壁底部以上250mm处；可收缩导向滑轮(4)，安装在保护罩(2)内壁顶部以下250mm处；所述半圆形钢管底部各焊接安装一个高压喷头安装架(11)；冲砂装置，所述冲砂装置安装在所述半圆形钢管底部；搅砂装置，所述搅砂装置安装在所述固定导向定位滑轮(10)上部；抽砂装置，所述抽砂装置周向安装在保护罩(2)内壁下部。其中，在冲砂装置中，每个所述高压喷头安装架(11)上均匀安装高压喷头(12)，所述高压喷头(12)与所述半圆形钢管管壁成一定角度；每个所述高压喷头安装架(11)上的高压喷头(12)由一根总管供流，分梯次分为供流支管为每个所述高压喷头(12)供流；在搅砂装置中，所述半圆形钢管内壁各均布焊接安装搅砂装置安装座(6)；每个所述搅砂装置安装座(6)上安装一组液压马达(7)、减速器(8)、绞刀(9)，所述绞刀(9)均布在保护罩(2)和待切割钢管(1)之间，绞刀作业平面略高于所述高压喷头安装平面，并低于固定导向定位滑轮(10)支撑平面；在抽砂装置中，抽砂管由抽砂管托架(13)固定在保护罩(2)内壁，抽砂管口略高于所述绞刀作业平面。
工作时，启动液压动力源和高压水泵，高压油通过控制阀、油管使保护罩(2)内安装的8套搅砂装置液压马达(7)运转，通过减速器(8)带动绞刀(9)转动，搅动泥砂，同时高压水通过连接水管使高压喷头(12)喷出高压水，使泥砂与水充分混合，最后由吸泥泵通过保护罩(2)内的抽砂管把泥砂排出。这样不断的排出泥砂从而形成了一个环形的凹坑使整个装置沿着待切割钢管(1)下沉。
半圆形钢管内壁上安装各装置的安装托架，所述保护罩(2)主要作为内部下沉装置以及切割装置的安装平台，同时阻隔罩外的泥砂，保证搅砂、冲砂、抽砂作业的顺利进行。保护罩(2)在高度上可以分节，保护罩(2)与接长保护罩(3)之间通过螺栓或卡扣联接，在作业时可以通过保护罩的累计高度判断切割作业面的位置。保护罩(2)的半圆形钢管的半径根据所述待切割钢管(1)尺寸确定，以待切割钢管(1)直径508mm计，所述保护罩(2)直径为1600mm，高度可设为1500mm。为保证切割装置的安装和作业空间，所述保护罩(2)安装后的中心与待切割钢管(1)中心偏离50～80mm。
在所述半圆形钢管底部以上250mm的内壁，各安装有两个所述固定导向定位滑轮(10)，所述固定导向定位滑轮(10)周向均匀分布，共4个；在所述半圆形钢管顶部以下250mm的内壁，各安装有两个所述可收缩导向滑轮(4)，其下安装液压油缸(5)的安装架，共4组，通过液压油缸(5)完成收缩和支撑；所述固定导向定位滑轮(10)和所述可收缩导向滑轮(4)均安装在安装架上，安装架焊接固定在所述保护罩(2)内壁对应位置。
由于所述保护罩安装后与待切割钢管中心有偏离，所以固定导向定位滑轮(10)和可收缩导向滑轮(4)长度不一，需根据实际尺寸设计。所述可收缩导向滑轮(4)的收缩和支撑靠液压油缸(5)完成，以待切割钢管(1)直径508mm、所述保护罩(2)直径1600mm、高度1500mm计，液压油缸(5)缸径50mm，行程150mm，收缩后的所述可收缩导向滑轮(4)高度小于180mm。所述固定导向定位滑轮(10)和可收缩导向滑轮(4)用于保证所述保护罩(2)在下沉时与待切割钢管(1)保持相对固定的位置，并可小范围调整相对位置，以保证所述保护罩(2)内部的作业空间，同时对阻碍下沉的附着物有一定的调整空间。
具体实施方案中，本发明中构成保护罩(2)的半圆形钢管底部各焊接1个高压喷头安装架(11)，每个高压喷头安装架(11)上安装9个所述高压喷头(12)，共安装18个。所述高压喷头(12)在安装时与所述保护罩(2)的管壁构成一定角度，约30°。每个高压喷头安装架(11)上安装的所述高压喷头(12)由一根总管供流，供流总管在保护罩(2)内分梯次分为供流枝管，为每个所述高压喷头(12)供流。高压水泵通过供流管为所述高压喷头(12)供流，喷出高压水，在下沉定位装置下沉时将底部的泥砂冲散，并与水充分混合，以便通过所述抽砂装置抽出保护罩(2)外。
搅砂装置，包括液压马达(7)、双轴输出的减速器(8)、绞刀(9)，每个所述半圆形钢管上安装4套搅砂装置，共安装8套。下沉作业时，启动液压动力源，通过控制阀、油管使所述液压马达(7)启动，通过所述减速器(8)带动所述绞刀(9)转动，配合所述高压喷头(12)喷出的高压水搅动泥砂，并通过所述抽砂装置将其抽出保护罩(2)外。当海底由于长期固结而存在铁板砂等硬实土层时，绞刀(9)可以弥补高压水射流的不足，将待切割钢管(1)外的土层充分打碎。
抽砂装置包括电机、离心式吸泥泵、抽砂管，保护罩内壁下部周向安装4个抽砂管托架(13)，抽砂管通过抽砂管托架(13)固定在保护罩(2)内壁上。抽砂装置将由所述绞刀(9)、高压水打碎并混合的泥砂混合物排出所述保护罩(2)外。电机、吸泥泵的功率、扬程等参数需根据待切割钢管(1)的实际情况确定。
图3是本发明的可收缩导向滑轮收回和支撑位置状态图，在图3中，通过安装在保护罩(2)内壁的液压油缸(5)的收缩，可收缩导向滑轮(4)可以从顶住待切割钢管(1)的位置收缩回，通过周向4个可收缩导向滑轮(4)的配合，可以调整保护罩(2)与待切割钢管(1)的相对位置。
本发明还提出了一种根据上述用于海洋废弃油井平台管切割的下沉定位装置进行下沉定位的方法，包括如下步骤：
在所述半圆形钢管内壁顺序安装所述固定导向定位滑轮和可收缩导向滑轮、冲砂装置、搅砂装置、抽砂装置；
在海底泥面以上，在待切割钢管外水下安装所述半圆形钢管，用螺栓联接或卡扣联接的方式安装，形成所述保护罩，所述保护罩沿待切割钢管下沉；
所述固定导向定位滑轮和可收缩导向滑轮由油缸驱动伸缩，保持所述保护罩与待切割钢管间的相对位置；
由液压动力源驱动所述绞刀，打散保护罩内底部的泥砂；
所述高压喷头通过高压水泵喷出高压水，能够冲散所述保护罩下的泥砂，并与水充分混合；
通过所述吸泥泵，将保护罩内的泥砂与水的混合物通过抽砂管抽排至保护罩以外；
所述下沉定位装置随泥砂的排出，在自重的作用下沿待切割钢管下沉，按下沉深度的要求和现场情况，在保护罩上加装接长保护罩，直至所述下沉定位装置下沉至预定深度。
图中标注尺寸为按照待切割钢管直径508mm设计，当待切割钢管管径不同时，图中尺寸需作出相应变更。
以上对本发明的实施进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。本发明中的各参数的选择，要根据工作对象的具体情况确定。
Claims (7)
1.一种用于海洋废弃油井平台管切割的下沉定位装置，其特征在于，包括：
保护罩，所述保护罩由两个半圆形钢管由螺栓联接或卡扣联接而成，安装在待切割钢管外；保护罩高1500mm，根据需要分节接长；
固定导向定位滑轮，所述固定导向定位滑轮安装在保护罩内壁底部以上250mm处；
可收缩导向滑轮，所述可收缩导向滑轮安装在保护罩内壁顶部以下250mm处；
冲砂装置，所述冲砂装置安装在所述半圆形钢管底部；
搅砂装置，所述搅砂装置安装在所述固定导向定位滑轮上部；
抽砂装置，所述抽砂装置周向安装在保护罩内壁下部。
2.根据权利要求1所述的用于海洋废弃油井平台管切割的下沉定位装置，其特征在于，所述保护罩的中心与所述待切割钢管的中心偏离5～8cm，所述保护罩的半圆形钢管的半径根据所述待切割钢管尺寸确定，所述保护罩高1500mm，按需要加装接长保护罩，接长保护罩每节高度1500mm，所述接长保护罩内壁仅固定液压油管、高压喷头供流管路、抽砂管。
3.根据权利要求1所述的用于海洋废弃油井平台管切割的下沉定位装置，其特征在于，在所述半圆形钢管底部以上250mm的内壁各安装有两个所述固定导向定位滑轮，所述固定导向定位滑轮周向均匀分布，共安装4个；在所述半圆形钢管顶部以下250mm的内壁各安装有两个所述可收缩导向滑轮，通过液压油缸完成收缩和支撑，共安装4个；所述固定导向定位滑轮和所述可收缩导向滑轮安装在安装架上，安装架焊接固定在所述保护罩内壁对应位置。
4.根据权利要求1所述的用于海洋废弃油井平台管切割的下沉定位装置，其特征在于，所述搅砂装置包括搅砂装置安装座、液压马达、双轴输出的减速器、绞刀，所述搅砂装置安装座焊接固定在所述半圆形钢管内壁，位于所述固定导向定位滑轮之上，所述液压马达、所述减速器均安装在搅砂装置安装座上，所述液压马达、所述减速器、所述绞刀由联轴器连接，所述绞刀的作业平面位于固定导向定位滑轮支撑平面以下、略高于高压喷头安装平面，所述绞刀的作业面位于待切割钢管和所述保护罩之间，每个所述半圆形钢管上均匀安装4组所述搅砂装置，共安装8套。
5.根据权利要求1所述的用于海洋废弃油井平台管切割的下沉定位装置，其特征在于，所述冲砂装置包括高压喷头安装架、高压喷头、供流管路；所述高压喷头安装架焊接安装在所述半圆形钢管底部，共安装2个；每个所述高压喷头安装架上均匀安装9个高压喷头，所述高压喷头与所述半圆形钢管管壁成一定角度；每个所述高压喷头安装架上的高压喷头由一根总管供流，分梯次分为供流支管为每个所述高压喷头供流；共安装18个高压喷头。
6.根据权利要求1所述的用于海洋废弃油井平台管切割的下沉定位装置，其特征在于，所述抽砂装置包括电机、离心式吸泥泵、抽砂管，所述半圆形钢管内壁周向安装4个抽砂管托架，所述抽砂管由所述抽砂管托架固定在保护罩内壁，抽砂管管口高于所述绞刀作业平面5～10cm。
7.一种利用下沉定位装置进行下沉定位的方法，利用权利要求1-6任一项所述的用于海洋废弃油井平台管切割的下沉定位装置实现的，其特征在于，包括如下步骤：
在所述半圆形钢管内壁顺序安装所述固定导向定位滑轮和可收缩导向滑轮、冲砂装置、搅砂装置、抽砂装置；
在海底泥面以上，在待切割钢管外水下安装所述半圆形钢管，用螺栓联接或卡扣联接的方式安装，形成所述保护罩，所述保护罩沿待切割钢管下沉；
所述固定导向定位滑轮和可收缩导向滑轮由油缸驱动伸缩，保持所述保护罩与待切割钢管间的相对位置；
由液压动力源驱动所述绞刀，打散保护罩内底部的泥砂；
所述高压喷头通过高压水泵喷出高压水，能够冲散所述保护罩下的泥砂，并与水充分混合；
通过所述吸泥泵，将保护罩内的泥砂与水的混合物通过抽砂管抽排至保护罩以外；
所述下沉定位装置随泥砂的排出，在自重的作用下沿待切割钢管下沉，按下沉深度的要求和现场情况，在保护罩上加装接长保护罩，直至所述下沉定位装置下沉至预定深度。
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