CN113417591A - 一种螺旋推进式吸力锚井口安装装备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺旋推进式吸力锚井口安装装备，包括排水管、推力调节机构、抓取机构和射流机构；排水管上设有推力调节机构、抓取机构和射流机构，排水管沿螺旋推进式吸力锚井口安装装备的中心轴向延伸设置；推力调节机构包括推力调节基座和多个螺旋桨，推力调节基座与排水管连接，多个螺旋桨围绕推力调节基座的周侧布置，多个螺旋桨均设置为可独立调控转动状态的结构；抓取机构用于夹持固定吸力锚；射流机构设于排水管用于进行抽取操作的一端，射流机构用于喷射射流；所以当吸力锚出现倾斜时，可控制吸力锚倾斜侧的螺旋桨运作，关停其他螺旋桨，从而产生推力控制吸力锚恢复至水平状态，切实解决了吸力锚安装倾斜难以纠正的问题。

Description

一种螺旋推进式吸力锚井口安装装备

技术领域

本发明涉及吸力锚的技术领域，特别涉及一种螺旋推进式吸力锚井口安装装备。

背景技术

海洋油气开采前需要在海底床上建立井口，然后在选址处通过喷射膨润土浆下长达近百米的导管，通过导管进行后续钻进作业，建井完成后导管作为井口系统的组成部分参与承受荷载作用。但是为了固定导管，在施工环节需要喷射水泥浆固井，导致施工工期较长，对环境影响较大。

近年来，工程领域开始使用吸力锚基础作为井口承担荷载的主要受力部件，具有承担几百吨开采设备重力及抵抗较大倾覆力的优势。通常吸力锚基础通过抽取锚体内部海水产生内外压差迫使吸力锚贯入海床中，但是这种安装方法在安装过程中较难控制吸力锚的垂直度，当海床下方存在较硬的不均匀砂层时，会导致吸力锚发生倾斜，由于这种安装方法没有纠斜措施，从而会造成安装作业失败。

发明内容

本发明的目的在于提供一种螺旋推进式吸力锚井口安装装备，以解决吸力锚安装倾斜难以纠正的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种螺旋推进式吸力锚井口安装装备，包括排水管、推力调节机构、抓取机构和射流机构；所述排水管上设有所述推力调节机构、所述抓取机构和所述射流机构，所述排水管沿所述螺旋推进式吸力锚井口安装装备的中心轴向延伸设置；所述推力调节机构包括推力调节基座和多个螺旋桨，所述推力调节基座与所述排水管连接，多个所述螺旋桨围绕所述推力调节基座的周侧布置，多个所述螺旋桨均设置为可独立调控转动状态的结构；所述抓取机构用于夹持固定吸力锚；所述射流机构设于所述排水管用于进行抽取操作的一端，所述射流机构用于喷射射流。

在其中一个实施例中，所述推力调节基座设有多根往外延伸的支撑柱，至少有四根所述支撑柱以所述推力调节基座的中心对称布置为十字形，多根所述支撑柱的端部均设有所述螺旋桨。

在其中一个实施例中，所述推力调节基座内部设多个驱动电机，多个所述驱动电机均连接有同步带，多个所述驱动电机分别通过多个所述同步带与所述螺旋桨连接。

在其中一个实施例中，所述抓取机构包括抓取基座和抱取臂；所述抓取基座与所述排水管连接，所述排水管穿过所述抓取基座；多个所述抱取臂围绕所述抓取基座的周侧布置，所述抱取臂包括联动杆和施力杆，所述联动杆的一端与所述抓取基座活动连接，所述联动杆为可控制移进和移出所述抓取基座的结构，所述施力杆与所述联动杆垂直连接，多根所述施力杆围成一个大小可调节的夹持空间。

在其中一个实施例中，所述抓取机构还包括传动环、多个第一传动齿轮和多个第二传动齿轮，所述传动环、多个所述第一传动齿轮和多个所述第二传动齿轮均以可自转的方式设于所述抓取基座上，且所述传动环的外周侧与多个所述第一传动齿轮啮合，所述传动环的内周侧与多个所述第二传动齿轮啮合；所述推力调节基座内设有多个传动电机，多个所述传动电机分别与多个所述第一传动齿轮连接，多个所述第二传动齿轮分别与多根所述联动杆啮合连接，多个所述传动电机用于控制多根所述联动杆移进和移出所述抓取基座。

在其中一个实施例中，所述螺旋推进式吸力锚井口安装装备还包括垫片，所述垫片夹持于所述推力调节基座和所述抓取基座之间。

在其中一个实施例中，所述射流机构包括高压射流进水管、高压射流喷管和高压射流喷头；所述高压射流进水管设于所述排水管用于排水的一端，所述高压射流进水管与所述高压射流喷管连接导通；所述高压射流喷管设于所述排水管的管壁上，所述高压射流喷管延伸至所述排水管用于进行抽取操作的一端外，所述高压射流喷管与所述高压射流喷头连接。

本发明的有益效果如下：

在进行应用时，需要将螺旋推进式吸力锚井口安装装备与吸力锚安装连接，由于所述推力调节机构包括推力调节基座和多个螺旋桨，所述推力调节基座与所述排水管连接，多个所述螺旋桨围绕所述推力调节基座的周侧布置，多个所述螺旋桨均设置为可独立调控转动状态的结构，所以当吸力锚出现倾斜时，可以控制吸力锚倾斜侧的螺旋桨运作，并关停其他螺旋桨，从而产生推力控制吸力锚恢复至水平状态，切实解决了吸力锚安装倾斜难以纠正的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式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方式，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他的附图。

图1是本发明实施例提供的结构示意图；

图2是图1的推力调节机构结构示意图；

图3是图1的抓取机构结构示意图；

图4是图1的射流机构结构示意图；

图5是图1的垫片结构示意图；

图6是图1的局部剖视结构示意图；

图7是图1的局部拆解结构示意图；

图8是本发明实施例提供的应用状态图一；

图9是本发明实施例提供的应用状态图二。

附图标记如下：

10、排水管；

20、推力调节机构；21、推力调节基座；22、螺旋桨；23、支撑柱；24、驱动电机；25、同步带；

30、抓取机构；31、抓取基座；32、抱取臂；321、联动杆；322、施力杆；33、夹持空间；34、传动环；351、第一传动齿轮；352、第二传动齿轮；36、传动电机；

40、射流机构；41、高压射流进水管；42、高压射流喷管；43、高压射流喷头；

50、吸力锚；

60、垫片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明提供了一种螺旋推进式吸力锚井口安装装备，其实施例如图1、图2、图8和图9所示，包括排水管10、推力调节机构20、抓取机构30和射流机构40；排水管10上设有推力调节机构20、抓取机构30和射流机构40，排水管10沿螺旋推进式吸力锚井口安装装备的中心轴向延伸设置；推力调节机构20包括推力调节基座21和多个螺旋桨22，推力调节基座21与排水管10连接，多个螺旋桨22围绕推力调节基座21的周侧布置，多个螺旋桨22均设置为可独立调控转动状态的结构；抓取机构30用于夹持固定吸力锚50；射流机构40设于排水管10用于进行抽取操作的一端，射流机构40用于喷射射流。

在进行应用时，需要将螺旋推进式吸力锚井口安装装备与吸力锚50安装连接，由于多个螺旋桨22均设置为可独立调控转动状态的结构，所以当吸力锚50出现倾斜时，可以控制吸力锚50倾斜侧的螺旋桨22运作，并关停其他螺旋桨22，从而产生推力控制吸力锚50恢复至水平状态，切实解决了吸力锚50安装倾斜难以纠正的问题。

如图2所示，推力调节基座21设有多根往外延伸的支撑柱23，至少有四根支撑柱23以推力调节基座21的中心对称布置为十字形，多根支撑柱23的端部均设有螺旋桨22。

其中，此实施例优选设置支撑柱23为四根，所以四根支撑柱23将以推力调节基座21的中心对称布置为十字形，采用此方式布置的好处在于能够利用较少的螺旋桨22覆盖较广的范围，以便吸力锚50在往任意方向产生倾侧时，均能利用螺旋桨22配合工作驱动吸力锚50恢复水平状态。

如图6所示，推力调节基座21内部设多个驱动电机24，多个驱动电机24均连接有同步带25，多个驱动电机24分别通过多个同步带25与螺旋桨22连接。

譬如在此实施例中，驱动电机24为四个，四个驱动电机24布置于邻近布置于排水管10的周侧，四个螺旋桨22则布置于四根支撑柱23的端部，所以同步带25将从螺旋推进式吸力锚井口安装装备的中心位置往外延伸布置，以确保同步带25处于拉紧状态，然后通过驱动电机24的启动则可实现螺旋桨22的旋转控制。

如图1和图3所示，抓取机构30包括抓取基座31和抱取臂32；抓取基座31与排水管10连接，排水管10穿过抓取基座31；多个抱取臂32围绕抓取基座31的周侧布置，抱取臂32包括联动杆321和施力杆322，联动杆321的一端与抓取基座31活动连接，联动杆321为可控制移进和移出抓取基座31的结构，施力杆322与联动杆321垂直连接，多根施力杆322围成一个大小可调节的夹持空间33。

在进行应用时，可控制多根联动杆321往抓取基座31的外部移动，以此将夹持空间33调节至最大的状态；然后在吸力锚50置于夹持空间33内时，可控制多根联动杆321往抓取基座31的内部移动，直至多根是施力杆322与吸力锚50的周壁抵接，以此实现螺旋推进式吸力锚井口安装装备与吸力锚50之间的稳定夹持。

如图1、图6和图7所示，抓取机构30还包括传动环34、多个第一传动齿轮351和多个第二传动齿轮352，传动环34、多个第一传动齿轮351和多个第二传动齿轮352均以可自转的方式设于抓取基座31上，且传动环34的外周侧与多个第一传动齿轮351啮合，传动环34的内周侧与多个第二传动齿轮352啮合；推力调节基座21内设有多个传动电机36，多个传动电机36分别与多个第一传动齿轮351连接，多个第二传动齿轮352分别与多根联动杆321啮合连接，多个传动电机36用于控制多根联动杆321移进和移出抓取基座31。

以图7所示的方向为参考，若驱动第一传动齿轮351进行顺时针转动，第一传动齿轮351将会带动传动环34进行逆时针转动，传动环34将会带动第二传动齿轮352进行逆时针转动，第二传动齿轮352将会带动联动杆321进行往外伸出的移动；类似的，若驱动第一传动齿轮351进行逆时针转动，第一传动齿轮351将会带动传动环34进行顺时针转动，传动环34将会带动第二传动齿轮352进行顺时针转动，第二传动齿轮352将会带动联动杆321进行往内收纳的移动，从而实现了联动杆321的移动控制。

如图1、图5和图6所示，螺旋推进式吸力锚井口安装装备还包括垫片60，垫片60夹持于推力调节基座21和抓取基座31之间。

在增设垫片60后，将可提高螺旋推进式吸力锚井口安装装备的结构稳定性。

如图1和图4所示，射流机构40包括高压射流进水管41、高压射流喷管42和高压射流喷头43；高压射流进水管41设于排水管10用于排水的一端，高压射流进水管41与高压射流喷管42连接导通；高压射流喷管42设于排水管10的管壁上，高压射流喷管42延伸至排水管10用于进行抽取操作的一端外，高压射流喷管42与高压射流喷头43连接。

在进行应用时，高压水将经高压射流进水管41进入，然后输送至高压射流喷管42，最后经高压射流喷头43喷出，以此对吸力锚50下沉方向的土体进行破碎处理，从而提高了吸力锚50下沉时的流畅性。

为更好解释螺旋推进式吸力锚井口安装装备的应用，本发明还提供了一种螺旋推进式吸力锚井口安装装备的安装方法，应用了上述的螺旋推进式吸力锚井口安装装备，包括以下步骤：

步骤S1，将吸力锚50在重力作用下先贯入海床土体中一定深度，将射流机构40对准吸力锚50的井口导管，然后将螺旋推进式吸力锚井口安装装备与吸力锚50连接；

步骤S2，启动抓取机构30，以利用抓取机构30抱紧吸力锚50；

步骤S3，启动推力调节机构20，多个螺旋桨22产生向下的推力，以此将吸力锚50推入海床，并且射流机构40同时对海床喷射高速射流，然后利用排水管10进行抽排操作；

步骤S4，当吸力锚50发生倾斜时，只启动倾斜侧的螺旋桨22，关闭其余的螺旋桨22，待吸力锚50恢复水平状态后，再启动被关闭的螺旋桨22；

步骤S5，当吸力锚50安装贯入至指定位置时，关闭推力调节机构20，并且抓取机构30解除对吸力锚50的抓取，然后控制多个螺旋桨22反向转动，以此带动螺旋推进式吸力锚井口安装装备与吸力锚50分离。

在应用传统方法抽取吸力锚50腔内海水时，吸力锚50内外会产生压差过大而导致形失效的问题；而本发明实施例采用的为外力驱动，所以不会在吸力锚50内部与外部之间产生压力差，而且在吸力锚50产生倾斜时，可通过调整各个螺旋桨22的工作状态，以完成吸力锚50的纠偏操作，从而切实解决了吸力锚50安装倾斜难以纠正的问题。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种螺旋推进式吸力锚井口安装装备，其特征在于，

包括排水管、推力调节机构、抓取机构和射流机构；

所述排水管上设有所述推力调节机构、所述抓取机构和所述射流机构，所述排水管沿所述螺旋推进式吸力锚井口安装装备的中心轴向延伸设置；

所述推力调节机构包括推力调节基座和多个螺旋桨，所述推力调节基座与所述排水管连接，多个所述螺旋桨围绕所述推力调节基座的周侧布置，多个所述螺旋桨均设置为可独立调控转动状态的结构；

所述抓取机构用于夹持固定吸力锚；

所述射流机构设于所述排水管用于进行抽取操作的一端，所述射流机构用于喷射射流。

2.根据权利要求1所述的螺旋推进式吸力锚井口安装装备，其特征在于，所述推力调节基座设有多根往外延伸的支撑柱，至少有四根所述支撑柱以所述推力调节基座的中心对称布置为十字形，多根所述支撑柱的端部均设有所述螺旋桨。

3.根据权利要求2所述的螺旋推进式吸力锚井口安装装备，其特征在于，所述推力调节基座内部设多个驱动电机，多个所述驱动电机均连接有同步带，多个所述驱动电机分别通过多个所述同步带与所述螺旋桨连接。

4.根据权利要求1所述的螺旋推进式吸力锚井口安装装备，其特征在于，

所述抓取机构包括抓取基座和抱取臂；

所述抓取基座与所述排水管连接，所述排水管穿过所述抓取基座；

多个所述抱取臂围绕所述抓取基座的周侧布置，所述抱取臂包括联动杆和施力杆，所述联动杆的一端与所述抓取基座活动连接，所述联动杆为可控制移进和移出所述抓取基座的结构，所述施力杆与所述联动杆垂直连接，多根所述施力杆围成一个大小可调节的夹持空间。

5.根据权利要求4所述的螺旋推进式吸力锚井口安装装备，其特征在于，

所述抓取机构还包括传动环、多个第一传动齿轮和多个第二传动齿轮，所述传动环、多个所述第一传动齿轮和多个所述第二传动齿轮均以可自转的方式设于所述抓取基座上，且所述传动环的外周侧与多个所述第一传动齿轮啮合，所述传动环的内周侧与多个所述第二传动齿轮啮合；

所述推力调节基座内设有多个传动电机，多个所述传动电机分别与多个所述第一传动齿轮连接，多个所述第二传动齿轮分别与多根所述联动杆啮合连接，多个所述传动电机用于控制多根所述联动杆移进和移出所述抓取基座。

6.根据权利要求5所述的螺旋推进式吸力锚井口安装装备，其特征在于，所述螺旋推进式吸力锚井口安装装备还包括垫片，所述垫片夹持于所述推力调节基座和所述抓取基座之间。

7.根据权利要求1所述的螺旋推进式吸力锚井口安装装备，其特征在于，

所述射流机构包括高压射流进水管、高压射流喷管和高压射流喷头；

所述高压射流进水管设于所述排水管用于排水的一端，所述高压射流进水管与所述高压射流喷管连接导通；

所述高压射流喷管设于所述排水管的管壁上，所述高压射流喷管延伸至所述排水管用于进行抽取操作的一端外，所述高压射流喷管与所述高压射流喷头连接。

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