CN114427367A - 海上采油平台废弃井筒中高压磨料射流切割系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种海上采油平台废弃井筒中高压磨料射流切割系统及方法,其技术方案是:低压供水系统的输出端通过管线连接混砂撬,混砂撬的输出端通过管线连接压裂泵撬,压裂泵撬的输出端通过管线连接到中高压切割执行系统,液压控制系统通过液压管线连接到中高压切割执行系统,且在液压控制系统的一旁安设电控系统;所述中高压切割执行系统的中高压液压锚定模块的下端连接中高压切割头模块。有益效果是:本发明的中高压和大排量的方案中,相比于超高压小排量的方法,本发明的泵压:≤100MPa;排量:≥200L/min;超高压切割头转速:1~10rpm,大幅提高切割速度和效率;能够切割不同尺寸的单层及多层偏心井筒,适用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及海上油气田开发领域,特别涉及一种海上采油平台废弃井筒中高压磨料射流切割系统及方法。
背景技术
海上油气田弃置是任何油气田拥有者的必选动作。海上油气生产设施废弃过程涉及到大量的切割作业,如导管架切割、平台桩腿切割、废弃井筒切割、弃井井口切割等,目前海上油气生产设施废弃过程中采用过的切割技术主要包括定向爆破切割、机械割刀切割、钻石线切割等。
(1)机械割刀在切割导管架、钢桩等单层管柱时效果较好,对多层管柱,尤其是用固井水泥胶结偏心的多层套管(如弃井井筒)的切割则无能为力;
(2)钻石线切割方式常用于在水面以上从结构物外部进行切割,若切割海床以下的结构物时(如弃井井筒、平台桩腿等),需要挖泥造坑,而海底淤泥的回填则会导致施工困难与较大的风险;
(3)定向爆破在所有的切割方式中效率最高且费用最省,但存在较大的危险性,重要的是会对海洋生态环境造成严重破坏,目前已逐步禁止使用。
另外,在切割作业中,不仅要考虑可供使用的技术、弃置成本等,更需要首先考虑施工安全及环境保护问题,不能因为经济原因而造成海洋环境的破坏。因此,高效、优质、安全、环保型的切割技术是海上油气生产设施安全拆除的前提和保障。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷,提供一种海上采油平台废弃井筒中高压磨料射流切割系统及方法,利用中高压大排量的固体颗粒撞击靶物时的强大冲击力对靶物进行切割,仅需对执行部件进行简单变通,就能令切割对象涵盖不同尺寸的单层及多层井筒,作业场所涵盖了水面以上、水下及海床下,适用范围广。
本发明提到的一种海上采油平台废弃井筒中高压磨料射流切割系统,其技术方案是:包括低压供水系统(1)、混砂撬(10)、压裂泵撬(11)、液压控制系统(4)、电控系统(6)、中高压切割执行系统(12),在平台甲板(14)上部安装低压供水系统(1)、混砂撬(10)、压裂泵撬(11)、液压控制系统(4)、电控系统(6),所述低压供水系统(1)的输出端通过管线连接混砂撬(10),混砂撬(10)的输出端通过管线连接压裂泵撬(11),压裂泵撬(11)的输出端通过管线连接到中高压切割执行系统(12),液压控制系统(4)通过液压管线连接到中高压切割执行系统(12),且在液压控制系统(4)的一旁安设电控系统(6);
所述中高压切割执行系统(12)包括中高压旋转驱动模块(12-1)、油管与接箍(12-2)、中高压液压锚定模块(12-3)与中高压切割头模块(12-4),所述中高压旋转驱动模块(12-1)的下端通过油管与接箍(12-2)连接中高压液压锚定模块(12-3),所述中高压液压锚定模块(12-3)的下端连接中高压切割头模块(12-4);且中高压旋转驱动模块(12-1)位于平台甲板(14)上表面,中高压液压锚定模块(12-3)与中高压切割头模块(12-4)被送入水面(16)下的海床(17)内的待切割的井筒(13)内。
优选的,上述的中高压旋转驱动模块(12-1)包括低速大扭矩液压马达(12-1-1)、上螺母(12-1-2)、上平板(12-1-3)、拉杆(12-1-4)、中螺母(12-1-5)、中间平板(12-1-6)、高压防砂旋转密封(12-1-7)、密封压盖(12-1-8)、密封圈(12-1-9)、下螺母(12-1-10)、底盘(12-1-11)、驱动轴(12-1-12)、下平板(12-1-13)、轴承下压盖(12-1-14)、轴承(12-1-15)、下密封盒(12-1-16)、进液短节(12-1-17)、上密封盒(12-1-18)、轴承上压盖(12-1-19)、防尘圈(12-1-20)、第一平键(12-1-21)、弹性联轴器(12-1-22)、低速大扭矩液压马达主轴(12-1-23),
低速大扭矩液压马达(12-1-1)安装固定在上平板(12-1-3)上,低速大扭矩液压马达主轴(12-1-23)与弹性联轴器(12-1-22)上端通过第一平键(12-1-21)连接,弹性联轴器(12-1-22)下端与驱动轴(12-1-12)连接;将高压防砂旋转密封(12-1-7)安装在密封压盖(12-1-8)内,然后分别将上密封盒(12-1-18)下密封盒(12-1-16)与进液短节(12-1-17)的上下两端活动连接;所述的驱动轴(12-1-12)为阶梯轴,将两组轴承(12-1-15)分别安装在驱动轴(12-1-12)的上部和下部,并通过轴承上压盖(12-1-19)与上密封盒(12-1-18)连接固定,轴承下压盖(12-1-14)与下密封盒(12-1-16)活动连接;分别将上平板(12-1-3)、中间平板(12-1-6)与下平板(12-1-13)安装到位,通过拉杆(12-1-4)与上螺母(12-1-2)及中螺母(12-1-5)连接为一个整体;底盘(12-1-11)通过下螺母(12-1-10)固定在下平板(12-1-13)上,底盘(12-1-11)下端加工有两个凸块,用于配合修井机转盘上的凹槽。
优选的,上述的进液短节(12-1-17)的中部设有进液口(12-1-A),且驱动轴(12-1-12)的中部设有多个进液孔,且所述进液口(12-1-A)通过管线连接到压裂泵撬(11),将低压磨料浆体增压后形成高压磨料浆体,并通过进液口(12-1-A)输送到驱动轴(12-1-12)的内腔。
优选的,上述的中高压液压锚定模块(12-3)包括旋转轴(12-3-1)、锚定器外筒(12-3-2)、锚定器轴承压盖(12-3-3)、锚定器轴承(12-3-4)、活塞(12-3-5)、锚定器本体(12-3-6)、锚定器螺钉(12-3-7)、端部压块(12-3-8)、锚定器锚爪(12-3-9)、锚爪挡板(12-3-10)、中部压块(12-3-11)、锚定器密封圈(12-3-12),所述的锚定器轴承压盖(12-3-3)的端部设有进油口(12-3-A)和回油口(12-3-B),旋转轴(12-3-1)通过两个锚定器轴承(12-3-4)座于锚定器外筒(12-3-2)中,锚定器轴承压盖(12-3-3)与锚定器外筒(12-3-2)活动连接并压紧锚定器轴承(12-3-4),构成转动副;活塞(12-3-5)置于锚定器外筒(12-3-2)下部空腔内,锚定器本体(12-3-6)与锚定器外筒(12-3-2)活动连接;多个锚定器锚爪(12-3-9)分别安装在锚定器本体(12-3-6)上的沟槽内,锚爪挡板(12-3-10)置于锚定器锚爪(12-3-9)中部凹槽中,并分别通过端部压块(12-3-8)与中部压块(12-3-11)将锚爪挡板(12-3-10)定位,端部压块(12-3-8)与中部压块(12-3-11)通过锚定器螺钉(12-3-7)安装在锚定器本体(12-3-6)上。
优选的,上述的中高压切割头模块(12-4)包括中高压切割头本体(12-4-1)、防溅保护套压盖(12-4-2)、防溅保护套(12-4-3)、中高压切割喷嘴(12-4-4)、中高压喷嘴套(12-4-5)、切割头密封圈(12-4-6),所述中高压切割喷嘴(12-4-4)安设在中高压喷嘴套(12-4-5)中,且中高压喷嘴套(12-4-5)通过螺纹连接在中高压切割头本体(12-4-1)的下侧,中高压喷嘴套(12-4-5)的外侧安装切割头密封圈(12-4-6);所述中高压切割喷嘴(12-4-4)出口附近安装有防溅保护套(12-4-3),所述防溅保护套压盖(12-4-2)活动连接在中高压切割头本体(12-4-1)的外侧,并压紧防溅保护套(12-4-3)。
优选的,上述的中高压切割喷嘴(12-4-4)的外部为圆锥结构(12-4-4-1),内部流道入口处加工有圆弧形过渡(12-4-4-2)与13°锥形收缩段(12-4-4-3),锥形收缩段(12-4-4-3右侧连接圆柱段(12-4-4-4)。
本发明提到的海上采油平台废弃井筒中高压磨料射流切割方法,其技术方案是包括以下过程:
将液压控制系统(4)中的两根液压管线分别与中高压液压锚定模块(12-3)中的进油口(12-3-A)与回油口(12-3-B)连接;通过串接多节油管与接箍(12-2),将中高压液压锚定模块(12-3)与中高压切割头模块(12-4)放置于井筒(13)中,同时中高压旋转驱动模块(12-1)中的底盘(12-1-11)座于转盘上的凹槽中,实现固定;通过电控系统(6)开启液压控制系统(4),将液压油泵入中高压液压锚定模块(12-3)中,液压油通过进油口(12-3-A)、流经轴承(12-3-4)后进入区域(12-3-C),推动活塞(12-3-5)下行,进而推动锚定器锚爪(12-3-9)伸出,顶在井筒(13)内壁上,实现锚定,锚定力大小通过调节液压控制系统(4)的油压实现;
液压控制系统(4)将另外两路液压油泵入中高压旋转驱动模块(12-1)中的低速大扭矩液压马达(12-1-1)中,驱动马达主轴(12-1-23)与弹性联轴器(12-1-22)旋转,进而带动驱动轴(12-1-12)旋转;驱动轴(12-1-12)的旋转扭矩依次传递到油管与接箍(12-2)、中高压液压锚定模块(12-3)中的旋转轴(12-3-1)以及中高压切割头模块(12-4)上,带动三者旋转,旋转速度由液压控制系统(4)通过油液排量调节;
低压供水系统(1)将过滤后的海水泵入混砂撬(10),混砂撬(10)将海水与磨料混合形成低压磨料浆体后再输送至压裂泵撬(11),压裂泵撬(11)将低压磨料浆体增压后形成高压磨料浆体,输送至中高压旋转驱动模块(12-1)中的进液口(12-1-A),进入驱动轴(12-1-12)内腔,然后通过串接后的多根油管与接箍(12-2)输送至中高压液压锚定模块(12-3)中的旋转轴(12-3-1),进而进入中高压切割头模块(12-4)中,由中高压切割喷嘴(12-4-4)调制形成高速磨料射流对井筒(13)进行环切,切割形成的返回流冲击在防溅保护套(12-4-3)上,可防止对中高压切割头本体(12-4-1)的损伤。
与现有技术相比,本发明的有益效果具体如下:
一、本发明将液压旋转驱动、液压锚定、磨料切割三路流道相互独立,且转速、锚定力与射流压力均连续可调,同时,本发明的中高压和大排量的方案中,大幅提高切割速度和效率;相比于超高压小排量的方法,本发明的泵压:≤100MPa;排量:≥200L/min;超高压切割头转速:1~10rpm;
二、安全性高:本发明涉及的磨料射流切割技术属于冷切割技术,无火花、无高温,对于油气生产设施的切割而言,其安全性能够得到保证;
三、符合日益严格的环保要求:本发明所使用的切割介质是水与磨料(通常为石英砂、石榴石等惰性物质),对海洋环境无任何污染;
四、适用范围广:本发明能够切割不同尺寸的单层及多层井筒,且不受井筒倾斜的影响,作业场所涵盖了水面以上、水下及海床下,适用范围广;
五、切割效率高:本发明在切割多层管柱,尤其是针对固井水泥胶结的偏心井筒的切割而言,在目前现有的切割方式中,其效率最高。
附图说明
图1为本发明的工艺示意图;
图2为本发明的组成结构整体示意图;
图3为本发明的中高压旋转驱动模块结构示意图;
图4为本发明的中高压液压锚定模块结构示意图;
图5为本发明的中高压切割头模块结构示意图;
图6为本发明的高压切割喷嘴的结构示意图;
图7为图6的喷嘴的第二种实施例;
上图中:低压供水系统1、液压控制系统4、电控系统6、混砂撬10、压裂泵撬11、中高压切割执行系统12、井筒13、平台甲板14、水面16、海床17,中高压旋转驱动模块12-1、油管与接箍12-2、中高压液压锚定模块12-3与中高压切割头模块12-4,
低速大扭矩液压马达12-1-1、上螺母12-1-2、上平板12-1-3、拉杆12-1-4、中螺母12-1-5、中间平板12-1-6、高压防砂旋转密封12-1-7、密封压盖12-1-8、密封圈12-1-9、下螺母12-1-10、底盘12-1-11、驱动轴12-1-12、下平板12-1-13、轴承下压盖12-1-14、轴承12-1-15、下密封盒12-1-16、进液短节12-1-17、上密封盒12-1-18、轴承上压盖12-1-19、防尘圈12-1-20、第一平键12-1-21、弹性联轴器12-1-22、低速大扭矩液压马达主轴12-1-23、进液口12-1-A,
旋转轴12-3-1、锚定器外筒12-3-2、锚定器轴承压盖12-3-3、锚定器轴承12-3-4、活塞12-3-5、锚定器本体12-3-6、锚定器螺钉12-3-7、端部压块12-3-8、锚定器锚爪12-3-9、锚爪挡板12-3-10、中部压块12-3-11、锚定器密封圈12-3-12、进油口12-3-A、回油口12-3-B、区域12-3-C、液压油空腔12-3-D,
中高压切割头本体12-4-1、防溅保护套压盖12-4-2、防溅保护套12-4-3、中高压切割喷嘴12-4-4、中高压喷嘴套12-4-5、切割头密封圈12-4-6,圆锥结构12-4-4-1、圆弧形过渡12-4-4-2、锥形收缩段12-4-4-3、圆柱段12-4-4-4、流线段12-4-4-5。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1,参照图1-2,本发明提到的一种海上采油平台废弃井筒中高压磨料射流切割系统,包括低压供水系统1、混砂撬10、压裂泵撬11、液压控制系统4、电控系统6、中高压切割执行系统12,在平台甲板14上部安装低压供水系统1、混砂撬10、压裂泵撬11、液压控制系统4、电控系统6,所述低压供水系统1的输出端通过管线连接混砂撬10,混砂撬10的输出端通过管线连接压裂泵撬11,压裂泵撬11的输出端通过管线连接到中高压切割执行系统12,液压控制系统4通过液压管线连接到中高压切割执行系统12,且在液压控制系统4的一旁安设电控系统6;
所述中高压切割执行系统12包括中高压旋转驱动模块12-1、油管与接箍12-2、中高压液压锚定模块12-3与中高压切割头模块12-4,所述中高压旋转驱动模块12-1的下端通过油管与接箍12-2连接中高压液压锚定模块12-3,所述中高压液压锚定模块12-3的下端连接中高压切割头模块12-4;且中高压旋转驱动模块12-1位于平台甲板14上表面,中高压液压锚定模块12-3与中高压切割头模块12-4被送入水面16下的海床17内的待切割的井筒13内。
参照图3,本发明提供的中高压旋转驱动模块12-1包括低速大扭矩液压马达12-1-1、上螺母12-1-2、上平板12-1-3、拉杆12-1-4、中螺母12-1-5、中间平板12-1-6、高压防砂旋转密封12-1-7、密封压盖12-1-8、密封圈12-1-9、下螺母12-1-10、底盘12-1-11、驱动轴12-1-12、下平板12-1-13、轴承下压盖12-1-14、轴承12-1-15、下密封盒12-1-16、进液短节12-1-17、上密封盒12-1-18、轴承上压盖12-1-19、防尘圈12-1-20、第一平键12-1-21、弹性联轴器12-1-22、低速大扭矩液压马达主轴12-1-23,
低速大扭矩液压马达12-1-1安装固定在上平板12-1-3上,低速大扭矩液压马达主轴12-1-23与弹性联轴器12-1-22上端通过第一平键12-1-21连接,弹性联轴器12-1-22下端与驱动轴12-1-12连接;将高压防砂旋转密封12-1-7安装在密封压盖12-1-8内,然后分别将上密封盒12-1-18下密封盒12-1-16与进液短节12-1-17的上下两端活动连接;所述的驱动轴12-1-12为阶梯轴,将两组轴承12-1-15分别安装在驱动轴12-1-12的上部和下部,并通过轴承上压盖12-1-19与上密封盒12-1-18连接固定,轴承下压盖12-1-14与下密封盒12-1-16活动连接;分别将上平板12-1-3、中间平板12-1-6与下平板12-1-13安装到位,通过拉杆12-1-4与上螺母12-1-2及中螺母12-1-5连接为一个整体;底盘12-1-11通过下螺母12-1-10固定在下平板12-1-13上,底盘12-1-11下端加工有两个凸块,用于配合修井机转盘上的凹槽。
优选的,上述的进液短节12-1-17的中部设有进液口12-1-A,且驱动轴12-1-12的中部设有多个进液孔,且所述进液口12-1-A通过管线连接到压裂泵撬11,将低压磨料浆体增压后形成高压磨料浆体,并通过进液口12-1-A输送到驱动轴12-1-12的内腔。
参照图4,本发明提供的中高压液压锚定模块12-3包括旋转轴12-3-1、锚定器外筒12-3-2、锚定器轴承压盖12-3-3、锚定器轴承12-3-4、活塞12-3-5、锚定器本体12-3-6、锚定器螺钉12-3-7、端部压块12-3-8、锚定器锚爪12-3-9、锚爪挡板12-3-10、中部压块12-3-11、锚定器密封圈12-3-12,所述的锚定器轴承压盖12-3-3的端部设有进油口12-3-A和回油口12-3-B,旋转轴12-3-1通过两个锚定器轴承12-3-4座于锚定器外筒12-3-2中,锚定器轴承压盖12-3-3与锚定器外筒12-3-2活动连接并压紧锚定器轴承12-3-4,构成转动副;活塞12-3-5置于锚定器外筒12-3-2下部空腔内,锚定器本体12-3-6与锚定器外筒12-3-2活动连接;多个锚定器锚爪12-3-9分别安装在锚定器本体12-3-6上的沟槽内,锚爪挡板12-3-10置于锚定器锚爪12-3-9中部凹槽中,并分别通过端部压块12-3-8与中部压块12-3-11将锚爪挡板12-3-10定位,端部压块12-3-8与中部压块12-3-11通过锚定器螺钉12-3-7安装在锚定器本体12-3-6上。
参照图5,本发明提供的中高压切割头模块12-4包括中高压切割头本体12-4-1、防溅保护套压盖12-4-2、防溅保护套12-4-3、中高压切割喷嘴12-4-4、中高压喷嘴套12-4-5、切割头密封圈12-4-6,所述中高压切割喷嘴12-4-4安设在中高压喷嘴套12-4-5中,且中高压喷嘴套12-4-5通过螺纹连接在中高压切割头本体12-4-1的下侧,中高压喷嘴套12-4-5的外侧安装切割头密封圈12-4-6;所述中高压切割喷嘴12-4-4出口附近安装有防溅保护套12-4-3,所述防溅保护套压盖12-4-2活动连接在中高压切割头本体12-4-1的外侧,并压紧防溅保护套12-4-3。
参照图6,本发明提供的中高压切割喷嘴12-4-4的外部为圆锥结构12-4-4-1,内部流道入口处加工有圆弧形过渡12-4-4-2与13°锥形收缩段12-4-4-3,锥形收缩段12-4-4-3右侧连接圆柱段12-4-4-4。
本发明提到的海上采油平台废弃井筒中高压磨料射流切割方法,包括以下过程:
将液压控制系统4中的两根液压管线分别与中高压液压锚定模块12-3中的进油口12-3-A与回油口12-3-B连接;通过串接多节油管与接箍12-2,将中高压液压锚定模块12-3与中高压切割头模块12-4放置于井筒13中,同时中高压旋转驱动模块12-1中的底盘12-1-11座于转盘上的凹槽中,实现固定;通过电控系统6开启液压控制系统4,将液压油泵入中高压液压锚定模块12-3中,液压油通过进油口12-3-A、流经轴承12-3-4后进入区域12-3-C,推动活塞12-3-5下行,进而推动锚定器锚爪12-3-9伸出,顶在井筒13内壁上,实现锚定,锚定力大小通过调节液压控制系统4的油压实现;
液压控制系统4将另外两路液压油泵入中高压旋转驱动模块12-1中的低速大扭矩液压马达12-1-1中,驱动马达主轴12-1-23与弹性联轴器12-1-22旋转,进而带动驱动轴12-1-12旋转;驱动轴12-1-12的旋转扭矩依次传递到油管与接箍12-2、中高压液压锚定模块12-3中的旋转轴12-3-1以及中高压切割头模块12-4上,带动三者旋转,旋转速度由液压控制系统4通过油液排量调节;
低压供水系统1将过滤后的海水泵入混砂撬10,混砂撬10将海水与磨料混合形成低压磨料浆体后再输送至压裂泵撬11,压裂泵撬11将低压磨料浆体增压后形成高压磨料浆体,输送至中高压旋转驱动模块12-1中的进液口12-1-A,进入驱动轴12-1-12内腔,然后通过串接后的多根油管与接箍12-2输送至中高压液压锚定模块12-3中的旋转轴12-3-1,进而进入中高压切割头模块12-4中,由中高压切割喷嘴12-4-4调制形成高速磨料射流对井筒13进行环切,切割形成的返回流冲击在防溅保护套12-4-3上,可防止对中高压切割头本体12-4-1的损伤。
本发明提供的中高压大排量磨料射流切割系统的参数如下:
①泵压:≤100MPa;
②排量:≥200L/min;
③超高压切割头转速:1~10rpm;
④磨料种类:石英砂、石榴石、铁砂、金刚砂;
⑤磨料体积份数:6~15%;
⑥适应井筒尺寸:7吋~36吋。
实施例2,本发明提到的一种海上采油平台废弃井筒中高压磨料射流切割系统,与实施例1不同之处是:
参照图7,本发明的中高压切割喷嘴(12-4-4)可改为“流线型”入口,左侧为流线段12-4-4-5,可获得更密集的高速射流,但改型喷嘴的加工制造较为困难,使用成本较高。
以上所述,仅是本发明的部分较佳实施例,在此基础上可进行灵活变通,例如,本发明中,喷嘴的数量可根据排量与泵压要求增加或减少、切割头可在基本结构不变的基础上改变直径参数,以适应不同直径的井筒、液压锚定装置的锚爪数量可增加或减少、液压马达可用电机替代,等等。
任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此,依据本发明的技术方案所进行的相应简单修改或等同变换,尽属于本发明要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种海上采油平台废弃井筒中高压磨料射流切割系统,其特征是:包括低压供水系统(1)、混砂撬(10)、压裂泵撬(11)、液压控制系统(4)、电控系统(6)、中高压切割执行系统(12),在平台甲板(14)上部安装低压供水系统(1)、混砂撬(10)、压裂泵撬(11)、液压控制系统(4)、电控系统(6),所述低压供水系统(1)的输出端通过管线连接混砂撬(10),混砂撬(10)的输出端通过管线连接压裂泵撬(11),压裂泵撬(11)的输出端通过管线连接到中高压切割执行系统(12),液压控制系统(4)通过液压管线连接到中高压切割执行系统(12),且在液压控制系统(4)的一旁安设电控系统(6);
所述中高压切割执行系统(12)包括中高压旋转驱动模块(12-1)、油管与接箍(12-2)、中高压液压锚定模块(12-3)与中高压切割头模块(12-4),所述中高压旋转驱动模块(12-1)的下端通过油管与接箍(12-2)连接中高压液压锚定模块(12-3),所述中高压液压锚定模块(12-3)的下端连接中高压切割头模块(12-4);且中高压旋转驱动模块(12-1)位于平台甲板(14)上表面,中高压液压锚定模块(12-3)与中高压切割头模块(12-4)被送入水面(16)下的海床(17)内的待切割的井筒(13)内。
2.根据权利要求1所述的海上采油平台废弃井筒中高压磨料射流切割系统,其特征是:所述的中高压旋转驱动模块(12-1)包括低速大扭矩液压马达(12-1-1)、上螺母(12-1-2)、上平板(12-1-3)、拉杆(12-1-4)、中螺母(12-1-5)、中间平板(12-1-6)、高压防砂旋转密封(12-1-7)、密封压盖(12-1-8)、密封圈(12-1-9)、下螺母(12-1-10)、底盘(12-1-11)、驱动轴(12-1-12)、下平板(12-1-13)、轴承下压盖(12-1-14)、轴承(12-1-15)、下密封盒(12-1-16)、进液短节(12-1-17)、上密封盒(12-1-18)、轴承上压盖(12-1-19)、防尘圈(12-1-20)、第一平键(12-1-21)、弹性联轴器(12-1-22)、低速大扭矩液压马达主轴(12-1-23),
低速大扭矩液压马达(12-1-1)安装固定在上平板(12-1-3)上,低速大扭矩液压马达主轴(12-1-23)与弹性联轴器(12-1-22)上端通过第一平键(12-1-21)连接,弹性联轴器(12-1-22)下端与驱动轴(12-1-12)连接;将高压防砂旋转密封(12-1-7)安装在密封压盖(12-1-8)内,然后分别将上密封盒(12-1-18)下密封盒(12-1-16)与进液短节(12-1-17)的上下两端活动连接;所述的驱动轴(12-1-12)为阶梯轴,将两组轴承(12-1-15)分别安装在驱动轴(12-1-12)的上部和下部,并通过轴承上压盖(12-1-19)与上密封盒(12-1-18)连接固定,轴承下压盖(12-1-14)与下密封盒(12-1-16)活动连接;分别将上平板(12-1-3)、中间平板(12-1-6)与下平板(12-1-13)安装到位,通过拉杆(12-1-4)与上螺母(12-1-2)及中螺母(12-1-5)连接为一个整体;底盘(12-1-11)通过下螺母(12-1-10)固定在下平板(12-1-13)上,底盘(12-1-11)下端加工有两个凸块,用于配合修井机转盘上的凹槽。
3.根据权利要求2所述的海上采油平台废弃井筒中高压磨料射流切割系统,其特征是:所述的进液短节(12-1-17)的中部设有进液口(12-1-A),且驱动轴(12-1-12)的中部设有多个进液孔,且所述进液口(12-1-A)通过管线连接到压裂泵撬(11),将低压磨料浆体增压后形成高压磨料浆体,并通过进液口(12-1-A)输送到驱动轴(12-1-12)的内腔。
4.根据权利要求1所述的海上采油平台废弃井筒中高压磨料射流切割系统,其特征是:所述的中高压液压锚定模块(12-3)包括旋转轴(12-3-1)、锚定器外筒(12-3-2)、锚定器轴承压盖(12-3-3)、锚定器轴承(12-3-4)、活塞(12-3-5)、锚定器本体(12-3-6)、锚定器螺钉(12-3-7)、端部压块(12-3-8)、锚定器锚爪(12-3-9)、锚爪挡板(12-3-10)、中部压块(12-3-11)、锚定器密封圈(12-3-12),所述的锚定器轴承压盖(12-3-3)的端部设有进油口(12-3-A)和回油口(12-3-B),旋转轴(12-3-1)通过两个锚定器轴承(12-3-4)座于锚定器外筒(12-3-2)中,锚定器轴承压盖(12-3-3)与锚定器外筒(12-3-2)活动连接并压紧锚定器轴承(12-3-4),构成转动副;活塞(12-3-5)置于锚定器外筒(12-3-2)下部空腔内,锚定器本体(12-3-6)与锚定器外筒(12-3-2)活动连接;多个锚定器锚爪(12-3-9)分别安装在锚定器本体(12-3-6)上的沟槽内,锚爪挡板(12-3-10)置于锚定器锚爪(12-3-9)中部凹槽中,并分别通过端部压块(12-3-8)与中部压块(12-3-11)将锚爪挡板(12-3-10)定位,端部压块(12-3-8)与中部压块(12-3-11)通过锚定器螺钉(12-3-7)安装在锚定器本体(12-3-6)上。
5.根据权利要求1所述的海上采油平台废弃井筒中高压磨料射流切割系统,其特征是:所述的中高压切割头模块(12-4)包括中高压切割头本体(12-4-1)、防溅保护套压盖(12-4-2)、防溅保护套(12-4-3)、中高压切割喷嘴(12-4-4)、中高压喷嘴套(12-4-5)、切割头密封圈(12-4-6),所述中高压切割喷嘴(12-4-4)安设在中高压喷嘴套(12-4-5)中,且中高压喷嘴套(12-4-5)通过螺纹连接在中高压切割头本体(12-4-1)的下侧,中高压喷嘴套(12-4-5)的外侧安装切割头密封圈(12-4-6);所述中高压切割喷嘴(12-4-4)出口附近安装有防溅保护套(12-4-3),所述防溅保护套压盖(12-4-2)活动连接在中高压切割头本体(12-4-1)的外侧,并压紧防溅保护套(12-4-3)。
6.根据权利要求5所述的海上采油平台废弃井筒中高压磨料射流切割系统,其特征是:所述的中高压切割喷嘴(12-4-4)的外部为圆锥结构(12-4-4-1),内部流道入口处加工有圆弧形过渡(12-4-4-2)与13°锥形收缩段(12-4-4-3),锥形收缩段(12-4-4-3右侧连接圆柱段(12-4-4-4)。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的海上采油平台废弃井筒中高压磨料射流切割方法,其特征是包括以下过程:
将液压控制系统(4)中的两根液压管线分别与中高压液压锚定模块(12-3)中的进油口(12-3-A)与回油口(12-3-B)连接;通过串接多节油管与接箍(12-2),将中高压液压锚定模块(12-3)与中高压切割头模块(12-4)放置于井筒(13)中,同时中高压旋转驱动模块(12-1)中的底盘(12-1-11)座于转盘上的凹槽中,实现固定;通过电控系统(6)开启液压控制系统(4),将液压油泵入中高压液压锚定模块(12-3)中,液压油通过进油口(12-3-A)、流经轴承(12-3-4)后进入区域(12-3-C),推动活塞(12-3-5)下行,进而推动锚定器锚爪(12-3-9)伸出,顶在井筒(13)内壁上,实现锚定,锚定力大小通过调节液压控制系统(4)的油压实现;
液压控制系统(4)将另外两路液压油泵入中高压旋转驱动模块(12-1)中的低速大扭矩液压马达(12-1-1)中,驱动马达主轴(12-1-23)与弹性联轴器(12-1-22)旋转,进而带动驱动轴(12-1-12)旋转;驱动轴(12-1-12)的旋转扭矩依次传递到油管与接箍(12-2)、中高压液压锚定模块(12-3)中的旋转轴(12-3-1)以及中高压切割头模块(12-4)上,带动三者旋转,旋转速度由液压控制系统(4)通过油液排量调节;
低压供水系统(1)将过滤后的海水泵入混砂撬(10),混砂撬(10)将海水与磨料混合形成低压磨料浆体后再输送至压裂泵撬(11),压裂泵撬(11)将低压磨料浆体增压后形成高压磨料浆体,输送至中高压旋转驱动模块(12-1)中的进液口(12-1-A),进入驱动轴(12-1-12)内腔,然后通过串接后的多根油管与接箍(12-2)输送至中高压液压锚定模块(12-3)中的旋转轴(12-3-1),进而进入中高压切割头模块(12-4)中,由中高压切割喷嘴(12-4-4)调制形成高速磨料射流对井筒(13)进行环切,切割形成的返回流冲击在防溅保护套(12-4-3)上,可防止对中高压切割头本体(12-4-1)的损伤。
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