CN203527525U - 水下干式切割舱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种水下干式切割舱，它包括位于水上的施工平台和位于水下的上端封闭下端开口的操作筒，施工平台上设有多个连接通道，连接通道使外部空气和操作筒内部相连通；该切割舱还包括能穿过连接通道进入操作筒内部的潜污泵和高压冲泥管系统。该水下干式切割舱，在操作筒内部创造一个能够使施工人员施工作业的干式环境，使切除废弃平台的隔水套管、桩腿等施工更加容易方便，而且这套施工设备能够多次重复使用，施工时间短，节约成本，切割完成后可以完全恢复海水环境，对海洋生态无任何影响，为我国废弃石油平台拆除提供了有效的技术支持。

Description

水下干式切割舱

技术领域

本实用新型涉及一种水下干式切割舱。

背景技术

导管架平台作为一种浅水固定式海洋油气开发平台，在海洋油气开发中扮演重要角色，它由固定在海底的导管架和固定在导管架上端并高于海平面的平台构成。据统计，中国目前服役的导管架数量有几十座，其中有大量平台服役年限已经接近或超过设计寿命，以渤海海域老旧平台数量最多。一般海上导管架平台的设计寿命在20年左右，按照《海洋环境保护法》与《海洋石油平台弃置管理暂行办法》等法律法规的规定，导管架平台作业寿命到期后，如果没有其它用途，必须进行废弃拆除。

对于将要报废拆除的油井，实施拆除作业前必须向有关主管部门进行油井工程报废的申请并获得审批，且在拆除之前必须进行注灰封死等可靠处理。

在确认油井内已不含油气（必要时可以进行测爆）之后，需切割导管架海底附近隔水套管。在切割导管架海底附近隔水套管之前，还要清除掉隔水套管内外的积泥，以便整理出空间能够放进切割工具。相对于水下切割、海上起吊、运输、卸载放置而言，疏浚积泥似乎比较容易，实际上并非如此。参考资料指出，100m水深平台的拆除过程中，疏浚积泥是最困难的作业。这项作业的技术难点有：泥泵吸泥的深度有限，对深度大的情况，必须采用水下泥泵这种难度较高的技术；管内外积泥一般都很板结，在吸泥之前必须要用高压水冲散稀释，深水施工作业难度、配置的设备、费用都会大幅提高；积泥并不都是淤泥，混杂有较大的石块、杂物，采用泥泵吸泥或气力提升办法虽有效，但效率很低。井口的拆除通常有以下三种方案：

1）用高压水冲泥、气举法排泥，将每根隔水套管外侧冲泥，使隔水套管泥面以下形成3～5米的深坑；潜水员到坑底安装“多功能高效金刚石线切割机”，逐个切割井口后，将导管架顶部隔水套管固定处切割后，即可将隔水套管吊起，装到驳船上；

2）用高压水冲泥、气举法排泥，在每根隔水套管外侧形成3～5米的深坑；潜水员在坑内隔水套管外侧装塑胶炸药，进行定向爆破，切割隔水套管与导管架之间的固定处，焊吊点或在隔水套管上开吊点孔；依次吊出隔水套管、井口内套管，装到驳船上；

3）用高压水冲泥、气举法排泥，在每根隔水套管外侧形成3～5米的深坑；在隔水套管内放入炸药，在坑内进行爆破，炸断后，吊运装船。

以上几种井口拆除方案中共同的施工内容都有高压水冲泥、气举法排泥，将每根隔水套管外侧冲泥，使隔水套管泥面以下形成3～5米的深坑；由于是在海水中施工，冲泥和排泥都比较困难，而且冲起的泥浆经过沉淀后很容易回填到隔水套管周围的深坑，泥浆在浑浊的情况下又不能进行施工，得等海水清澈后才能进行，这样经过一段时间后一部分泥浆又有回填到深坑，可能有的需要再次冲泥，因此冲泥排泥施工量非常大，泥坑的面积也要非常大，且后续工作割管、管外爆破等都需要潜水员水下操作，难度比较大，费用较高，爆破还会污染海水环境，破坏生态环境。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种水下干式切割舱，用于解决现有技术中隔水套管切割时排泥困难、水下切割操作难度大、费用高、污染海水环境的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种水下干式切割舱，它包括位于水上的施工平台和位于水下的上端封闭下端开口的操作筒，施工平台上设有多个连接通道，连接通道使外部空气和操作筒内部相连通；切割舱还包括能穿过连接通道进入操作筒内部的排污管道，排污管道位于操作筒内部的一端与潜污泵连通，排污管道靠近施工平台的一端与外部空气连通；切割舱还包括能穿过连接通道进入操作筒内部的高压冲泥管系统，高压冲泥管系统靠近施工平台的一端与高压水系统连通，高压水系统控制高压冲泥管系统喷出高压水。

优选的，操作筒为吸力锚筒，操作筒上设有泵接口和注气孔，泵接口与吸力锚注排水设备连通，注气孔通过注气管路与高压空气系统连通，注气管路上设有开关阀门；连接通道上还设有能隔离外部空气和操作筒内部的隔离结构。进一步的优选，隔离机构包括能盖在连接通道上部端口的盲孔法兰，盲孔法兰与连接通道上部端口通过可拆卸螺栓连接。

优选的，连接通道的数量为三个，其中两个为施工通道，一个为人工通道，人工通道设有竖直的爬梯。进一步的优选，施工通道位于操作筒内部的端口为从上至下截面积依次增大的喇叭口。

优选的，它还包括能穿过连接通道进入操作筒内部的摄像头电缆，摄像头电缆位于操作筒内部的一端与旋转摄像头连接，摄像头电缆靠近施工平台的一端与监控装置连接。

优选的，它还包括能穿过连接通道进入操作筒内部的通气管，通气管靠近施工平台的一端与鼓风机连通，通气管位于操作筒内部的一端为开口。

优选的，施工平台上还设有能测量海底泥面深度的测深系统。

如上所述，本实用新型水下干式切割舱，具有以下有益效果：

该水下干式切割舱，利用吸力锚的自安装性能，在操作筒内部创造一个能够使施工人员施工作业的干式环境，使切除废弃平台的隔水套管、桩腿等施工更加容易方便，而且这套施工设备能够多次重复使用，施工时间短，节约成本，切割完成后可以完全恢复海水环境，对海洋生态无任何影响，为我国废弃石油平台拆除提供了有效的技术支持。

附图说明

图1显示为本实用新型水下干式切割舱的结构示意图。

图2显示为图1所示的水下干式切割舱的操作筒的结构示意图。

图3显示为图1所示的水下干式切割舱的隔离结构的结构示意图。

图4至图19为图1所示的水下干式切割舱的使用方法的步骤示意图。

元件标号说明

1    施工平台

2    操作筒

31   施工通道

32   人工通道

4    隔离机构

41   盲孔法兰

42   可拆卸螺栓

43   环形凸缘

44   O型密封圈

51   泵接口

52   吸力锚注排水设备

6    注气孔

71   排污管道

72   潜污泵

8    高压冲泥管系统

91   摄像头电缆

92   旋转摄像头

101  通气管

102  鼓风机

11   隔水套管

12   隔水套管水泥塞

13   可解脱浮筒

14   拖船

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图19。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1、图2、图9和图11所示，本实用新型提供一种水下干式切割舱，它包括位于水上的施工平台1和位于水下的上端封闭下端开口的操作筒2，施工平台1上设有多个连接通道，连接通道使外部空气和操作筒2内部相连通；切割舱还包括能穿过连接通道进入操作筒2内部的排污管道71，排污管道71位于操作筒2内部的一端与潜污泵72连通，排污管道71靠近施工平台1的一端与外部空气连通；切割舱还包括能穿过连接通道进入操作筒2内部的高压冲泥管系统8，高压冲泥管系统8靠近施工平台1的一端与高压水系统连通，高压水系统控制高压冲泥管系统8喷出高压水。

该水下干式切割舱，将操作筒2打入海底淤泥中，将待切割的隔水套管11罩在操作筒2内部，通过潜污泵72将操作筒2内部的水排出后，再使用高压冲泥管系统8冲散隔水套管11附近的淤泥，并使用潜污泵72将泥浆排出，直至操作筒2内部的泥面深度达到切割要求，然后再派人进入操作筒2内部进行切割隔水套管11的工作。这样施工人员在无水的干燥环境下进行切割作业，比现有技术中的水下作业要容易的多，提高了工作效率，降低了工作成本。且由于用操作筒2罩在隔水套管11上，使高压冲泥管系统8、潜污泵72进行排泥作业时，只需排除操作筒2内部的淤泥，大大减少了排泥量，提高了工作效率，降低了工作成本。

连接通道上还设有能隔离外部空气和操作筒2内部的隔离结构4；操作筒2为吸力锚筒，操作筒2上设有泵接口51和注气孔6，泵接口51与吸力锚注排水设备52连通，注气孔6通过注气管路与高压空气系统连通，注气管路上设有开关阀门，在不注气的情况下，开关阀门总是处于关闭状态。

操作筒2为吸力锚筒，吸力锚是一种非打入性的浅基础，吸力锚筒貌似倒置的水桶，顶端封闭，下端敞开，所以有时也称为桶型基础或筒型基础。吸力锚的沉桩原理是：吸力锚筒沉入水中，利用其自重产生一定贯入深度的初始入泥，形成一个封闭系统；使用吸力锚注排水设备52抽吸吸力锚筒内的水，使吸力锚筒内产生低于外部的水压，利用筒顶内、外的负压差将吸力锚筒压入土中。吸力锚的起桩原理是：使用吸力锚注排水设备52向吸力锚筒内注水，利用筒顶内、外的正压差将吸力锚筒顶出泥面。海底土壤和筒壁之间摩擦阻力可以阻止海水进入吸力锚筒内部，因此吸力锚筒和海底土壤可以形成一个独立的环境，通过排水和清泥使待切割的隔水套管11处在干式的空间内，操作人员可以进行在干燥环境下切割，切割完成后可完全恢复海水环境，对海洋生态无任何影响。

操作筒2也可使用其他操作方式如液压控制，控制操作筒2的升降，使操作筒2压入泥中或从泥中顶出。

连接通道的数量为三个，其中两个为施工通道31，一个为人工通道32，人工通道32设有竖直的爬梯，施工人员可通过爬梯进入操作筒2内部。施工平台1主要是提供施工人员和放置工具设备等的地方，施工通道31是施工工具如钢管切割机、绞车、手拉葫芦等进出操作筒2内部的通道，同时也使施工人员在漏水等危急情况下能够用绞车迅速安全地上升到施工平台1。施工通道31位于操作筒内部的端口为从上至下截面积依次增大的喇叭口，施工通道31下端做成圆弧状喇叭口，以便施工工具在回收时能够顺利地从施工通道31拉上去而不被卡住，且能够使人员在外力的帮助下快速进入施工通道31时而不受伤害。施工通道31和人工通道32是进出操作筒2内部的通道，同时也是施工平台1的支撑，需要一定的强度。

如图11、图14所示，它还包括能穿过连接通道进入操作筒2内部的摄像头电缆91，摄像头电缆91位于操作筒2内部的一端与旋转摄像头92连接，摄像头电缆91靠近施工平台1的一端与监控装置连接。旋转摄像头92可以360度旋转，用于观察在施工过程中操作筒2内部的状况。

如图15所示，它还包括能穿过连接通道进入操作筒2内部的通气管101，通气管101靠近施工平台1的一端与鼓风机102连通，通气管101位于操作筒2内部的一端为开口。鼓风机102放置在施工平台1上，通过通气管101向操作筒2内部吹气，使操作筒2内部强制通风换气，保证操作筒2内部的施工人员的工作安全。

如图3所示，隔离机构4包括能盖在连接通道上部端口的盲孔法兰41，盲孔法兰41与连接通道上部端口通过可拆卸螺栓42连接。连接通道上部端口设有沿径向向外凸出的环形凸缘43，可拆卸螺栓42固定在环形凸缘43上，环形凸缘43与盲孔法兰41的相对面之间设有O型密封圈44。当需要将外部空气和操作筒2内部隔离时，将盲孔法兰41放置在连接通道上部端口上，并使用可拆卸螺栓42固定；当需要将外部空气和操作筒2内部连通时，将可拆卸螺栓42拆除，并将盲孔法兰41移开。其中，O型密封圈44增加了环形凸缘43与盲孔法兰41之间的密封性。

施工平台1上还设有能测量海底泥面深度的测深系统。测深系统采用声纳测深，首先测量操作筒2外的泥面深度，在排泥完成后，再从连接通道测量内部泥面的深度，其外部泥面和内部泥面的差值即是深坑深度，一般地为3～5米。

一种使用上述水下干式切割舱的方法，包括以下步骤：

1）在需要切割的位于海底的隔水套管11内设置隔水套管水泥塞12，将隔水套管11堵死；隔水套管水泥塞12主要是由封堵器和水泥浆组成的，防止隔水套管11内残存油气污染水体，也能防止水下切割时发生爆燃的危险，如图4所示；

2）将水下干式切割舱与可解脱浮筒13固定，使水下干式切割舱浮在水面上；可解脱浮筒与水下干式切割舱采用可解脱的液压连接形式，增加了浮拖的稳定性，如图5所示；

3）采用拖船14将水下干式切割舱拖到待切割的隔水套管11的上方，如图6所示；

4）先使用三条拖船14沿三个不同方向同时拖拽水下干式切割舱，直至水下干式切割舱准确定位于待切割的隔水套管11的上方，其中三条拖船14之间均呈120度角进行定位；高压空气系统可通过注气管路向操作筒2内部注气，使水下干式切割舱暂时浮起，再解除可解脱浮筒13，然后逐渐放气使水下干式切割舱平稳下沉，水下干式切割舱下沉至操作筒2的下端位于海底泥面上，此时隔水套管11的上端位于操作筒2内部；在解除可解脱浮筒13之前，高压空气系统向操作筒2内部注气，这样可以使水下干式切割舱不会迅速下降，能平稳地下沉至海底泥面，如图7至图8所示；

5）将操作筒2压入泥中，直至达到预定深度；具体为，在连接通道上使用隔离结构4隔绝外部空气和操作筒内部空气，并使注气管路上的开关阀门处于关闭状态，启动吸力锚注排水设备52排出操作筒2内部的水，使操作筒2受到负压沉入泥中；当操作筒2到达预定深度时，关闭吸力锚注排水设备52，停止排水，如图9所示；

6）移除连接通道上的隔离结构4，从连接通道将潜污泵72放入操作筒2内部的水中，潜污泵72将操作筒2内部的水通过排污管道71排放到操作筒2外部，操作筒2内部的水排放完毕后，再将潜污泵72从操作筒2内部取出；当将潜污泵72从操作筒2内部取出后，将旋转摄像头92通过连接通道放入操作筒2内部，通过监控装置观察操作筒2内部状况后，再将旋转摄像头92从操作筒2内部取出，如图10至图11所示；

7）将高压冲泥管系统从连接通道放入操作筒2内部，高压冲泥管系统喷出高压水冲散稀释操作筒2内部的淤泥，形成泥浆，然后将高压冲泥管系统从操作筒2内部取出；再将潜污泵72放入操作筒2内部，潜污泵72将操作筒2内部的泥浆通过排污管道71排放到操作筒2外部，最后将潜污泵72从操作筒2内部取出；当将潜污泵72从操作筒2内部取出后，将旋转摄像头92通过连接通道放入操作筒2内部，通过监控装置观察操作筒2内部状况后，再将旋转摄像头92从操作筒2内部取出，旋转摄像头92用于仔细观察操作筒2内部的情况、操作筒2筒壁的泥土保压情况，以确保施工人员进入操作筒2内部后的安全，如图12至图14所示；

8）重复第7）步骤，直至操作筒2内部的泥面达到深度要求；其中，可通过测深系统测量操作筒2外部和内部泥面的差值，从而判断操作筒2内部的泥面是否达到深度要求；

9）施工工具和作业人员通过连接通道进入操作筒2内部，对隔水套管11进行切割，将切割下来的隔水套管11、施工工具从连接通道用绞车吊出至施工平台1上，施工人员从连接通道离开操作筒2内部；在施工人员的施工过程中，鼓风机102通过通气管101将外部空气不断吹入操作筒2内部，如图15所示；

10）将操作筒2从泥中顶出并上浮，直至将水下干式切割舱与位于水面上的可解脱浮筒13连接，再使用拖船14将水下干式切割舱拖离，具体包括以下步骤，

①在连接通道上使用隔离结构4隔绝外部空气和操作筒内部空气，并使注气管路上的开关阀门处于关闭状态，打开吸力锚注排水设备52，使海水自然流进操作筒2内部，直到完全注满操作筒2内部空间，如图16所示；

②启动吸力锚注排水设备52向操作筒2内部注水，使操作筒2从泥面中顶出，如图17所示；

③打开注气管路上的开关阀门并向操作筒2内注气，使水下干式切割舱继续上升，当水下干式切割舱上升到一定高度后，将水下干式切割舱与位于水面上的可解脱浮筒13连接，再使用拖船14将水下干式切割舱拖离，如图18所示；

11）施工作业遗留下的深坑在海水的作用下逐渐被海底淤泥填满，如图19所示。

综上所述，本实用新型水下干式切割舱，利用吸力锚的自安装性能，在操作筒内部创造一个能够使施工人员施工作业的干式环境，使切除废弃平台的隔水套管、桩腿等施工更加容易方便，而且这套施工设备能够多次重复使用，施工时间短，节约成本，切割完成后可以完全恢复海水环境，对海洋生态无任何影响，为我国废弃石油平台拆除提供了有效的技术支持。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种水下干式切割舱，其特征在于：它包括位于水上的施工平台和位于水下的上端封闭下端开口的操作筒，所述施工平台上设有多个连接通道，所述连接通道使外部空气和所述操作筒内部相连通；所述切割舱还包括能穿过所述连接通道进入所述操作筒内部的排污管道，所述排污管道位于所述操作筒内部的一端与潜污泵连通，所述排污管道靠近所述施工平台的一端与外部空气连通；所述切割舱还包括能穿过所述连接通道进入所述操作筒内部的高压冲泥管系统，所述高压冲泥管系统靠近所述施工平台的一端与高压水系统连通，所述高压水系统控制所述高压冲泥管系统喷出高压水。

2.根据权利要求1所述的水下干式切割舱，其特征在于：所述操作筒为吸力锚筒，所述操作筒上设有泵接口和注气孔，所述泵接口与吸力锚注排水设备连通，所述注气孔通过注气管路与高压空气系统连通，所述注气管路上设有开关阀门；所述连接通道上还设有能隔离外部空气和操作筒内部的隔离结构。

3.根据权利要求2所述的水下干式切割舱，其特征在于：所述隔离机构包括能盖在所述连接通道上部端口的盲孔法兰，所述盲孔法兰与所述连接通道上部端口通过可拆卸螺栓连接。

4.根据权利要求1所述的水下干式切割舱，其特征在于：所述连接通道的数量为三个，其中两个为施工通道，一个为人工通道，所述人工通道设有竖直的爬梯。

5.根据权利要求4所述的水下干式切割舱，其特征在于：所述施工通道位于所述操作筒内部的端口为从上至下截面积依次增大的喇叭口。

6.根据权利要求1所述的水下干式切割舱，其特征在于：它还包括能穿过所述连接通道进入所述操作筒内部的摄像头电缆，所述摄像头电缆位于所述操作筒内部的一端与旋转摄像头连接，所述摄像头电缆靠近所述施工平台的一端与监控装置连接。

7.根据权利要求1所述的水下干式切割舱，其特征在于：它还包括能穿过所述连接通道进入所述操作筒内部的通气管，所述通气管靠近所述施工平台的一端与鼓风机连通，所述通气管位于所述操作筒内部的一端为开口。

8.根据权利要求1所述的水下干式切割舱，其特征在于：所述施工平台上还设有能测量海底泥面深度的测深系统。

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