用于深水及泥线以下结构物的桩腿切割工具及切割方法技术

本发明专利技术涉及海洋工程技术领域，具体而言，涉及一种用于深水及泥线以下结构物的桩腿切割工具及切割方法，该切割工包括钻磨装置以及旋转切割装置，钻磨装置包括钻头驱动件以及连接在钻头驱动件下方的钻头；旋转切割装置包括上接头、内筒以及下接头，上接头、内筒以及下接头依次连接，外筒可转动连接在内筒外侧，内筒和外筒之间安装有轴承；使用该切割工具可以实现钻磨、切割一体化，一次下放就可以去除桩腿水泥，然后完成桩腿的环形切割作业；提高了工作效率；降低了工作成本，噪音小，不会产生火花造成油气爆炸，不会产生反溅伤害；安全性能高，提高了工作过程的安全性。提高了工作过程的安全性。提高了工作过程的安全性。

【技术实现步骤摘要】
用于深水及泥线以下结构物的桩腿切割工具及切割方法


[0001]本专利技术涉及海洋工程
，具体而言，涉及一种用于深水及泥线以下结构物的桩腿切割工具及切割方法。

技术介绍

[0002]目前，废弃的深水及泥线以下水泥结构物桩腿切割作业是一项复杂且极具危险的作业，该项工作的场地处于海洋、接近油气等易燃物质，稍有不慎就会造成爆炸或污染等严重事故。目前主要有研料高压水射流切割法、金刚石串珠线锯法、旋转内割刀法几种：(1)研料高压水射流法从外部对桩腿进行切割，噪音较大，切割半径太大，研料颗粒不能一次直接穿过，有反溅可能，危险性较大，且价格昂贵，泥线以下无法操作；(2)金刚石串珠线锯法操作复杂，需要靠水下机器人完成安装，不同的金刚石串珠曲线锯需要设计专门的夹具和锁具，泥线以下无法操作；(3)旋转内割刀法，在切割结构物桩腿之前，还要清除掉构件内的积泥，以便整理出空间能够放进切割工具。
[0003]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水深的平台的拆除过程中，操作者认为，清泥是最困难的作业。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，泥泵吸泥或气力提升办法虽有效，但效率很低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种用于深水及泥线以下结构物的桩腿切割工具及切割方法，以解决现有技术中传统切割方法造成的切割噪音大、切割半径大、有反贱等的危险且费用高、效率低等的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下的技术方案：
[0006]一种用于深水及泥线以下结构物的桩腿切割工具，该切割工具可拆卸连接在连续油管上，包括钻磨装置以及旋转切割装置，钻磨装置安装在旋转切割装置下方，旋转切割装置可拆卸连接在连续油管下方；
[0007]钻磨装置包括钻头驱动件以及连接在钻头驱动件下方的钻头；钻头驱动件包括螺杆定子短节以及安装在螺杆定子短节内部的螺杆转子，螺杆定子短节内带有旋转腔，螺杆转子在旋转腔内转动；
[0008]旋转切割装置包括接头组件以及可转动连接在接头组件外侧的外筒，外筒与接头组件之间带有环形空隙，接头组件内带有注射孔道，注射孔道与螺杆定子的旋转腔连通，外筒的侧壁上带有喷嘴，接头组件上带有平衡通道以及连通孔，连通孔以及平衡通道均与环形空隙连通，喷嘴通过环形间隙以及连通孔与注射通道连通；
[0009]在注射孔道内安装有滑套Ⅰ和滑套Ⅱ，初始状态下，滑套Ⅰ通过剪切销定位在连通
孔内侧，将连通孔封堵；滑套Ⅱ通过剪切销定位在平衡通道内侧，将平衡通道封堵；接头组件内还带有滑套座Ⅰ以及滑套座Ⅱ，滑套座Ⅰ位于滑套Ⅰ和滑套Ⅱ之间，滑套座Ⅱ位于滑套Ⅱ下方，滑套座Ⅰ与滑套座Ⅱ之间的注射流道的直径小于滑套座Ⅰ上方注射流道的直径；滑套Ⅰ上还带有滑套孔，滑套Ⅰ落到滑套座Ⅰ上之后，滑套孔与连通孔连通。
[0010]进一步的，接头组件包括上接头、内筒以及下接头，上接头、内筒以及下接头依次连接，外筒可转动连接在内筒外侧，内筒和外筒之间安装有轴承，连通孔以及平衡通道均位于内筒上。
[0011]进一步的，上接头以及下接头的外壁上分别带有锚定孔，水力锚定器安装在锚定孔内，初始状态下，上接头上的锚定孔被滑套Ⅰ封堵，下接头上的锚定孔被滑套Ⅱ封堵。
[0012]进一步的，螺杆定子短节下方还带有推力短节，推力短节上带有喷射孔道。
[0013]进一步的，喷射孔道包括外侧开口朝上的上喷孔道以及外侧开口朝下的下喷孔道。
[0014]进一步的，喷嘴的轴线与切割头横截面中心点呈一定偏心距。
[0015]进一步的，滑套Ⅰ的内径大于滑套Ⅱ的内径，滑套Ⅰ以及滑套Ⅱ的下方均带有球座。
[0016]进一步的，还包括大钢球以及小钢球，小钢球投入之后，经过滑套Ⅰ后直接到达滑套Ⅱ的球座上，带动滑套Ⅱ切断剪切销，最后小钢球与滑套Ⅱ一起落到滑套座Ⅱ上，此时，平衡通道以及下接头的锚定孔被打开；大钢球投入后，落到滑套Ⅰ的球座上，带动滑套Ⅰ切断剪切销后一起落到滑套座Ⅰ上，此时上接头上的锚定孔被打开。
[0017]一种利用上述桩腿切割工具的切割方法，包括以下步骤：
[0018]S1：将该切割工具连接在连续油管下端，下放到待切割桩腿内，将带有一定压力的流体通过连续油管注入注射通道内，并进入到螺杆定子短节的旋转腔内，带动螺杆转子以及钻头旋转，流体进入推力短节，并分别通过上喷孔道以及下喷孔道喷出；钻头旋转对桩腿内部的水泥进行钻除，当切割工具完成桩腿内的水泥钻除作业后，停止流体的注入；
[0019]S2：将切割工具上提到待切割桩腿的目标切割位置之后，向注射通道内投入小钢球，并泵入一定压力的流体，当小钢球到达滑套Ⅱ的球座上，继续施压，小钢球带动滑套Ⅱ切断剪切销落到后滑套座Ⅱ上，此时，平衡通道以及下接头上的锚定孔被打开；
[0020]S3：向注射通道内投入大钢球，大钢球在压力作用下，下落至滑套Ⅰ的球座上，继续加压，滑套Ⅰ切断剪切销，滑套Ⅰ与大钢球一同下落到滑套座Ⅰ上，此时，上接头的锚定孔被打开，滑套Ⅰ上的滑套孔与连通孔连通，则喷嘴与注射通道连通；
[0021]S4：在管内压力的作用下，上接头以及下接头上的水力锚定器上的牙爪打开，水力锚定器的爪牙张开锚定在桩腿内壁，固定切割工具；
[0022]S5：向注射通道内注射混砂液，高压射流从喷嘴喷出，依靠射流冲击力将待切割桩腿割开，同时射流冲击力的反作用力，驱动外筒相对内筒进行旋转，实现待切割桩腿外壁的周向完全切割；
[0023]S6：取出桩腿切割工具以及切割下的桩腿。
[0024]本专利技术具有以下有益效果：
[0025](1)推力短节上设置有上喷孔道以及下喷孔道，流体经过下喷孔道喷出，可以对水泥有一定得喷射破泥作用，而且可以对钻磨水泥产生的磨屑产生一定的上返作用；经过上喷道孔喷出的流体，一方面对钻磨水泥产生的磨屑产生一定的上返作用的同时，喷出所带
来的反作用力可以对钻头带来一定的后推力，为钻头提供一定的钻压，进行桩腿内部的水泥钻除作业。
[0026](2)钻磨、切割一体化，下入一次切割就可以完成水泥的去除和桩腿的切割两项作业，不需要先将桩腿水泥去除，然后再下入切割工具进行切割作业；提高了工作效率；降低了工作成本。
[0027](3)采用桩腿内部水力切割，噪音小，不会产生火花造成油气爆炸，不会产生反溅伤害；安全性能高，提高了工作过程的安全性。
附图说明
[0028]图1是本专利技术工作状态结构示意图；
[0029]图2是钻磨装置结构示意图；
[0030]图3是旋转切割装置初始状态下结构示意图；
[0031]图4是小钢球投入时本专利技术结构示意图；
[0032]图5是小钢球投入后本专利技术结构示意图；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于深水及泥线以下结构物的桩腿切割工具，该切割工具可拆卸连接在连续油管(9)上，其特征在于，包括钻磨装置以及旋转切割装置，钻磨装置安装在旋转切割装置下方，旋转切割装置可拆卸连接在连续油管(9)下方；钻磨装置包括钻头驱动件以及连接在钻头驱动件下方的钻头(1)；钻头驱动件包括螺杆定子短节(3)以及安装在螺杆定子短节内部的螺杆转子(4)，螺杆定子短节内带有旋转腔，螺杆转子(4)在旋转腔内转动；旋转切割装置包括接头组件以及可转动连接在接头组件外侧的外筒(6)，外筒(6)与接头组件之间带有环形空隙，接头组件内带有注射孔道，注射孔道与螺杆定子的旋转腔连通，外筒(6)的侧壁上带有喷嘴(62)，接头组件上带有平衡通道(71)以及连通孔(72)，连通孔(72)以及平衡通道(71)均与环形空隙连通，喷嘴(62)通过环形间隙以及连通孔(72)与注射通道连通；在注射孔道内安装有滑套Ⅰ(11)和滑套Ⅱ(10)，初始状态下，滑套Ⅰ(11)通过剪切销定位在连通孔(72)内侧，将连通孔(72)封堵；滑套Ⅱ(10)通过剪切销定位在平衡通道(71)内侧，将平衡通道(71)封堵；接头组件内还带有滑套座Ⅰ(73)以及滑套座Ⅱ(51)，滑套座Ⅰ(73)位于滑套Ⅰ(11)和滑套Ⅱ(10)之间，滑套座Ⅱ(51)位于滑套Ⅱ(10)下方，滑套座Ⅰ(73)与滑套座Ⅱ(51)之间的注射流道的直径小于滑套座Ⅰ(73)上方注射流道的直径；滑套Ⅰ(11)上还带有滑套孔(111)，滑套Ⅰ(11)落到滑套座Ⅰ(73)上之后，滑套孔(111)与连通孔(72)连通。2.根据权利要求1所述的用于深水及泥线以下结构物的桩腿切割工具，其特征在于，接头组件包括上接头(8)、内筒(7)以及下接头(5)，上接头(8)、内筒(7)以及下接头(5)依次连接，外筒(6)可转动连接在内筒(7)外侧，内筒(7)和外筒(6)之间安装有轴承(61)，连通孔(72)以及平衡通道(71)均位于内筒(7)上。3.根据权利要求1所述的用于深水及泥线以下结构物的桩腿切割工具，其特征在于，上接头(8)以及下接头(5)的外壁上分别带有锚定孔，水力锚定器(12)安装在锚定孔内，初始状态下，上接头(8)上的锚定孔被滑套Ⅰ(11)封堵，下接头(5)上的锚定孔被滑套Ⅱ(10)封堵。4.根据权利要求1所述的用于深水及泥线以下结构物的桩腿切割工具，其特征在于，螺杆定子短节(3)下方还带有推力短节(2)，推力短节(2)上带有喷射孔道。5.根据权利要求4所述的用于深水及泥线以下结构物的桩腿切割工具，其特征在于，喷射孔道包括外侧开口朝上的上喷孔道(21)以及外侧开口朝下的下喷孔道(22)。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：逄仁德，李亚东，郭培军，李云峰，李建文，辛鹏，朱峰，吕涛，孙涛，丁彬，刘鹏，宋永杰，
申请(专利权)人：山东海洋工程装备研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：