申请/专利权人：上海交大海科检测技术有限公司

申请日：2017-09-07

公开（公告）日：2024-03-15

公开（公告）号：CN107598273B

主分类号：B23D57/02

分类号：B23D57/02;B23D59/00;B23Q5/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.15#授权;2018.02.13#实质审查的生效;2018.01.19#公开

摘要：本发明公开了一种用于海洋废弃油井平台管拆除的泥下切割装置及方法，该装置包括保护罩、切割进给机构、金钢链切割机构、锁紧机构、安装架，保护罩安装在待切割钢管外，内壁安装升沉导轨；切割进给机构、金钢链切割机构安装在安装架上；安装架下部安装定位销，锁紧机构上设置定位孔；锁紧机构沿升沉导轨滑动，沿待切割钢管下沉至指定深度后，启动定位油缸，抱紧待切割钢管；再沿升沉导轨下放安装架，定位销插入定位孔，由锁紧油缸将安装架固定在锁紧机构上；启动进给机构将金钢链贴紧待切割钢管，启动液压动力源，开始切割，切割中由进给机构控制切割速度与深度。本发明安全、快速、有效地切割拆除废弃油井平台管，同时具有经济、环保的特点。

主权项：1.一种用于海洋废弃油井平台管拆除的泥下切割装置，其特征在于，包括保护罩、切割进给机构、金钢链切割机构、锁紧机构、安装架，所述保护罩安装在待切割钢管外，所述保护罩内侧安装有升沉导轨；所述锁紧机构设置有定位孔；所述切割进给机构和所述金钢链切割机构安装在所述安装架上，所述安装架下部设置定位销，通过所述定位销插入锁紧机构上的定位孔实现与锁紧机构的相对定位；所述锁紧机构与所述安装架均通过升沉导轨沿所述保护罩上下滑动；所述安装架有两臂分别位于待切割钢管两侧；所述切割进给机构包括步进电机、主动齿轮、被动齿轮、丝杆、进给导轨、滑块、联轴器、轴承座；所述进给导轨对称安装在所述安装架两臂上，进给导轨中间安装丝杆，所述丝杆上安装滑块，所述滑块根据丝杆的转动方向实现沿进给导轨的前进和后退；所述步进电机安装在安装架后部，两侧分别安装联轴器，所述步进电机通过两侧的联轴器带动主动齿轮转动；所述被动齿轮与所述丝杆连接，所述主动齿轮带动所述被动齿轮转动，从而带动所述丝杆转动；所述轴承座安装在安装架上，支承所述联轴器；所述切割进给机构能够通过所述步进电机的控制，实现待切割钢管两侧的所述滑块沿所述进给导轨的对称前进或后退；所述金钢链切割机构包括液压马达、切割链、驱动轮、压轮；所述驱动轮安装在所述滑块上，位于所述进给导轨外侧；所述驱动轮下安装液压马达；所述切割链环向安装在驱动轮上；所述压轮安装在所述滑块上，位于所述切割链外侧；所述液压马达带动驱动轮转动，驱动轮带动切割链开始转动，同时通过所述压轮压紧所述切割链；所述锁紧机构包括锁紧臂、定位油缸、锁紧油缸、楔块，所述锁紧臂有两个，分别位于待切割钢管两侧，所述锁紧臂之间安装定位油缸，所述定位油缸驱动所述锁紧臂，抱紧或松开待切割钢管；所述锁紧油缸有两个，分别安装在所述锁紧臂下，所述锁紧油缸驱动所述楔块，插入所述安装架下的锁紧销孔，将安装架固定在锁紧机构上。

全文数据：用于海洋废弃油井平台管拆除的泥下切割装置及方法技术领域[0001]本发明涉及近海油井平台管泥下拆除切割领域，更具体的涉及到用于海洋废弃油井平台管拆除的泥下切割装置及方法，用于在近海油井平台管泥下切割作业时，在水下或泥下切割钢管的装置。背景技术[0002]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面以下不少于4m位置切割拆除，且切割时不能产生火花。根据以上要求，当作业面达到指定深度后，一般做法是采用潜水员液压砂轮切割的方法，但存在耗时长、风险大、造价高等情况，一般在抢险的时候才采用。由于找不到合适的方法，现在绝大部分的废弃油气管及保护桩未能切割拆除，存在维护费用大、风险高、近海海面利用不充分等情况。发明内容[0003]本发明需要解决的技术问题是，针对背景技术中存在的缺陷，提供一种用于海洋废弃油井平台管拆除的泥下切割装置及方法，本发明高效、经济、环保、安全，能够切割拆除水下或泥下指定深度的废弃钢管。[0004]为实现上述目的，本发明是根据以下技术方案实现的：[0005]一种用于海洋废弃油井平台管拆除的泥下切割装置，其特征在于，包括保护罩、切割进给机构、金钢链切割机构、锁紧机构、安装架，所述保护罩安装在待切割钢管外，所述保护罩内侧安装有升沉导轨;所述锁紧机构设置有定位孔;所述切割进给机构和所述金钢链切割机构安装在所述安装架上，所述安装架下部设置定位销，通过所述定位销插入锁紧机构上的定位孔实现与锁紧机构的相对定位;所述锁紧机构与所述安装架均通过升沉导轨沿所述保护罩上下滑动。[0006]上述技术方案中，所述安装架有两臂分别位于待切割钢管两侧;所述切割进给机构包括步进电机、主动齿轮、被动齿轮、丝杆、进给导轨、滑块、联轴器、轴承座;所述进给导轨对称安装在所述安装架两臂上，进给导轨中间安装丝杆，所述丝杆上安装滑块，所述滑块根据丝杆的转动方向实现沿进给导轨的前进和后退;所述步进电机安装在安装架后部，两侧分别安装联轴器，所述步进电机通过两侧的联轴器带动主动齿轮转动;所述被动齿轮与所述丝杆连接，所述主动齿轮带动所述被动齿轮转动，从而带动所述丝杆转动;所述轴承座安装在安装架上，支承所述联轴器;所述切割进给机构能够通过所述步进电机的控制，实现待切割钢管两侧的所述滑块沿所述进给导轨的对称前进或后退。[0007]上述技术方案中，所述安装架的两臂下各安装有两个锁紧销孔，用于与锁紧机构的相对固定。[0008]上述技术方案中，所述金钢链切割机构包括液压马达、切割链、驱动轮、压轮;所述驱动轮安装在所述滑块上，位于所述进给导轨外侧;所述驱动轮下安装液压马达;所述切割链环向安装在驱动轮上;所述压轮安装在所述滑块上，位于所述切割链外侧;所述液压马达带动驱动轮转动，驱动轮带动切割链开始转动，同时通过所述压轮压紧所述切割链。[0009]上述技术方案中，所述锁紧机构包括锁紧臂、定位油缸、锁紧油缸、楔块，所述锁紧臂有两个，分别位于待切割钢管两侧，所述锁紧臂之间安装定位油缸，所述定位油缸驱动所述锁紧臂，抱紧或松开待切割钢管;所述锁紧油缸有两个，分别安装在所述锁紧臂下，所述锁紧油缸驱动所述楔块，插入所述安装架下的锁紧销孔，将安装架固定在锁紧机构上。[0010]上述技术方案中，所述保护罩由两个半圆形钢管螺栓或卡扣联接，所述保护罩的直径根据待切割钢管直径确定。[0011]上述技术方案中，所述安装架下部安装有楔形定位销，所述锁紧机构上设置有定位孔，所述定位销插入所述定位孔，用于所述金钢链切割机构的定位。[0012]上述技术方案中，所述切割链是金刚石串珠绳。[0013]上述技术方案中，所述主动齿轮与所述被动齿轮为伞齿。[0014]本发明还利用上述切割装置提出了一种用于海洋废弃油井平台管拆除的泥下切割方法，包括以下步骤：[0015]步骤S1:在待切割钢管外安装保护罩，切割装置全部在所述保护罩内部作业；[0016]步骤S2:所述保护罩沿深度方向安装升沉导轨，所述保护罩在深度方向分节连接、加长，各机构沿升沉导轨滑动，进行沿待切割钢管的移动和定位；[0017]步骤S3:沿所述升沉导轨下放所述锁紧机构，到达指定深度后，开启定位油缸，带动锁紧臂，定位油缸缩回时，锁紧臂抱紧待切割钢管，实现锁紧;当定位油缸伸出时，锁紧臂松开；[0018]步骤S4:设置切割进给机构、金钢链切割机构，将切割进给机构、金钢链切割机构安装在安装架上；[0019]步骤S5:沿所述升沉导轨下放安装架，至定位销插入定位孔，启动锁紧油缸，带动楔块，锁紧油缸伸出时，楔块插入锁紧销孔，实现安装架与锁紧机构的相对固定;锁紧油缸缩回时，楔块退出锁紧销孔，实现安装架与锁紧机构分离；[0020]步骤se:所述切割进给机构由步进电机驱动丝杆，带动滑块沿进给导轨前进或后退实现切割进给；当切割进给时，启动步进电机，带动联轴器、主动齿轮转动，通过被动齿轮带动丝杆旋转，滑块沿进给导轨对称进给；当切割退出时，步进电机反向启动，滑块反向退回；[0021]步骤S7:通过液压马达驱动金钢链切割机构，驱动轮带动切割链转动，对待切割钢管进行切割，压轮压紧切割链。[0022]本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：[0023]本发明的切割装置沿待切割管下沉至指定深度，通过油缸锁紧，由金钢链切割钢管。保护罩保证了切割过程不受水流、回淤的影响。本发明提供了一种在水下或泥下切割钢管的装置，该装置进行水上控制，不使用潜水员水下作业，减少了水下作业风险;切割过程扰动小、无火花，对海洋污染很小，避免了油气燃爆的危险;切割费用小，耗时短，具有良好的经济效益。附图说明[0024]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。[0025]图1是本发明的泥下切割装置进给机构俯视图；[0026]图2是本发明的泥下切割装置俯视图；[0027]图3是本发明的泥下切割装置立面图；[0028]图4是本发明的锁紧装置俯视图；[0029]图5是本发明的锁紧装置与安装架相对固定机构立面图。[0030]图中，1-待切割钢管，2-保护罩，3-步进电机，4-主动齿轮，5-被动齿轮，6-丝杆，7-进给导轨，8-滑块，9-联轴器，10-轴承座，11-安装架，12-锁紧销孔，13-切割链，14-驱动轮，15-压轮，16-液压马达，17-定位销，18-锁紧臂，19-定位油缸，20-定位孔，21-升沉导轨，22-锁紧油缸，23-楔块。具体实施方式[0031]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。[0032]本发明的一种用于海洋废弃油井平台管拆除的泥下切割装置，包括保护罩2、切割进给机构、金钢链切割机构、锁紧机构、安装架11，所述保护罩2安装在待切割钢管1外，所述保护罩2内侧安装有升沉导轨21;所述锁紧机构设置有定位孔20;所述切割进给机构和所述金钢链切割机构安装在所述安装架上，所述安装架11下方设置定位销17,通过所述定位销17插入锁紧机构上的定位孔20实现与锁紧机构的相对定位;所述锁紧机构与所述安装架11均通过升沉导轨21沿所述保护罩2上下滑动。保护罩2由两个半圆形钢管螺栓或卡扣联接，所述保护罩2的直径根据待切割钢管直径确定。保护罩2在深度上可以分节加长。[0033]下面结合附图分别对切割进给机构、金钢链切割机构以及锁紧机构进行介绍。[0034]图1示出了本发明的泥下切割装置进给机构俯视图。参照图1，在待切割钢管1外安装保护罩2,保护罩2内壁安装升沉导轨21。安装架11有两臂分别位于待切割钢管两侧。切割进给机构包括步进电机3、主动齿轮4、被动齿轮5，丝杆6、进给导轨7、滑块8、联轴器9、轴承座10。切割进给机构安装在安装架11上。所述进给导轨7安装对称安装在所述安装架11两臂上，进给导轨7中间安装丝杆6,所述丝杆6上安装滑块8,所述滑块8根据丝杆6的转动方向实现沿进给导轨7的前进和后退;所述步进电机3安装在安装架11后部，两侧分别安装联轴器9,所述步进电机3通过两侧的联轴器带动主动齿轮4转动;所述被动齿轮5与所述丝杆6连接，所述主动齿轮4带动所述被动齿轮5转动，从而带动所述丝杆6转动;所述轴承座1〇安装在安装架11上，支承所述联轴器9;所述切割进给机构通过所述步进电机3的控制，实现待切割钢管1两侧的所述滑块8沿所述进给导轨7的对称前进或后退。[0035]其中，本发明中的主动齿轮4和被动齿轮5都采用伞齿结构。[0036]切割进给时，启动步进电机3,带动联轴器9、主动齿轮4转动，通过主动齿轮4带动被动齿轮5旋转，通过被动齿轮5带动丝杆6旋转，滑块8即沿进给导轨7对称进给。切割退出时，步进电机3反向启动，滑块8S卩反向退回。[0037]图2示出了本发明的泥下切割机构俯视图，图3示出了泥下切割机构立面图。参照图2和图3,金钢链切割机构包括液压马达16、切割链13、驱动轮14、压轮15。驱动轮14安装在滑块8上，位于进给导轨7外侧，驱动轮14下安装液压马达16,切割链13环向安装在驱动轮14上，压轮I5安装在所述环形切割链13外，液压马达16带动驱动轮14转动，驱动轮14带动切割链13开始转动，同时通过压轮15压紧切割链。[0038]切割作业时，启动液压马达16,带动驱动轮14转动，切割链13开始转动，由压轮15压紧切割链13。向前进给，切割链13贴紧待切割钢管1，开始切割作业。当压轮15磨损严重时，可不安装压轮15。[0039]本发明中，安装架下部安装有楔形定位销17,楔形定位销17插入定位孔20,用于所述安装架和锁紧机构的相对定位;安装架下部安装有锁紧销孔12,锁紧机构两臂上安装锁紧油缸22、楔块23,锁紧油缸22伸出带动楔块23插入锁紧销孔12,用于所述安装架和锁紧机构的相对固定。[0040]本发明中切割链采用金刚石串珠绳。[0041]图4示出了本发明的锁紧装置俯视图。参照图4,锁紧机构包括锁紧臂18、定位油缸19、锁紧油缸22、楔块23,锁紧臂18之间安装定位油缸19。其中，当定位油缸19缩回时，锁紧臂18抱紧待切割钢管1，实现锁紧；当定位油缸19伸出时，锁紧臂18松开。参照图4，安装架10上有定位孔20;参照图3,安装架11下有定位销17,当定位销17插入定位孔20时，切割装置位置固定。[0042]图5示出了本发明锁紧机构和安装架之间相对固定的机构立面图。参照图5，安装架11下有锁紧销孔12;锁紧机构下有锁紧油缸22、楔块23。当锁紧油缸22伸出时，楔块23插入锁紧销孔12，锁紧机构和安装架11相对固定；当锁紧油缸22缩回时，楔块23退出锁紧销孔12,锁紧机构和安装架11分离。[0043]本发明根据上述装置还提供了一种用于海洋废弃油井平台管拆除的泥下切割方法，包括以下步骤：[0044]步骤S1:在待切割钢管外安装保护罩，切割装置全部在所述保护罩内部作业；[0045]步骤S2:所述保护罩沿深度方向安装升沉导轨，所述保护罩在深度方向分节连接、加长，各机构沿升沉导轨滑动，进行沿待切割钢管的移动和定位；[0046]步骤S3:沿所述升沉导轨下放所述锁紧机构，到达指定深度后，开启定位油缸，带动锁紧臂，定位油缸缩回时，锁紧臂抱紧待切割钢管，实现锁紧;当定位油缸伸出时，锁紧臂松开；[0047]步骤S4:设置切割进给机构、金钢链切割机构，将切割进给机构、金钢链切割机构安装在安装架上；[0048]步骤S5:沿所述升沉导轨下放安装架，至定位销插入定位孔，启动锁紧油缸，带动楔块，锁紧油缸伸出时，楔块插入锁紧销孔，实现安装架与锁紧机构的相对固定;锁紧油缸缩回时，楔块退出锁紧销孔，实现安装架与锁紧机构分离；[0049]步骤S6:所述切割进给机构由步进电机驱动丝杆，带动滑块沿进给导轨前进或后退实现切割进给；当切割进给时，启动步进电机，带动联轴器、主动齿轮转动，通过被动齿轮带动丝杆旋转，滑块沿进给导轨对称进给；当切割退出时，步进电机反向启动，滑块反向退回；[0050]步骤S7:通过液压马达驱动金钢链切割机构，驱动轮带动切割链转动，对待切割钢管进行切割，压轮压紧切割链。[0051]本发明的技术方案使得切割装置沿待切割管下沉至指定深度，通过油缸锁紧，由金钢链切割钢管，进行水上控制，不使用潜水员水下作业，减少了水下作业风险;切割过程扰动小、无火花，对海洋污染很小，避免了油气燃爆的危险;切割费用小，耗时短，具有良好的经济效益。[0052]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。

权利要求：1.一种用于海洋废弃油井平台管拆除的泥下切割装置，其特征在于，包括保护罩、切割进给机构、金钢链切割机构、锁紧机构、安装架，所述保护罩安装在待切割钢管外，所述保护罩内侧安装有升沉导轨;所述锁紧机构设置有定位孔;所述切割进给机构和所述金钢链切割机构安装在所述安装架上,所述安装架下部设置定位销，通过所述定位销插入锁紧机构上的定位孔实现与锁紧机构的相对定位;所述锁紧机构与所述安装架均通过升沉导轨沿所述保护罩上下滑动。2.根据权利要求1所述的一种用于海洋废弃油井平台管拆除的泥下切割装置，其特征在于，所述安装架有两臂分别位于待切割钢管两侧;所述切割进给机构包括步进电机、主动齿轮、被动齿轮、丝杆、进给导轨、滑块、联轴器、轴承座;所述进给导轨对称安装在所述安装架两臂上，进给导轨中间安装丝杆，所述丝杆上安装滑块，所述滑块根据丝杆的转动方向实现沿进给导轨的前进和后退;所述步进电机安装在安装架后部，两侧分别安装联轴器，所述步进电机通过两侧的联轴器带动主动齿轮转动;所述被动齿轮与所述丝杆连接，所述主动齿轮带动所述被动齿轮转动，从而带动所述丝杆转动;所述轴承座安装在安装架上，支承所述联轴器;所述切割进给机构能够通过所述步进电机的控制，实现待切割钢管两侧的所述滑块沿所述进给导轨的对称前进或后退。3.根据权利要求1所述的一种用于海洋废弃油井平台管拆除的泥下切割装置，其特征在于:所述安装架的两臂下各安装有两个锁紧销孔，用于与锁紧机构的相对固定。4.根据权利要求2所述的一种用于海洋废弃油井平台管拆除的泥下切割装置，其特征在于:所述金钢链切割机构包括液压马达、切割链、驱动轮、压轮;所述驱动轮安装在所述滑块上，位于所述进给导轨外侧;所述驱动轮下安装液压马达;所述切割链环向安装在驱动轮上;所述压轮安装在所述滑块上，位于所述切割链外侧;所述液压马达带动驱动轮转动，驱动轮带动切割链开始转动，同时通过所述压轮压紧所述切割链。5.根据权利要求1所述的一种用于海洋废弃油井平台管拆除的泥下切割装置，其特征在于:所述锁紧机构包括锁紧臂、定位油缸、锁紧油缸、楔块，所述锁紧臂有两个，分别位于待切割钢管两侧，所述锁紧臂之间安装定位油缸，所述定位油缸驱动所述锁紧臂，抱紧或松开待切割钢管;所述锁紧油缸有两个，分别安装在所述锁紧臂下，所述锁紧油缸驱动所述楔块，插入所述安装架下的锁紧销孔，将安装架固定在锁紧机构上。6.根据权利要求1所述的一种用于海洋废弃油井平台管拆除的泥下切割装置，其特征在于:所述保护罩由两个半圆形钢管螺栓或卡扣联接，所述保护罩的直径根据待切割钢管直径确定。7.根据权利要求3所述的一种用于海洋废弃油井平台管拆除的泥下切割装置，其特征在于:所述安装架下部安装有楔形定位销，所述锁紧机构上设置有定位孔，所述定位销插入所述定位孔，用于所述金钢链切割机构的定位。8.根据权利要求1所述的一种用于海洋废弃油井平台管拆除的泥下切割装置，其特征在于:所述切割链是金刚石串珠绳。9.根据权利要求2所述的一种用于海洋废弃油井平台管拆除的泥下切割装置，其特征在于:所述主动齿轮与所述被动齿轮为伞齿。10.—种利用权利要求1-9任一项所述的泥下切割装置进行切割的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1:在待切割钢管外安装保护罩，切割装置全部在所述保护罩内部作业；步骤S2:所述保护罩沿深度方向安装升沉导轨，所述保护罩在深度方向分节连接、加长，各机构沿升沉导轨滑动，进行沿待切割钢管的移动和定位；步骤S3:沿所述升沉导轨下放所述锁紧机构，到达指定深度后，开启定位油缸，带动锁紧臂，定位油缸缩回时，锁紧臂抱紧待切割钢管，实现锁紧；当定位油缸伸出时，锁紧臂松开；步骤S4:设置切割进给机构、金钢链切割机构，将切割进给机构、金钢链切割机构安装在安装架上；步骤S5:沿所述升沉导轨下放安装架，至定位销插入定位孔，启动锁紧油缸，带动楔块，锁紧油缸伸出时，楔块插入锁紧销孔，实现安装架与锁紧机构的相对固定;锁紧油缸缩回时，楔块退出锁紧销孔，实现安装架与锁紧机构分离；步骤se:所述切割进给机构由步进电机驱动丝杆，带动滑块沿进给导轨前进或后退实现切割进给；当切割进给时，启动步进电机，带动联轴器、主动齿轮转动，通过被动齿轮带动丝杆旋转，滑块沿进给导轨对称进给;当切割退出时，步进电机反向启动，滑块反向退回；步骤s7:通过液压马达驱动金钢链切割机构，驱动轮带动切割链转动，对待切割钢管进行切割，压轮压紧切割链。

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