海洋废弃设施排泥装置制造方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供海洋废弃设施排泥装置，固定支撑架用来吊挂支撑整个排泥系统，起吊缆绳一端连接排缆器，另一端固定在第一定滑轮上，第一定滑轮安装在支撑架上部，第二定滑轮固定在工作平台上，动滑轮与钢桩内排泥系统上端部连接，吸排泥系统的高压水泵和空压机放置于工作平台上，注水管连接入水口，注气管连接入气口，动力头带动钻头旋转，钻头采用刮刀钻头，用刮刀钻头将水下的泥沙钻开，同时高压水喷头喷水冲散钢桩壁上的泥沙，使泥沙与水充分混合，有高压气体经出气口压入排泥入口，再由排泥管排出钢桩。本发明通过气举式排泥装置将含有泥沙的固-液两相流吸排至钢桩外侧的内排泥方法，成本低，效率高，可靠性强，节省时间，经济环保。
【专利说明】海洋废弃设施排泥装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种海洋废弃设施拆除装置，具体地说是排泥装置。
【背景技术】
[0002]海洋废弃平台拆除工作是一项包含多种因素并且涉及多方面【技术领域】的综合性工程。钢桩导管架拆除作业一般不直接切除导管架，必须先进行排泥工作。海洋废弃设施维修及拆除的困难程度较高，拆除和维修作业成本高。如，曹妃甸I一6油田施工所使用的内排泥设备，排泥效率不闻。
[0003]目前，进行海洋废气设施拆除主要有内切割方式和外切割方式。采用外切割方式，在钢桩外部吹泥造坑，操作难度较大，危险性较高，施工工期较长。采用内切割的方式，钢桩内排出淤泥，内排泥工作量小，风险低。目前吸排泥设备排泥量小，排泥时间较长下放设备入钢桩时设备稳定性不足，水下钻头运转、高压水喷冲、气举排泥三个动作的高效协同作业能力以及适用性改良方面达不到实际作业时环境的要求，大大增加了海洋废弃设施维修及拆除的困难程度。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供增大排泥装置的内排泥量，提高排泥装置的工作时的稳定性的海洋废弃设施排泥装置。
[0005]本发明的目的是这样实现的:
[0006]本发明海洋废弃设施排泥装置，其特征是:包括固定支撑架、工作平台、钻杆、动力头、钻头，固定支撑架安装在工作平台上，钻杆为空心结构，钻杆的上端设置内螺纹，钻杆的下端设置外螺纹，钻杆与钻杆之间通过各自的内螺纹和外螺纹相连组成钻杆机构，钻杆机构穿过工作平台，钻杆机构里安装排泥出口管件，排泥出口管件的顶端与动滑轮相连并伸出至钻杆外部，动滑轮的上方设置第一定滑轮，工作平台上设置第二定滑轮，动滑轮、第一定滑轮、第二定滑轮缠绕起吊缆绳，起吊缆绳与排缆器相连并在排缆器的驱动下带动动滑轮上下移动，钻杆机构下方依次安装导气管件、排泥入口管件、入水装置、动力头，导气管件上设置入气口和排气管，排泥入口管件与排气出口管件相连通，排泥入口管件上设置排泥入口管，入水装置上设置入水口，动力头通过动力传输轴连接钻头，动力传输轴上设置喷头装置，喷头装置连通入水口，排气管和排泥入口管的端部分别设置排气口和排泥入口，排气口和排泥入口位于钻头上方。
[0007]本发明还可以包括:
[0008]1、钻杆机构上安装导向支撑装置，导向支撑装置为滑杆结构，滑杆结构端部为使导向支撑装置贴合钢桩壁的圆弧。
[0009]2、钻头米用刮刀钻头，钻头的刮刀片沿着钻头的旋转方向后倾25°。
[0010]本发明的优势在于:本发明通过提高注水泵压力打散桩内泥质，提高泥水的含泥量；利用钻头可有效排出海底泥沙，提高空压机供气量，可以提高泥水的排量；增加排泥管线管径，可以提高泥水的排量；增加排泥管线管径，可以提高泥水的排量；海洋废气设施排泥装置的钻头钻杆式吸排泥系统有效排出海底泥沙。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明结构总图；
[0012]图2为升降装置图；
[0013]图3a为挖钻式钢桩内排泥系统图a，图3b为挖钻式钢桩内排泥系统图b ；
[0014]图4为排泥出口管件与钻杆连接图；
[0015]图5为钻杆与导向支撑装置连接图；
[0016]图6为导向支撑装置与进气管件连接图；
[0017]图7为进气管件与排泥入口管件相连图；
[0018]图8为排泥入口管件与动力头连接图；
[0019]图9为动力头与动力杆连接图；
[0020]图10为喷头装置与动力杆连接图；
[0021]图11为钻头与喷头装置连接图；
[0022]图12为排泥出口管件视图；
[0023]图13a为钻杆剖视图，图13b为钻杆整体视图；
[0024]图14为导向支撑装置视图；
[0025]图15为导气管件视图；
[0026]图16为排泥入口管件视图；
[0027]图17为动力头视图；
[0028]图18为传输轴视图；
[0029]图19为喷头装置视图；
[0030]图20为钻头视图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图举例对本发明做更详细地描述:
[0032]结合图1?20，海洋废弃设施钢桩吸排泥装置结合导管架桩腿内部排泥的特点，采用液压钻头及高压水喷冲系统将泥沙与排泥用液体充分混合成为固-液两相流，然后通过气举式排泥装置将含有泥沙的固-液两相流吸排至钢桩外侧，从而实现钢桩内排泥。
[0033]海洋废弃设施排泥装置由四部分组成，升降装置、固定支撑架1、工作平台2和挖钻式钢桩内排泥系统。升降装置由起吊缆绳4、定滑轮3、定滑轮6和动滑轮5组成；挖钻式钢桩内排泥系统由排泥出口管件7、钻杆8、导向支撑装置9、导气管件10、排泥入口管件
11、动力头12、动力传输轴13、喷头装置14、钻头15、高压水泵、注水管件、空压机等部分组成。固定支撑架I用于安装导向装置、工作平台2和挖钻式钢桩内排泥系统。固定支撑架I用来吊挂支撑整个排泥系统，工作时由吊车将固定支撑架I吊至废弃钢桩上固定，固定支撑架I使整个装置工作时能够稳定的固定在钢桩上。固定支撑架I应具有一定高度，保证吸排泥系统有足够的空间下放到钢桩内，同时需要给工作平台2预留出一定高度的工作区域空间。固定支撑架I在设计时满足强度要求，保证支撑架横梁与滑轮连接处结构能承受吸排泥系统的重量。起吊缆绳4 一端连接排缆器，另一端固定在定滑轮3上，定滑轮3安装在支撑架I上部，定滑轮6固定在工作平台上，动滑轮5与挖钻式钢桩内排泥系统上端部连接，由排缆器牵引装置工作时收放绕过定滑轮3和定滑轮6的起吊缆绳4使动滑轮5上下移动，同时带动吸排泥系统在钢桩内上下移动。工作平台2的主要作用是使工作人员完成相应操作和维修排泥装置，由于钢桩存在一定的斜率，所以在工作平台2上加装安全护栏，以保护工作人员的安全，避免事故发生，另外挖钻式钢桩内排泥系统的高压水泵和空压机放置于工作平台2上。挖钻式钢桩内排泥系统是排泥装置的主要工作系统。排泥系统的钻杆8是尾部带有螺纹的钢管，且根据工作深度需要增加钻杆的数量，最上方的钻杆的尾部连接的是排泥出口管件7。钻杆类型选择多点式机锁杆为主要应用钻杆。钻杆8通过螺栓连接与导向支撑装置9的一端连接固定。导向支撑装置9支撑整个排泥系统在钢桩内的相对空间位置，防止钻头15、钻杆8、动力头10、排泥管件11、导气管件10与钢桩壁直接碰撞产生磨损。导向支撑装置9为滑杆结构用以克服钢桩斜率带来的影响。导向支撑装置9为滑杆结构，滑杆端部设计为圆弧使导向支撑装置贴合钢桩壁，增大与钢桩壁的接触面，减小摩擦力和排泥装置对钢桩壁的压强。导向支撑装置9的另一端与导气管件10的上端端固定连接，而导气管件10的下端与排泥管件11的上端连接。与排泥管件11下端相连接的是动力头12的上端，动力头12是排泥系统钻进工作的动力执行元件，动力头12提供旋转动力带动钻头15旋转钻进，并承受钻具的重量、工作冲击及加压钻进时的压力并完成接卸钻杆的动作。动力头12的动力通过动力传输轴13传递，动力传输轴13的外螺纹与喷头装置14的内螺纹形成一个固定连接，喷头装置14的另一端也是利用内螺纹与钻头15端部的外螺纹固定连接。钻头15是排泥系统完成切割任务主要工作元件。
[0034]钻机动力头12是整个排泥装置的核心部件，动力头12采用液压驱动形式。液压驱动形式与机械驱动、电气驱动等其他形式相比，有装置重量轻、体积小、结构紧凑等特点，容易实现自动控制和过载保护；能在大范围内实现无级调速及运动过程中的调速；可以实现远距离的动力传输。动力头12由两个液压马达分别驱动一个小齿轮，再由两个小齿轮共同驱动大齿轮以及与大齿轮装配在一起的传输轴13，进而能够将动力传送给钻头15完成工作任务。钻头15采用刮刀钻头。刮刀钻头适用范围广，能适用于绝大部分的地层，但是在漂石、硬基岩地层不能使用，刮刀片通过钻压和扭矩双重作用，沿螺旋线切入地层中，使岩石被刮挤和剪切最后破碎。刮刀钻头采用四翼刮刀钻头，为了便于岩屑的排除，刮刀片应该沿着钻头的旋转方向后倾25°。
[0035]海洋废弃设施钢桩吸排泥装置结合导管架桩腿内部排泥的特点，运用气举反循环理论，通过采用液压钻具将钢桩内的泥沙打碎并用高压水喷冲系统将泥沙与海水混合成为固-液两相流，向双层钻具内外管的空环注入高压气体，气体流到双层钻杆底部，经过压缩空气出口阀喷入内管，形成无数小气泡，气泡上下端面的压力差形成气举反循环的扬程提升能力讲钢桩内泥沙携带并推至桩外，实现排除泥沙的功能。效率高，成本低，无污染。
[0036]固定支撑架I用来吊挂支撑整个排泥系统，工作时由吊车将固定支撑架I吊至废弃钢桩上固定，固定支撑架I使整个装置工作时能够稳定的固定在钢桩上。起吊缆绳4 一端连接排缆器，另一端固定在定滑轮3上，定滑轮3安装在支撑架I上部，定滑轮6固定在工作平台上，动滑轮5与挖钻式钢桩内排泥系统上端部连接，由排缆器牵引装置工作时收放绕过定滑轮3和定滑轮6的起吊缆绳4使动滑轮5上下移动，同时带动吸排泥系统在钢桩内上下移动。吸排泥系统的高压水泵和空压机放置于工作平台2上，注水管连接入水口18，注气管连接入气口 16，动力头12带动钻头15旋转，钻头15采用刮刀钻头，用刮刀钻头将水下的泥沙钻开，同时高压水喷头喷水冲散钢桩壁上的泥沙，使泥沙与水充分混合，有高压气体经出气口 17压入排泥入口 19，再由排泥管排出钢桩。
【权利要求】
1.海洋废弃设施排泥装置，其特征是:包括固定支撑架、工作平台、钻杆、动力头、钻头，固定支撑架安装在工作平台上，钻杆为空心结构，钻杆的上端设置内螺纹，钻杆的下端设置外螺纹，钻杆与钻杆之间通过各自的内螺纹和外螺纹相连组成钻杆机构，钻杆机构穿过工作平台，钻杆机构里安装排泥出口管件，排泥出口管件的顶端与动滑轮相连并伸出至钻杆外部，动滑轮的上方设置第一定滑轮，工作平台上设置第二定滑轮，动滑轮、第一定滑轮、第二定滑轮缠绕起吊缆绳，起吊缆绳与排缆器相连并在排缆器的驱动下带动动滑轮上下移动，钻杆机构下方依次安装导气管件、排泥入口管件、入水装置、动力头，导气管件上设置入气口和排气管，排泥入口管件与排气出口管件相连通，排泥入口管件上设置排泥入口管，入水装置上设置入水口，动力头通过动力传输轴连接钻头，动力传输轴上设置喷头装置，喷头装置连通入水口，排气管和排泥入口管的端部分别设置排气口和排泥入口，排气口和排泥入口位于钻头上方。
2.根据权利要求1所述的海洋废弃设施排泥装置，其特征是:钻杆机构上安装导向支撑装置，导向支撑装置为滑杆结构，滑杆结构端部为使导向支撑装置贴合钢桩壁的圆弧。
3.根据权利要求1或2所述的海洋废弃设施排泥装置，其特征是:钻头采用刮刀钻头，钻头的刮刀片沿着钻头的旋转方向后倾25°。
【文档编号】E21B41/00GK104005731SQ201410174674
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】王钢, 王勇鹏, 朱新波, 徐彪, 周刘川, 杨圣虎, 王盼, 于亚君 申请人:哈尔滨工程大学