专利名称：一种深水油井套管电弧切割工具电极送进机构的制作方法
一种深水油井套管电弧切割工具电极送进机构技术领域
本发明属于石油钻采设备技术领域，涉及一种深水油井套管电弧切割工具电极送进机构。
背景技术：
按照相关法律法规，海上平台的作业寿命到期后，如果没有其它用途，必须进行废弃拆除。这就需要有专门的水下切割回收工具由专门的作业人员去作业。在海洋平台的拆除中，可以用于水下套管切割比较成熟的技术主要有聚能切割、化学喷射切割、磨料水射流切割和机械切割。
聚能切割技术主要是靠炸药爆破的破坏作用将套管炸断，断口极不规则，炸药的用量不容易控制，还会危及到周围的海洋生物，造成环境污染。因此这种方法的成功率极低，不建议在海底套管的切割中使用。化学喷射切割是利用切割工具内的化学药剂发生反应，产生高温高压的化学腐蚀剂，将管柱割断，此方法随着环保严格要求早就被各国政府所禁止。磨料水射流技术是将一定粒度的磨料粒子(石英砂、石榴石、碳化硅等)混合到高压水射流当中，利用高速磨料颗粒的硬度和动能冲蚀材料表面，实现对套管的切割。该技术对切割系统的密封性要求很高，喷射时需要有合适的射流速度；而且喷嘴的磨损比较快，需要不断更换。这些因素都限制了该切割技术在海底套管切割中的使用。机械切割是一种比较传统的套管切割方法，现有的技术手段同十年前差别不大，机械割刀对于切割单层套管效益还是比较明显的，但是对于多层管柱不同心，切割效率就比较低，而且切割过程中振动比较大，刀具容易发生偏心。针对传统的切割技术存在的缺陷，将电弧切割技术引入套管切割中。电弧切割具有效率高、切削力小、可加工特硬、超强、高韧性等难加工材料的特点，可实现海底套管的高效切割，目前国内外尚未见报道。发明内容
本发明的目的是提供一种深水油井套管电弧切割工具电极送进机构，实现深水废弃油井套管电弧切割工具电极的自动伺服进给，使电弧放电切割过程稳定持续地进行。
本发明的原理所发明的深水油井套管电弧切割工具电极送进机构主要由带状工具电极1、外圆弧导向轮组2、内圆弧导向轮组3、外直线导向轮组4、内直线导向轮组5、工具电极固定螺栓6、滑块7、丝杠螺母8、滚珠丝杠9、联轴器10和伺服电机11组成。电弧切割作业时，由伺服电机11通过联轴器10驱动滚珠丝杠9旋转，带动丝杠螺母8移动，滑块 7与丝杠螺母8固定在一起，随丝杠螺母8 —起上下移动，带状工具电极1通过螺栓6固定在滑块上与滑块一起做伺服进给运动，带状工具电极1沿由外、内直线导向轮组4、5和外、 内圆弧导向轮组2、3组成的直线与圆弧导向段向被切套管送进。在脉冲电源的作用下，带状工具电极1与被切套管间产生电弧放电，由放电时产生的高温和高压作用对套管进行切割。
本发明有以下优点
1.采用带状工具电极便于电极的导向结构的设计，其切缝窄，可较大地提高切割速度。
2.采用伺服电机驱动送进带状工具电极，其伺服送进过程稳定，可有效地提高电弧放电切割的稳定性。
3.结构简单、紧凑。
图1是本发明的深水油井套管电弧切割工具电极送进机构的结构示意图。
具体实施方式
参见图1。本发明的深水油井套管电弧切割工具电极送进机构主要由带状工具电极1、外圆弧导向轮组2、内圆弧导向轮组3、外直线导向轮组4、内直线导向轮组5、工具电极固定螺栓6、滑块7、丝杠螺母8、滚珠丝杠9、联轴器10和伺服电机11组成。
伺服电机11的旋转轴通过联轴器10与滚珠丝杠9相连，伺服电机11带动滚珠丝杠9作伺服旋转运动；滚珠丝杠9旋入丝杠螺母8中，由滚珠丝杠9的正反向旋转作用驱动丝杠螺母8上下移动；滑块7与丝杠螺母8固定在一起，随丝杠螺母8 一起上下移动；工具电极固定螺栓6把带状工具电极1固定在滑块7上；外直线导向轮组(4)和内直线导向轮组(5)都是由直径相同的滚轮组成，外直线导向轮组⑷和内直线导向轮组(5)的中心沿两条平行直线安装，两条直线间的距离为滚轮直径加上带状工具电极(1)的厚度，用于带状工具电极1经过直线段时的导向；外圆弧导向轮组⑵和内圆弧导向轮组⑶都是由直径相同的滚轮组成，外圆弧导向轮组( 和内圆弧导向轮组(3)的中心沿两条平行的同心圆安装，两条同心圆圆周间的距离为滚轮直径加上带状工具电极(1)的厚度，由外圆弧导向轮组⑵和内圆弧导向轮组(3)组成的两条平行同心圆间的中心线同由外直线导向轮组 ⑷和内直线导向轮组(5)组成的两条平行直线间的中心线相切安装，用于带状工具电极1 经过圆弧段的导向；带状工具电极1通过工具电极固定螺栓6固定在滑块7上。电弧切割时，由伺服电机(11)通过联轴器(10)、驱动滚珠丝杠(9)、带动丝杠螺母(8)和滑块(7)带动带状工具电极(1)作伺服送进运动，由带状工具电极(1)与套管间电弧放电时产生的高温和高压作用进行切割作业。
权利要求
1.一种深水油井套管电弧切割工具电极送进机构，它包括带状工具电极(1)、外圆弧导向轮组⑵、内圆弧导向轮组⑶、外直线导向轮组⑷、内直线导向轮组(5)、工具电极固定螺栓(6)、滑块(7)、丝杠螺母(8)、滚珠丝杠(9)、联轴器(10)和伺服电机(11)，其特征在于伺服电机(11)的旋转轴通过联轴器(10)与滚珠丝杠(9)相连，伺服电机(11)带动滚珠丝杠(9)作伺服旋转运动，滚珠丝杠(9)旋入丝杠螺母⑶中，由滚珠丝杠(9)的正反向旋转作用驱动丝杠螺母(8)上下移动，滑块(7)与丝杠螺母(8)固定在一起，随丝杠螺母 (8) 一起上下移动，工具电极固定螺栓(6)把带状工具电极(1)固定在滑块(7)上，由外直线导向轮组(4)和内直线导向轮组(5)构成直线段的导向结构，用于带状工具电极(1)经过直线段时的导向，由外圆弧导向轮组(2)和内圆弧导向轮组(3)构成圆弧段的导向结构， 用于带状工具电极(1)经过圆弧段时的导向，带状工具电极(1)通过工具电极固定螺栓(6) 固定在滑块(7)上，由伺服电机(11)通过滚珠丝杠(9)、丝杠螺母(8)和滑块(7)带动带状工具电极(1)作伺服送进运动，由带状工具电极(1)与套管间电弧放电时产生的高温和高压作用进行切割作业。
2.如权利要求1所述的深水油井套管电弧切割工具电极送进机构，其特征在于外直线导向轮组⑷和内直线导向轮组(5)都是由直径相同的滚轮组成，外直线导向轮组⑷ 和内直线导向轮组(5)的中心沿两条平行直线安装，两条直线间的距离为滚轮直径加上带状工具电极(1)的厚度。
3.如权利要求1所述的深水油井套管电弧切割工具电极送进机构，其特征在于外圆弧导向轮组( 和内圆弧导向轮组C3)都是由直径相同的滚轮组成，外圆弧导向轮组(2) 和内圆弧导向轮组(3)的中心沿两条平行的同心圆安装，两条同心圆圆周间的距离为滚轮直径加上带状工具电极(1)的厚度，由外圆弧导向轮组( 和内圆弧导向轮组C3)组成的两条平行同心圆间的中心线同由外直线导向轮组(4)和内直线导向轮组(5)组成的两条平行直线间的中心线相切安装。
全文摘要
本发明属于石油钻采设备技术领域，涉及一种深水油井套管电弧切割工具电极送进机构。它包括带状工具电极(1)、外圆弧导向轮组(2)、内圆弧导向轮组(3)、外直线导向轮组(4)、内直线导向轮组(5)、工具电极固定螺栓(6)、滑块(7)、丝杠螺母(8)、滚珠丝杠(9)、联轴器(10)和伺服电机(11)。电弧切割时，由伺服电机(11)通过联轴器(10)、驱动滚珠丝杠(9)、带动丝杠螺母(8)和滑块(7)带动带状工具电极(1)作伺服送进运动，由带状工具电极(1)与套管间电弧放电时产生的高温和高压作用进行切割作业。本发明具有结构简单、切割效率高等优点。
文档编号B23K9/013GK102513655SQ20111037169
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月14日 优先权日2011年11月14日
发明者刘增凯, 刘永红, 林荣桔, 王飞, 田晓洁, 蔡宝平 申请人:中国石油大学(华东)