专利名称：一种环桩喷冲成坑装置及其使用方法
技术领域：
本发明属于海上石油开发安全环保领域，用于开发一种环桩喷冲成坑装置。
背景技术：
随着海上油田开发的不断深入，部分拉油生产平台已转为卫星平台，其原来的火炬桩及栈桥支撑桩已失去作用。由于火炬桩及栈桥支撑桩上面未安装航标灯，尤其对夜间船舶航行影响较大，存在船舶碰撞火炬桩的安全隐患。若在火炬桩安装了航标灯，工作人员攀登火炬桩进行维修较困难，需要浮吊船舶配合，受气象影响，不能及时恢复损坏的航标灯，也会存在较大的安全隐患。按照《海洋石油弃井作业管理规则》等法规的要求，需要对废弃的火炬桩及栈桥支撑桩进行泥下拆除(不小于泥面下4m)。水下电氧切割长期应用在水下切割作业中，技术成熟，施工费用较低。泥下切割必须预先除去拟切割桩柱海底以下周围的泥沙，提供水下切割需要的立体作业空间(类似环形空间)，满足作业人员泥下安全切割作业的要求。海底机械开挖4m以上的环形坑费时费力，且水下作业效率低下；直接喷冲排泥方法也难以奏效，坑深达到4米以上时坑壁泥沙难以维持。因此急需研制一种环桩喷冲成坑装置，为后续切割作业提供需要的泥面下作业空间。
发明内容
本发明的·目的是开发一种水上施工作业装置，用于泥下环桩喷冲成坑施工作业，为安全拆除废弃火炬桩、栈桥支撑桩等提供支持。其技术方案是:一种环桩喷冲成坑装置，包括两端开口的主桶体以及其内部固定的的导向结构、供水结构，供水机构上均布有多套水力旋转喷冲组件，其上安装多个喷嘴。导向机构用于实现主桶体套装在桩柱上，并实现定位；供水机构与外部的高压水源连接，为水力旋转喷冲组件提供动力。为提高装置的稳固性以及吊装的方便，主桶体的上端外部设有加强桶体，其上固定有吊耳。主桶体与加强桶体之间的连接方式可以通过竖向加强筋、水平加强环板连接，其中吊耳固定在水平加强环板上。导向结构为自上至下分布的多个，以使装置更加稳定、准确的套装在桩柱上。上述装置的使用方法为:用吊索将装置吊至桩柱上方，下放主桶体，导向结构穿过桩柱使得主桶体沿桩柱下沉至泥面；通过外接的泵组系统向供水机构内供入高压水流，各套水力旋转喷冲组件均在喷冲水流的反作用力下旋转，将其喷冲辐射范围内的泥沙冲走，桶体逐渐下沉至预定深度，即在桩柱和主桶体之间形成拆除桩柱作业需要的环形坑体空间。发明的有益效果:
(I)环桩喷冲成坑装置上设置了水力旋转喷冲组件，喷冲效率高，能耗低，施工时间短。(2)相比常规的海底挖坑方法，更强快速成坑和主桶体支撑泥沙护壁，可为泥下作业提供安全的作业空间。
图1为一种环桩喷冲成坑装置立面示意图，图2为A-A视图，图3为B-B视图，图4为C-C视图，图5为D-D视图。图中:
1、主桶体2、导向结构3、导向连接结构 4、水箱
5、加强桶体 6、竖向加强筋7、水平加强环板 8、供水管
9、吊耳10、水力旋转喷冲组件。
具体实施例方式现结合说明书附图，对本发明作进一步描述:
第一步:根据设计的环桩喷冲成坑装置的图纸及资料，加工主桶体1、导向结构2、连接结构3、水力旋转喷冲组件10、水箱4、加强桶体5等构件。第二步:将导向结构2通过连接结构3焊接固定在主桶体I内，导向结构2与连接结构3之间焊接，连接结构3与主桶体I之间焊接。第三步:将水箱4通过连接结构3焊接固定在主桶体I内。第四步:将6套或更多水力旋转喷冲组件10的顶部焊接固定在水箱4的底部，水力旋转喷冲组件10在水平面内围绕主桶体I的中心环向均布，水力旋转喷冲组件10上安装有多个喷嘴，应该使得旋转喷冲组件10上最外端的喷嘴接近主桶体I的底端内壁。
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第五步:在主桶体I的上端外部设置加强桶体5，主桶体I与加强桶体5之间通过竖向加强筋6、水平加强环板7焊接连接；然后在水平加强环板7上焊接吊耳9。上述环桩喷冲成坑装置的使用方法是:用运输船将环桩喷冲成坑装置运至待施工海区抛锚定位；通过连接在吊耳9上的吊索将主桶体I吊至水中需要拆除的桩柱的正上方；下放主桶体1，导向结构2穿过桩柱使得主桶体I沿桩柱下沉至泥面；通过外接的泵组系统向供水管8内供入高压水流，每套水力旋转喷冲组件10均在喷冲水流的反作用力下旋转，将其喷冲辐射范围内的圆形空间内的泥沙冲走，桶体逐渐下沉；待主桶体I沉至预定深度，停止喷冲作业，此时主桶体I的外桶壁起到支撑周围泥沙的作用，在桩柱和主桶体I之间形成了拆除桩柱作业需要的环形坑体空间。该环桩喷冲成坑装置可在桩柱和主桶体之间形成拆除桩柱作业需要的环形坑体空间，为后续切割作业提供需要的泥面下作业空间。
权利要求
1.一种环桩喷冲成坑装置，其特征是:包括两端开口的主桶体(1)以及其内部固定的的导向结构(2)、供水结构，供水机构上均布有多套水力旋转喷冲组件(10)，其上安装多个喷嘴。
2.根据权利要求书I所述的环桩喷冲成坑装置，其特征是:所述的主桶体(1)的上端外部设有加强桶体(5)，其上固定有吊耳(9)。
3.根据权利要求书2所述的环桩喷冲成坑装置，其特征是:所述的主桶体(1)与加强桶体(5)之间通过竖向加强筋(6)、水平加强环板(7)连接；所述的吊耳(9)固定在水平加强环板(7)上。
4.根据1-3任一权利要求所述的环桩喷冲成坑装置，其特征是:所述的导向结构为自上至下分布的多个。
5.权利要求1-4所述环桩喷冲成坑装置的使用方法，其特征是:用吊索将装置吊至桩柱上方，下放主桶体(I)，导向结构(2 )穿过桩柱使得主桶体(I)沿桩柱下沉至泥面；通过外接的泵组系统向供水机构内供入高压水流，各套水力旋转喷冲组件(10)均在喷冲水流的反作用力下旋转，将其喷冲辐射范围内的泥沙冲走，桶体逐渐下沉至预定深度，即在桩柱和主桶体(I)之间形成拆除桩柱作业需要的环形坑体空间。
全文摘要
本发明涉及一种水上施工作业装置，具体涉及一种用于喷冲成坑施工作业的环桩喷冲成坑装置，其包括两端开口的主桶体(1)以及其内部固定的的导向结构(2)、供水结构，供水机构上均布有多套水力旋转喷冲组件(10)，其上安装多个喷嘴。水上作业时，主桶体通过导向结构沿拟拆除的桩柱下沉至泥面；水力旋转喷冲组件在喷冲水流的反作用力下旋转，将泥沙冲走，桶体下沉，可在桩柱和主桶体之间形成拆除桩柱作业需要的环形坑体空间，为后续切割作业提供需要的泥面下作业空间。
文档编号E02F3/88GK103243754SQ20121002743
公开日2013年8月14日 申请日期2012年2月8日 优先权日2012年2月8日
发明者初新杰, 张爱恩, 高慧, 许凤雪, 王守成, 田海庆, 徐松森 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石化集团胜利石油管理局钻井工艺研究院