[发明专利]一种基于电弧切割的深水套管切割装置

说明书

技术领域

本发明属于石油钻采设备技术领域，涉及一种基于电弧切割的深水套管切割装置。

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，现有的技术手段与十年前差别不大，而且存在许多不足之处。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，本发明涉及一种基于电弧加工的深水废弃油井套管切割工具，利用电加工技术中的电弧加工效率高、切削力小、可加工特硬、超强、高韧性等难加工材料的特点，将其引入套管切割中，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基于电弧切割的深水套管切割装置，实现对深水套管的高效电弧切割。

本发明的原理：所发明的基于电弧切割的深水套管切割装置主要由钻杆1、井口悬挂器2、旋转电机3、上扶正器4、贮带筒5、电极送进机构6、带状工具电极7、下扶正器8和导向机构9组成。切割作业过程是：先在作业平台上用钻杆把本发明的切割装置下入到井下套管指定的位置，下到预定深度后，井口悬挂器坐落在井口头上，与井口头固定连接，上、下扶正器支撑打开并胀紧于套管的内壁上，使整个切割装置与套管对中，切割时，将脉冲电源的两极分别接到套管和工具电极上，在伺服电机的控制下，由电极送进机构送进工具电极，当工具电极与套管之间的距离达到电弧放电所需要的距离后，在工具电极的端部与套管间产生电弧放电，放电时的高温和高压作用会融化和剥蚀套管，工具电极在被连续送进的同时，又在旋转电机的带动下作旋转运动，在这两种运动的综合作用下，便可以完成套管的电弧切断作业。

本发明具有以下优点：

1.采用电加工中的电弧切割技术，具有加工效率高，切削力小的优点，能避免对海洋环境产生污染。

2.采用柔性工具电极送进机构，加工过程中可实现工具损耗的在线补偿，可避免机械切割因刀具磨损，一次切割作业需要多次起下作业更换刀具的问题，可节省作业时间和作业成本。

3.采取平台上与井下控制相结合的方式，使机构的设计大大简化，提高了整个切割装置的可靠性。

附图说明

图1是本发明的基于电弧切割的深水套管切割装置的结构示意图。

具体实施方式

参见图1。本发明的基于电弧切割的深水套管切割装置主要由钻杆1、井口悬挂器2、旋转电机3、上扶正器4、贮带筒5、电极送进机构6、带状工具电极7、下扶正器8和导向机构9组成。

钻杆1穿过井口悬挂器2与深水套管切割装置相连，通过钻杆1把深水套管切割装置送入到井下的切割位置；当深水套管切割装置被送入到预定的深度后，井口悬挂器2锁紧在井口头上；旋转电机3的轴与电极送进机构6相连，带动电极送进机构6作旋转运动，以实现360°对套管的切割；上扶正器4和下扶正器8通过中心孔安装在深水套管切割装置的旋转轴上，在深水套管切割装置被下入的过程中上扶正器4和下扶正器8的支撑轮与套管内壁相接触，避免该装置与套管内壁发生碰撞，保证其顺利进入套管内，当深水套管切割装置被送入到预定的深度后，上扶正器4和下扶正器8在其上锁紧结构的作用下胀紧于套管的内壁上，以保证切割装置的对中性；贮带筒5用于贮存电弧切割用的带状工具电极；电极送进机构6用于自动伺服送进电弧切割用的带状工具电极7；导向机构9，主要起导向作用。切割时，将脉冲电源的两极分别接到套管和工具电极上，在伺服电机的控制下，由电极送进机构送进工具电极，当工具电极与套管之间的距离达到电弧放电所需要的距离后，在工具电极的端部与套管间产生电弧放电，放电时的高温和高压作用会融化和剥蚀套管，工具电极在被连续送进的同时，又在旋转电机的带动下作旋转运动，在这两种运动的综合作用下，便可以完成套管的电弧切断作业。