[發(fā)明專利]液壓自旋進(jìn)水下帶壓雙鉆開孔裝置

有效

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• 申請日: 2016-08-31
• 公開（公告）號: CN106270641B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉新福;周超;劉春花;王德祥;王國棟;吳建軍
• 申請（專利權(quán)）人: 青島理工大學(xué)
• 主分類號: B23B41/08
• 分類號: B23B41/08;F16L41/04
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1.一種液壓自旋進(jìn)水下帶壓雙鉆開孔裝置，它與海底管道接入裝置有機結(jié)合，同時依據(jù)內(nèi)外雙層鉆頭、自動對中機構(gòu)、上下雙向鎖緊機構(gòu)、液壓多動力進(jìn)給機構(gòu)以及填料和迷宮多重密封技術(shù)實現(xiàn)水下海底管道的帶壓開孔，其特征在于：

一開孔總成；所述開孔總成的水下電機采用充水式高壓潛水異步電動機，聯(lián)軸套采用凸緣式分片構(gòu)造，而支撐筒則采用厚壁筒體；空心鉆桿采用空心管體，其上軸頭采用通孔管體，而下軸頭則采用盲孔管體，且下軸頭的下部加工有分層布置的方孔，上下軸頸的外壁均銑有沿圓周方向均勻排列的花鍵槽，各花鍵槽內(nèi)配置導(dǎo)向花鍵，軸身上連上軸頸而下接下軸頸；

一雙鉆刀具；所述雙鉆刀具采用內(nèi)外雙層同軸心布置的鉆頭，對海底管道實施先內(nèi)鉆定位和后外鉆開孔的帶壓雙鉆開孔作業(yè)，內(nèi)鉆頭采用長桿體，其上端的內(nèi)鉆接頭由方徑接頭和拱形接頭組成，鉆盤上連內(nèi)鉆接頭而下接鉆頭桿，鉆頭桿的桿壁上加工有鉆槽，鉆槽采用雙頭結(jié)構(gòu)，其槽線為沿內(nèi)鉆頭外環(huán)面展開的螺旋線，鉆頭桿垂直于鉆槽槽線的法面端面呈拱形，鉆頭桿底端鉆槽的兩槽壁上均加工有切削刃，沿切削方向的切削刃依次由主切削刃、切削面和副切削刃組成，主切削刃和副切削刃在切削面上的刃線交錯處加工有橫刃；外鉆頭采用扁平狀筒體，外鉆頭筒體的下端加工有沿圓周方向均勻布置的切削齒，切削齒的輪廓線采用組合曲線，同時外鉆頭筒體的外壁上加工有螺旋溝槽，各螺旋溝槽與切削齒交錯排列，螺旋溝槽外寬內(nèi)窄，且螺旋溝槽內(nèi)鉆有分層布置的圓孔；

一密封總成；所述密封總成依據(jù)填料和迷宮多重密封技術(shù)實現(xiàn)空心鉆桿的密封，并將密封盒的環(huán)腔分隔成上下兩個密封腔，下支座均勻分布于迷宮密封器中密封盤的外環(huán)面，密封盒采用長筒體，迷宮密封器采用上下雙層盤式迷宮密封，其密封盤的環(huán)腔內(nèi)壁加工有等間距分層排列的環(huán)形凹槽，同時密封環(huán)的外壁相同位置處設(shè)置同樣規(guī)格的環(huán)形凹槽，密封盤和密封環(huán)的各環(huán)形凹槽對稱布置并構(gòu)成分層的環(huán)形油腔，填料密封器采用圓盤式構(gòu)造；

一自對中器；所述自對中器依據(jù)上下同軸心布置的雙排列圓錐滾子軸承組成自動對中機構(gòu)而實現(xiàn)空心鉆桿旋進(jìn)過程中的自動對中，自對中器含有上下布置的兩個結(jié)構(gòu)和規(guī)格尺寸完全相同的單體，每列圓錐滾子軸承配置一個軸承端蓋，軸承端蓋的側(cè)端設(shè)有圓環(huán)形凸臺；對中本體采用圓盤式構(gòu)造，其中央鉆有軸承孔，該軸承孔呈圓柱形且內(nèi)嵌與之過盈配合的雙排列圓錐滾子軸承，對中本體中部的盤壁上車制有帶螺紋的注油孔并內(nèi)嵌入注油管，注油管采用環(huán)形管體并與注油塞進(jìn)行聯(lián)接；襯套的中部設(shè)置有臺肩，其環(huán)腔內(nèi)壁上鉆有等間距分層布置的盲孔并銑有沿圓周方向均勻布置的導(dǎo)向溝槽，上支座均勻分布于對中本體的外環(huán)面；

一雙向限位器；所述雙向限位器依據(jù)上下雙向鎖緊機構(gòu)實現(xiàn)鉆頭開孔過程中的自動雙向限位，限位本體采用圓柱形厚壁筒體，其筒壁上鉆有分層排列的柱形盲孔，每個柱形盲孔的底部加工有定位軸；鎖緊體配置于限位本體的各柱形盲孔內(nèi)，其限位銷采用階梯軸結(jié)構(gòu)，限位銷的滑移銷靠近基筒的端部設(shè)置鍥形坡口，滑移銷的外側(cè)端面采用拱形柱面，而其內(nèi)側(cè)端面與定位銷的截面變化處形成軸肩，共同定位貫穿其外的彈簧；基筒和滑移筒均采用長筒體構(gòu)造，滑移筒下部的筒壁上鉆有分層排列的圓形孔眼，基筒中上限位孔的孔壁上切有與上層限位銷相配合的鍥形坡口，同時其下限位孔的孔壁上切有與下層限位銷相配合的鍥形坡口，且基筒內(nèi)壁沿各上限位孔和下限位孔間的位置銑有滑移溝槽，各滑移溝槽的截面呈拱形；

一液壓進(jìn)給系統(tǒng)；所述液壓進(jìn)給系統(tǒng)依據(jù)液壓多動力進(jìn)給機構(gòu)和導(dǎo)向機構(gòu)完成雙鉆刀具的液壓自旋進(jìn)功能，它采用沿軸向均勻布置的四個獨立液壓缸，供油泵采用變排量柱塞泵，供油泵排出的液壓油流量可以從零無級調(diào)整至最大量，液壓油罐采用方形儲罐；

一開孔控制系統(tǒng)；所述開孔控制系統(tǒng)設(shè)置壓力安全閥用于密封總成超壓工況時的壓力及時釋放，并通過緊急關(guān)斷閥遠(yuǎn)程自動關(guān)閉并停止原有海底管道內(nèi)油氣的泄入。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓自旋進(jìn)水下帶壓雙鉆開孔裝置，其特征在于：所述開孔總成中水下電機的轉(zhuǎn)子采用永磁材料制造，且其定子電流的無功分量小；

所述開孔總成中空心鉆桿的外環(huán)面采用變截面階梯回轉(zhuǎn)面，上軸頭的外壁上銑有平鍵槽，而下軸頭的下端設(shè)置法蘭盤并通過緊定螺釘而下接雙鉆刀具，同時下軸頭下部的下層方孔兩側(cè)面鉆有拱形孔壁；上下軸頸的桿徑相等，而上軸頸的桿長則小于下軸頸的桿長，且下軸頸的桿長大于雙鉆刀具液壓自旋進(jìn)運動的進(jìn)程，同時軸身的桿徑與上下軸頭的桿徑相等；

所述開孔總成中各導(dǎo)向花鍵頂部的拱形柱面處于與空心鉆桿同軸心的同一圓柱面上。