[发明专利]适用于易燃易爆环境的浆体射流切割系统及方法

说明书

本发明提供了一种适用于易燃易爆环境的浆体射流切割系统及方法，所述浆体射流切割系统包括液箱、高压泵、安全阀、控制柜、单向阀、磨料混合装置、以及喷嘴，所述高压泵通过第一管线从液箱中吸取液体，并通过第二管线向磨料混合装置提供高压液流；单向阀设置在第二管线上并仅朝向磨料混合装置单向开启；安全阀设置在第二管线上以起到限压保护作用；磨料混合装置将存储的磨料与高压液流混合后提供至喷嘴。本发明能够适用于各种易燃易爆环境下的便携、移动式切割作业，尤其适用于对油气田中的井口装置、油气管道、输气管道的防燃防爆切割作业，且能够减少切割时的能量损失，提升了切割效率，同时因空气隔绝能从根本上杜绝爆燃的发生。

技术领域

本发明涉及水力切割技术领域，尤其适用于诸如油气井井口等易燃易爆环境下的水力切割作业。

背景技术

井口采油(气)树是油气井安全开采的关键装置。国内如川渝、长庆等油气田开发较早，许多已进入中老年阶段，井口闸阀锈蚀、无法开关的情况普遍存在，井内压力不明，严重威胁周边人民群众生命财产安全，部分井口装置需切割后才能进行更换。目前常用的引射射流切割工艺工作原理是：将水与磨料预先混合，再加压至200～400MPa的压力，使水和磨料产生巨大的动能，送至很小的喷嘴中，形成水力切割。此种工艺中射流组分为95％的空气、4％的水、1％的磨料，水与磨料先混合再增压的方式相比单纯将水增压至同等压力的方式，对水力切割增压系统要求较高，能量损耗较大，同时水与磨料预先混合伴随着空气介入，切割易燃易爆的物体如带压的石油天然气管道时，高压对金属的冲击加上空气的存在，可能导致爆燃等恶劣事故发生。

于2014年6月11日公开的名称为《水射流切割机》、公开号为CN103846809A的中国发明专利申请公开了一种水射流切割机。该装置采用超厚的Y轴横梁，大大降低了横梁的变形量，采用航空铝材进行加工的横梁，不易弯曲，即增加了横梁的稳定性，又节约了因横梁弯曲维修的成本。选用直线导轨进行传动，提高了设备的直线度，保证了设备的精度。

于2016年7月13日公开的名称为《一种分体式磨料水射流切割设备》、公开号为CN105751079A的中国发明专利申请公开了提供一种效率高，连续供砂，可在水下和陆上不间断工作，且能分体组合安装，能起到快速应急作用的分体式磨料水射流切割设备。针对目前的磨料水射流切割设备大多是把储料罐、动力系统和吸水泵组装在一起，形成框架结构，导致设备的体积大、重量重、移动不方便，不能起到应急抢险的作用，且切割头部分不能在水下安装使用，不能实现连续加砂不间断工作，从而降低了工作效率，在水力压裂、水射流切割等行业中，可能会由于中途暂停而导致工艺失败。

于2016年9月21日公开的名称为《一种高压精细射流切割系统》、公开号为CN105945735A的中国发明专利申请公开了一种高压精细射流切割系统。该系统在原有基础上另外安装有第二水箱，且第二水箱内安装有过滤装置，将用于射流装置工作的液体进行充分过滤，将液体内的悬浮物以及水垢完全过滤掉，避免了射流装置的堵塞，第一水箱安装有真空泵，可对第一水箱内的液体进行真空处理，液体内的空气由真空泵排出，完成真空处理工作的液体通过高压管道送达切割装置，该发明设计合理，工作稳定，可大力推广。

于2019年3月19日公开的名称为《一种便携式射流切割装置》、公开号为CN109483406A的中国发明专利申请公开了一种小型轻质化的便携式射流切割装置，其布局设计合理、体积小，重量轻。

于2019年5月14日公开的名称为《一种水射流切割喷头、水射流切割设备及方法》、公开号为CN109746841A的中国发明专利申请公开了一种水射流切割喷头、水射流切割设备及方法，以解决现有技术中存在的螺栓切割作业过程中效率极其低下的技术问题。

发明人经分析发现，上述已公开及正在申请的专利针对切割装置强度、精度、轻便性等进行了设计，提升了水力切割装置的轻便性和多功能性，但均未针对易燃易爆环境如井口装置、油气管道的切割环境进行发明设计，导致其在易燃易爆环境中使用会引发极大的安全隐患，而在油气田开发领域，大量的井口装置、油气管道亟需进行切割以解决生产难题。