本發(fā)明涉及一種無(wú)人船用配件，尤其是一種無(wú)人船用帶壓開(kāi)孔流體爆破裝置。

背景技術(shù)：

帶壓開(kāi)孔技術(shù)是指密閉狀態(tài)下，以機(jī)械切削方式在運(yùn)行管道上加工出圓形孔的一種作業(yè)技術(shù)，主要用于石油、化工、管道等行業(yè)。當(dāng)在役管線需要加裝支管時(shí)，或者因腐蝕穿孔跑冒滴漏人為損壞導(dǎo)致泄露時(shí)，采用管道帶壓開(kāi)孔封堵技術(shù)可以完成，然而很多場(chǎng)合需要采用液體對(duì)管線進(jìn)行爆破，如果結(jié)合帶壓開(kāi)孔技術(shù)，就不會(huì)影響管線的正常輸送，同時(shí)保證安全、高效、環(huán)保的完成爆破工作，由此，存在一種需求，即設(shè)計(jì)一種在特定的帶壓開(kāi)孔條件下無(wú)人船作業(yè)過(guò)程中的爆破器，針對(duì)特定工作環(huán)境和特定工作條件能更高效的完成既定管線作業(yè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種無(wú)人船用帶壓開(kāi)孔流體爆破器裝置，裝置由一個(gè)帶壓開(kāi)孔鞍形卡或T形座，一個(gè)鉆孔組件，一個(gè)流體爆破器組件和一個(gè)支撐框架組件組成。

優(yōu)選的，支撐框架組件包括一個(gè)直立框架，附加在一個(gè)用來(lái)在海底上垂直支撐直立框架的基礎(chǔ)上，支撐框架組件包括多個(gè)垂直腿，附加到基礎(chǔ)上為支撐框架組件提供支撐，還包括一個(gè)夾緊到管道上較低的管道夾鉗，管道夾鉗采用液壓控制，還包括一個(gè)垂直的引導(dǎo)元件。

優(yōu)選的，帶壓開(kāi)孔T形座是一個(gè)拼合夾具，具有從第一夾具向上延伸，尺寸和形狀用于連接鉆機(jī)組件的第一風(fēng)門(mén)，從第一風(fēng)門(mén)張開(kāi)一個(gè)角度設(shè)置的尺寸和形狀用于連接流體爆破器的第二風(fēng)門(mén)。

優(yōu)選的，帶壓開(kāi)孔T形座由無(wú)人船用遠(yuǎn)程操縱潛水器操縱，帶壓開(kāi)孔T形座用一個(gè)密封系統(tǒng)來(lái)密封拼合夾具的縱向連接處，連接處的接頭被無(wú)人船安裝的一系列螺柱和螺母夾緊，通過(guò)無(wú)人船用操作的密封激發(fā)系統(tǒng)由壓在管道上的附加密封進(jìn)行管道圓周向的密封，由無(wú)人船用壓力測(cè)試風(fēng)門(mén)確保鉆孔操作開(kāi)始前的密封完整性。

優(yōu)選的，鉆孔組件包括一個(gè)鉆床，鉆床采用液壓驅(qū)動(dòng)，包括一個(gè)組合的引導(dǎo)鉆和套式銑刀，引導(dǎo)鉆和套式銑刀用于保持和去除由套式銑刀切割下的試片，密封鉆床從而防止鉆孔中的壓力損失，鉆孔組件包括鉆頭導(dǎo)管，鉆床通過(guò)它延伸。

優(yōu)選的，鉆孔組件被安裝到一個(gè)帶壓開(kāi)孔T形座上的截?cái)嚅y上，截?cái)嚅y具有一個(gè)無(wú)人船用套爪接頭，允許帶壓開(kāi)孔鉆孔組件的快速安裝和去除，鉆孔組件通過(guò)一個(gè)壓力補(bǔ)償?shù)淖兯傧溥B接到鉆床實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)鉆和套式銑刀的自動(dòng)走刀，鉆孔組件的壓力被密封于管道內(nèi)，當(dāng)鉆床在管道上打出孔時(shí)，管道中的流體或材料通過(guò)截止閥和鉆床導(dǎo)管加壓到鉆孔組件的內(nèi)部。

優(yōu)選的，倒錐位于所述截止閥上方，為鉆孔組件在下降至帶壓開(kāi)孔T形座時(shí)提供引導(dǎo)，套爪接頭將鉆孔組件連接到帶壓開(kāi)孔T形座上，套爪接頭包括一個(gè)公頭和一個(gè)母頭，用于可釋放的互相配合，公頭位于倒錐里，母頭連接到鉆孔組件的鉆床導(dǎo)管的下端，套爪接頭的母頭上方安裝一個(gè)隔離閥，來(lái)阻止在鉆出孔后管道流體從鉆床導(dǎo)管和鉆孔組件泄漏。

在特定的帶壓開(kāi)孔條件下使用本發(fā)明所設(shè)計(jì)的無(wú)人船作業(yè)過(guò)程中的爆破器，針對(duì)特定工作環(huán)境和特定工作條件能更高效的完成既定管線作業(yè)。

根據(jù)下文結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)更加明了本發(fā)明的上述以及其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征。

附圖說(shuō)明

后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細(xì)描述本發(fā)明的一些具體實(shí)施例。附圖中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示了相同或類(lèi)似的部件或部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。本發(fā)明的目標(biāo)及特征考慮到如下結(jié)合附圖的描述將更加明顯，附圖中：

圖1是連接到海底管道的無(wú)人船用帶壓開(kāi)孔流體爆破器裝置的剖面圖；

圖2顯示了將一個(gè)支撐框架組件降至海底的視圖；

圖3是顯示將管道從海底提升的視圖；

圖4是顯示帶壓開(kāi)孔T形座的著陸的視圖；

圖5是夾緊到管道的帶壓開(kāi)孔T形座的視圖；

圖6是鉆孔組件著陸的視圖；

圖7是顯示無(wú)人船用流體爆破器組件著陸的視圖；

圖8是顯示裝配好的無(wú)人船用帶壓開(kāi)孔流體爆破器裝置的視圖；

圖9是顯示鉆孔組件和流體爆破其組件收回，管道放在海底的視圖；

圖10是收回支撐架組件的視圖。

具體實(shí)施方式

帶壓開(kāi)孔流體爆破器裝置，一般標(biāo)記為采用附圖標(biāo)記20，現(xiàn)將具體參考附圖描述。參考圖1和8，帶壓開(kāi)孔流體爆破器裝置20由一個(gè)帶壓開(kāi)孔鞍形卡或T形座22，一個(gè)鉆孔組件24，一個(gè)流體爆破器組件26和一個(gè)支撐框架組件28(圖8)組成。

參考圖2和8，支撐框架組件28包括一個(gè)直立的框架30，附加在一個(gè)用來(lái)在海底F上垂直支撐直立框架30的基礎(chǔ)32上。如圖2所示，支撐框架組件28可以包括多個(gè)垂直腿34，附加到基礎(chǔ)32上來(lái)給支撐框架組件28提供支撐。支撐框架組件28包括一個(gè)較低的管道夾鉗36來(lái)夾緊到管道P上。管道夾鉗36優(yōu)選液壓控制的。支撐框架組件28還包括一個(gè)垂直的引導(dǎo)元件38，其原因?qū)⒃谙旅娼忉?。需理解的是支撐框架組件28與買(mǎi)得到的支撐框架組件類(lèi)似。

參考圖1和5，帶壓開(kāi)孔T形座22是一個(gè)拼合夾具40和42，有一個(gè)從第一夾具42延伸向上，尺寸和形狀用于連接鉆孔組件24的第一風(fēng)門(mén)42a，以及從第一風(fēng)門(mén)42a張開(kāi)一個(gè)角度布置，尺寸和形狀用于連接流體爆破器26的第二風(fēng)門(mén)42b。優(yōu)選地，帶壓開(kāi)孔T形座22用來(lái)被遠(yuǎn)程操縱潛水器(無(wú)人船用)15操縱(圖3)。帶壓開(kāi)孔T形座22用一個(gè)密封系統(tǒng)來(lái)密封拼合夾具40和42的縱向連接處。這些接頭被無(wú)人船用15安裝的一系列螺柱和螺母夾緊。對(duì)管道P的圓周狀密封通過(guò)無(wú)人船用操作的密封激發(fā)系統(tǒng)被壓在管道P上的附加的密封(未顯示)實(shí)現(xiàn)。所有的密封在安裝過(guò)程中被永久的定位并且不需要進(jìn)一步的動(dòng)作來(lái)維護(hù)密封。優(yōu)選的，一個(gè)無(wú)人船用壓力測(cè)試風(fēng)門(mén)被提供來(lái)在鉆孔操作開(kāi)始前確保密封的完整性。

需要理解的是帶壓開(kāi)孔T形座22與商業(yè)可供的帶壓開(kāi)孔T形座相似。密封和夾緊配置沒(méi)有被改變。被加到帶壓開(kāi)孔T形座22上的一個(gè)特征是有用于連接流體爆破器26的第二個(gè)風(fēng)門(mén)42b。

參考圖1，鉆孔組件24包括一個(gè)鉆床44，是一個(gè)領(lǐng)域公認(rèn)的工具，有長(zhǎng)歷史的著陸和潛水輔助操作。鉆床44，優(yōu)選液壓驅(qū)動(dòng)的，包括一個(gè)組合的引導(dǎo)鉆和套式銑刀46。引導(dǎo)鉆和套式銑刀46有一個(gè)特別的專長(zhǎng)來(lái)保持和去除由套式銑刀46切割下的試片。這樣的鉆孔44在領(lǐng)域內(nèi)是公知的。鉆床44被密封防止鉆孔中的壓力損失。鉆孔組件24包括一個(gè)鉆床導(dǎo)管54，鉆床44通過(guò)它延伸。

參考圖1，鉆孔組件24被安裝到一個(gè)帶壓開(kāi)孔T形座上的截?cái)嚅y48，那里有一個(gè)無(wú)人船用套爪接頭52，允許帶壓開(kāi)孔鉆孔組件24的快速安裝和去除。一個(gè)無(wú)人船用帶壓對(duì)口在鉆孔操作過(guò)程中連接帶壓開(kāi)孔鉆孔組件24到無(wú)人船用的液壓系統(tǒng)。通過(guò)一個(gè)壓力補(bǔ)償?shù)淖兯傧?4a連接到鉆床44實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)鉆和套式銑刀46的自動(dòng)走刀。帶壓開(kāi)孔鉆和套式銑刀46如下面將解釋的切割出一個(gè)孔h到管道P?？椎某叽鐚⒁蕾囉诠艿乐睆胶土黧w爆破器軟管尺寸。鉆孔組件24的壓力被密封于管道P，因此當(dāng)鉆床46在管道P上打出孔h時(shí)，管道中的流體或材料通過(guò)截止閥48和鉆床導(dǎo)管54加壓到鉆孔組件24的內(nèi)部。

仍然參考圖1，一個(gè)倒錐50優(yōu)選的位于截止閥48上方，為鉆孔組件24在下降至帶壓開(kāi)孔T形座22時(shí)提供引導(dǎo)。優(yōu)選使用一個(gè)套爪接頭52來(lái)連接鉆孔組件24到帶壓開(kāi)孔T形座22上。套爪接頭52包括一個(gè)公頭52a和一個(gè)母頭52b用于可釋放的互相配合。套爪接頭是公知的裝置。優(yōu)選地，公頭52a位于倒錐50里，母頭52b連接到鉆孔組件24的鉆床導(dǎo)管54的下端。盡管沒(méi)有顯示，就在套爪接頭52的母頭52b上方很需要有一個(gè)隔離閥來(lái)阻止在鉆出孔h后管道流體從鉆床導(dǎo)管54和鉆孔組件24泄漏。

流體爆破器26是一個(gè)領(lǐng)域公知的概念，已經(jīng)被水管工人和陰溝管道清洗專業(yè)人員使用了很多年。一個(gè)在長(zhǎng)400英尺的軟管58上的專門(mén)的旋轉(zhuǎn)噴嘴56被引入到管道里來(lái)打碎并清除石蠟堵塞。軟管58通過(guò)一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的軟管繞盤(pán)60從用帶壓開(kāi)孔鉆之前鉆出的孔被推進(jìn)到管道里。一旦在管道里面，噴嘴56面向后方的射流(未顯示)拉著軟管58進(jìn)入管道，隨著噴嘴前進(jìn)穿過(guò)管道。當(dāng)噴嘴56到達(dá)堵塞物時(shí)，向前的移動(dòng)自動(dòng)停止直到足夠的材料被去除掉，允許噴嘴56前進(jìn)。從堵塞中間以一個(gè)很小的孔洞遂穿，由于切割射流幾乎是垂直于管道中線而被阻止。不采用向前的射流。噴嘴56有一個(gè)旋轉(zhuǎn)頭的特征(未顯示)，當(dāng)噴嘴56推進(jìn)時(shí)移動(dòng)堵塞材料徑向的出去到管道的壁面上。

如圖1所示，流體爆破器26包含在一個(gè)壓力容器62里，阻止了管道流體泄漏出系統(tǒng)。容器62與一個(gè)隔離閥64和一個(gè)無(wú)人船用操作的套爪接頭66配合。帶壓開(kāi)孔T形座22包括一個(gè)接頭67和一個(gè)截?cái)嚅y68用來(lái)快速簡(jiǎn)單的連接流體爆破器26。優(yōu)選采用一個(gè)倒錐7，0位于截?cái)嚅y68上方。套爪接頭66包括一個(gè)公頭66a和一個(gè)母頭66b用來(lái)互相可卸開(kāi)的配合。優(yōu)選的，公頭66a位于倒錐70里面，母頭66b連接到容器62的低端。一個(gè)高壓泵72，由無(wú)人船用驅(qū)動(dòng)，提供壓力至流體爆破器噴嘴56。過(guò)濾過(guò)的海水或其它流體爆破器外邊的流體被用作主要的堵塞清除流體。一個(gè)容器62外邊的無(wú)人船用操作接頭74允許使用外面提供的流體，例如柴油或溶劑，作為清除流體。液壓驅(qū)動(dòng)的軟管繞盤(pán)60有水平卷曲的能力，提供流體爆破器軟管58和噴嘴56的取回。無(wú)人船用可讀的壓力計(jì)和一個(gè)軟管測(cè)長(zhǎng)儀(未顯示)提供對(duì)水爆破操作的連續(xù)監(jiān)測(cè)。無(wú)人船用提供液壓流體到軟管繞盤(pán)60和泵72通過(guò)帶壓的對(duì)口連接。

用本發(fā)明的裝置去除一個(gè)海底管道中堵塞的操作如圖2-10所示并描述如下。插入點(diǎn)或帶壓開(kāi)孔T形座22的位置標(biāo)識(shí)在管道上，然后支撐框架28通過(guò)輔助船被降低到海底(圖2)。無(wú)人船用在支撐框架28被降下時(shí)對(duì)它引導(dǎo)并定位，從而管道夾鉗用一個(gè)自動(dòng)鎖住系統(tǒng)將自己附屬到管道P上。兩個(gè)附加的提升框架(未顯示)可以著陸在管道P上支撐框架28的兩側(cè)，來(lái)提供額外的對(duì)管道P的支撐從而減小或消除帶壓開(kāi)孔位置的彎曲應(yīng)力(圖3)。

無(wú)人船用給支撐框架28提供能量并提升框架，如果用的時(shí)候，提升管道P離開(kāi)海底(圖4)。每個(gè)框架被以足夠小的增量提起，防止在管道P上產(chǎn)生的額外應(yīng)力。當(dāng)管道P被提升到海底上方足夠高度時(shí)，無(wú)人船用對(duì)將要被帶壓開(kāi)孔T形座22遮蓋的管道表面進(jìn)行外觀檢查。無(wú)人船用根據(jù)需要使用水流清潔或線刷清掃管道P。無(wú)人船用然后使用一個(gè)操縱器夾持的測(cè)量工具來(lái)確認(rèn)管道P是足夠的圓和直，能提供不漏的密封。

如圖4所示，帶壓開(kāi)孔T形座22通過(guò)專門(mén)的支撐框架28被引導(dǎo)到管道P上。支撐框架28在管道P被從海底舉起之前放在管道P上。這種方法用來(lái)避免在部署中彎曲載荷不慎的被施加到管道P上。支撐框架28可以以附帶帶壓開(kāi)孔T形座的形式部署。依賴于安裝過(guò)程中的海里的情況和容器容量，帶壓開(kāi)孔T形座22可以單獨(dú)的部署也可以與支撐框架28配合部署在海底。對(duì)口引導(dǎo)被提供用于單獨(dú)部署。在帶壓開(kāi)孔流體爆破器(HTFP)的安裝和運(yùn)行中支撐框架28和綜合的帶壓對(duì)口T形座22提供了對(duì)管道P堅(jiān)固的支撐。

如果帶壓開(kāi)孔T形座22沒(méi)有帶著支撐框架28部署，它現(xiàn)在可以通過(guò)輔助船被降低并?？吭谥慰蚣?8。當(dāng)帶壓開(kāi)孔T形座22就位了，無(wú)人船用操作支撐框架28來(lái)提升管道P到帶壓開(kāi)孔T形座22的夾緊段。當(dāng)管道P與帶壓開(kāi)孔T形座22接觸時(shí)，無(wú)人船用操縱一個(gè)液壓閥來(lái)關(guān)閉管道P周?chē)腡形座加緊段。然后無(wú)人船用安裝并擰緊縱向的密封螺栓。當(dāng)這個(gè)完成的時(shí)候，無(wú)人船用激發(fā)圓周狀密封。然后無(wú)人船用連接到測(cè)試風(fēng)門(mén)來(lái)加壓到帶壓開(kāi)孔T形座22的內(nèi)部容積來(lái)確保帶壓開(kāi)孔T形座22密閉地連接到管道P。

當(dāng)帶壓開(kāi)孔T形座22和支撐框架28堅(jiān)定的固定到管道P，鉆床24被輔助船降下(圖6)。無(wú)人船用引導(dǎo)鉆床24到帶壓開(kāi)孔T形座22上的對(duì)口引導(dǎo)并設(shè)置套爪接頭52。無(wú)人船用打開(kāi)在帶壓開(kāi)孔T形座鉆孔風(fēng)門(mén)42a上的截?cái)嚅y48。無(wú)人船用連接一個(gè)帶孔對(duì)口液壓連接到鉆床并在管道P上鉆出直徑3英寸的孔。

在試片已經(jīng)被切割后，鉆孔電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，將鉆床和試片收回進(jìn)入鉆床本體。然后無(wú)人船用關(guān)閉帶壓開(kāi)孔鉆孔風(fēng)門(mén)42a上的截?cái)嚅y48。鉆床可以在這時(shí)候移走。

然后液體爆破器26和引導(dǎo)框架27被輔助船降低(圖7)。引導(dǎo)框架27被通過(guò)無(wú)人船用固定在帶壓開(kāi)孔T形座22和管道P上。然后流體爆破器26著陸在帶壓開(kāi)孔T形座22上并且無(wú)人船用設(shè)置套爪接頭66。然后無(wú)人船用能打開(kāi)帶壓開(kāi)孔T形座22上的截?cái)嚅y68和流體爆破器26上的隔離閥64。無(wú)人船用?？吭谝后w爆破器控制面板并連接到一個(gè)帶壓對(duì)口液壓供給(圖8)。采用軟管測(cè)長(zhǎng)器作為引導(dǎo)，無(wú)人船用操作軟管繞盤(pán)60來(lái)推進(jìn)軟管58穿過(guò)鉆床24鉆出的3英寸孔并進(jìn)入管道P。一個(gè)金屬引導(dǎo)保護(hù)軟管58不被孔的切割邊緣擦傷。當(dāng)軟管58進(jìn)入管道P內(nèi)2至3英尺，無(wú)人船用放置軟管繞盤(pán)60在自由線軸模式并打開(kāi)高壓泵74。然后流體爆破器噴嘴56推動(dòng)軟管58穿過(guò)管道P，在它前進(jìn)時(shí)去除石蠟阻擋塊。無(wú)人船用用軟管測(cè)長(zhǎng)器和壓力計(jì)監(jiān)視操作。一旦阻擋被清除掉或者最大管道長(zhǎng)度被延伸到，無(wú)人船用關(guān)閉高壓泵74并打開(kāi)軟管繞盤(pán)66來(lái)收回軟管58。當(dāng)軟管測(cè)長(zhǎng)儀顯示軟管58被完全收回時(shí)，無(wú)人船用關(guān)閉帶壓開(kāi)孔截?cái)嚅y68。管道P現(xiàn)在可以安裝管檢器來(lái)確認(rèn)堵塞被完全清除掉了。

一旦操作完成，無(wú)人船用關(guān)閉流體爆破器隔離閥64并釋放分別在流體爆破器26和帶壓開(kāi)孔鉆24上的套爪接頭66和52(圖9)。鉆床24和流體爆破器26通過(guò)輔助船被收回到水面(圖10)。帶有盲法蘭的特定套爪接頭通過(guò)輔助船被降下并被無(wú)人船用安裝在帶壓開(kāi)孔T形座截?cái)嚅y上。在外觀檢查后，無(wú)人船用可以拉動(dòng)釋放銷(xiāo)來(lái)從支撐框架28斷開(kāi)帶壓開(kāi)孔T形座22。然后無(wú)人船用操縱支撐框架28上的提升機(jī)構(gòu)來(lái)降下管道P到海底。一旦管道P安全的靜止在海底，無(wú)人船用可以拉動(dòng)每個(gè)管道夾鉗36上的兩個(gè)釋放銷(xiāo)來(lái)從管道上釋放支撐和提升框架28。支撐和提升框架現(xiàn)在可以被回收到輔助船上。管道P現(xiàn)在準(zhǔn)備好正常服務(wù)了。

需要理解帶壓開(kāi)孔流體爆破器裝置20的所有零件可以被潛水員或一個(gè)遠(yuǎn)程操縱潛水器(無(wú)人船用)操縱并且適合用在任何水深。帶壓開(kāi)孔流體爆破器裝置20的組裝零件可以從一個(gè)潛水員輔助船部署。帶壓開(kāi)孔流體爆破器裝置20單個(gè)的零件可以回收用于偶然的干預(yù)。帶壓開(kāi)孔流體爆破器裝置20包括了密封箱在開(kāi)孔和堵塞清洗操作過(guò)程中包含管道流體。截?cái)嚅y和隔離閥提供斷開(kāi)過(guò)程的最小流體損失。當(dāng)堵塞清除操作完結(jié)時(shí)，工具被回收到水面僅留下夾緊帶壓開(kāi)孔T形座22在管道P上。帶壓開(kāi)孔T形座22被與兩個(gè)無(wú)人船用操縱的截止閥裝配并且每個(gè)閥的出口安裝有盲法蘭。管道P回到正常運(yùn)行，當(dāng)帶壓開(kāi)孔T形座22在插入點(diǎn)密封住管道P。當(dāng)帶壓開(kāi)孔T形座22在位時(shí)，可以使用正常的管檢器操作。帶壓開(kāi)孔T形座密封的生命期望可以合理的預(yù)測(cè)為超過(guò)20年。

雖然本發(fā)明已經(jīng)參考特定的說(shuō)明性實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是不會(huì)受到這些實(shí)施例的限定而僅僅受到附加權(quán)利要求的限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解可以在不偏離本發(fā)明的保護(hù)范圍和精神的情況下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例能夠進(jìn)行改動(dòng)和修改。