專利名稱：液壓式水下管道連接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石油鉆采行業(yè)海底管道對接技術(shù)中一種水下石油管道連接器，特別是一種能夠承受高溫高壓狀態(tài)下正常工作的液壓式水下管道連接器。
背景技術(shù)：
海洋油氣田離開陸地非常遙遠(yuǎn)，需要鋪設(shè)幾十公里甚至幾百公里的輸油管線作為運(yùn)輸系統(tǒng)，因此海底水下管道的連接技術(shù)成為了海洋石油開采中一個重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)海底管道對接技術(shù)中通常采用法蘭式連接，由潛水員在水下操作，但是由于潛水員下潛深度有限，只能在水下0-100米之間工作?，F(xiàn)今我國石油行業(yè)越來越走入深海，一般水深為400米左右，如果通過水下機(jī)器人代替潛水員工作，法蘭式對接方式對水下機(jī)器人來說顯得非常復(fù)雜繁瑣，需要花費(fèi)大量時間進(jìn)行調(diào)試，勞力傷財(cái)，大大增加了海洋石油行業(yè)的成本及工期。所以傳統(tǒng)法蘭式管道對接技術(shù)已經(jīng)無法滿足目前深海作業(yè)的需求。 另外，現(xiàn)有技術(shù)中的液壓鎖緊式管道連接器是一種立式管道連接器，其上下管道對接過程中雖然相對比較容易實(shí)現(xiàn)，但是也會出現(xiàn)磕碰現(xiàn)象，致使密封鋼圈在下入過程中被碰傷，嚴(yán)重影響管道對中連接的工作效率以及連接器的密封效果。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的缺陷，提供一種在海底作業(yè)時能夠方便使上、下連接法蘭的實(shí)現(xiàn)對中的液壓式水下管道連接器。本實(shí)用新型采用了下列技術(shù)方案解決了其技術(shù)問題一種液壓式水下管道連接器，包括上、下連接法蘭，該上連接法蘭的上端與一個一端連接管道的上法蘭相固定連接，該下連接法蘭的一端直接固定連接另一管道，上連接法蘭和下連接法蘭相對應(yīng)固定連接后，管道中孔呈密閉狀，其特征在于所述的上連接法蘭與一套設(shè)在其上的液壓缸體固定連接，該液壓缸體內(nèi)置有可沿液壓缸體內(nèi)壁上下滑動的環(huán)狀活塞，該液壓缸體內(nèi)壁上還置有一分隔圈，該分隔圈將筒體內(nèi)壁與活塞內(nèi)壁構(gòu)成的腔體一分為二成上腔體和下腔體，至少有兩塊受活塞上下運(yùn)動影響可沿法蘭徑向運(yùn)動鎖住或釋放上、下連接法蘭連接的卡牙均布在活塞外側(cè)四周，至少有一根拉桿其一端固定連接在活塞上，另一端穿越過上連接法蘭后固定連接拉環(huán)，上連接法蘭中孔的下部固定置有一導(dǎo)向環(huán)，該導(dǎo)向環(huán)下端長于上連接法蘭下端的上、下連接法蘭結(jié)合面，下連接法蘭中孔的上端內(nèi)壁置有一段內(nèi)徑上大下小的斜面，導(dǎo)向環(huán)外壁的上、下連接法蘭結(jié)合面處還固定置有一密封鋼圈。本實(shí)用新型提供的液壓式水下管道連接器安裝操作方便，其導(dǎo)向環(huán)能起到對中導(dǎo)向作用，有利于上、下連接法蘭一次性安裝連接到位，避免了下入過程出現(xiàn)磕碰現(xiàn)象，進(jìn)一步保護(hù)密封鋼圈在下入過程中不受損傷。本實(shí)用新型通過水下機(jī)器人(ROV)操作液壓動力單元(HPU)對各個工作油管接口的增壓泄壓，以實(shí)現(xiàn)連接器上、下連接法蘭的鎖閉與釋放。本實(shí)用新型通過在活塞上加裝提升拉桿，能夠清晰辨認(rèn)連接器的開合狀況，并可方便地吊裝連接器，而且在液壓動力裝置失效時，還可以通過上提拉桿將連接器打開，起到雙重保險作用。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)二次自鎖功能以前類似結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，在長時間的使用過程中，會存在卡牙松動從而出現(xiàn)泄漏的現(xiàn)象。本實(shí)用新型為了克服使用過程中的松動現(xiàn)象，設(shè)計(jì)了二次自鎖功能，首先液壓連接器鎖緊后環(huán)狀活塞與卡牙成4°夾角(通過試驗(yàn)取得經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù))，在此角度下，經(jīng)計(jì)算在承受額定工作壓力時，內(nèi)部受壓所產(chǎn)生的推力，分解到垂直方向的力不足以克服卡牙與環(huán)形活塞的自重及卡牙與環(huán)狀活塞之 間的摩擦力，因此卡牙在長時間的使用過程中一直處于鎖緊狀態(tài)，不會松開。其次在液壓連接器鎖緊后，液壓缸的上下兩個腔體出口都用盲堵堵住，當(dāng)內(nèi)部有壓力時，上、下連接法蘭受力作用于卡牙，卡牙受力向外張開，卡牙張開會造成環(huán)形活塞的上移，因?yàn)榇藭r上下腔體處于封閉狀態(tài)，環(huán)狀活塞的上移會造成上下腔體的壓力變化，限制了環(huán)形活塞的運(yùn)動，因此會形成自鎖，保持卡牙處于鎖緊狀態(tài)。本實(shí)用新型主要零部件采用抗腐蝕合金，并且表面進(jìn)行防腐PTFE涂層處理，能夠耐受海水及高溫油氣的腐蝕，增加了使用壽命。

圖I為本實(shí)用新型上、下連接法蘭呈打開狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型上、下連接法蘭呈閉合狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中卡牙的分布結(jié)構(gòu)示意圖。圖中各序號分別表示為I 一上連接法蘭；1. I 一上連接法蘭斜面凸臺；2 一下連接法蘭；2. I 一下連接法蘭斜面凸臺；2. 2 一下連接法蘭斜面；3 -螺栓螺母；4 -上法蘭；5 一液壓缸體；5. I 一分隔圈；5. 2 一上腔體；5. 3 一下腔體；6 —螺釘；7 —活塞；7· I —活塞側(cè)面；8 一卡牙；8. I 一卡牙側(cè)面；8. 2 一卡牙斜面缺口 ；9 —定位銷；10 —導(dǎo)向環(huán)；11 —密封鋼圈；12 —拉桿；13 —拉環(huán)；14 一工作油管接口插座支架；15 一上腔體工作油管接口插座；15· I 一管道；16 一下腔體工作油管接口插座；16· I 一管道；17 —密封鋼圈試壓油管接口插座；17. I —管道；18 —試壓插頭。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例以及附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。參照附圖，本實(shí)用新型包括一上連接法蘭I以及一下連接法蘭2。該上連接法蘭I的上端通過螺栓螺母3與一個一端連接海底輸油管道(圖中未畫出)的上法蘭4相固定連接，該下連接法蘭2的一端直接固定連接另一海底輸油管道(圖中未畫出)。如果上連接法蘭I和下連接法蘭2相對應(yīng)固定連接后，管道中孔應(yīng)該呈密閉狀。本實(shí)用新型將一液壓缸體5套設(shè)在上連接法蘭I外，并通過螺釘6固定連接。該液壓缸體5內(nèi)置有可沿液壓缸體5內(nèi)壁上下滑動的環(huán)狀活塞7，該液壓缸體5內(nèi)壁上還置有一分隔圈5. 1，該分隔圈5. I將筒體內(nèi)壁與活塞7內(nèi)壁構(gòu)成的腔體一分為二成上腔體5. 2(參見圖I)和下腔體5. 3 (參見圖2)。本實(shí)用新型至少置有兩塊卡牙8，該卡牙8受活塞7上下運(yùn)動影響可沿法蘭徑向運(yùn)動鎖住或釋放上連接法蘭I和下連接法蘭2的連接，并均布在活塞7外側(cè)的四周。請參見圖3，本實(shí)施例中所述的卡牙8為十八塊，每一塊卡牙8的一側(cè)置有一用來限定兩塊卡牙8之間間距的向外突出的定位銷9。本實(shí)用新型所述的活塞7其與卡牙8接觸的側(cè)面7. I為直徑由下而上逐漸減小的環(huán)狀斜面。所述的卡牙8其與活塞7接觸的一側(cè)面8. I置有與活塞7相對應(yīng)的斜面。本實(shí)用新型所述的卡牙8另一側(cè)置有能鎖扣住上連接法蘭I和下連接法蘭2的斜面缺口 8. 2，上連接法蘭I和下連接法蘭2外側(cè)也分別置有與卡牙8上斜面缺口 8. 2相對應(yīng)的斜面凸臺I. I和2. I。為使在海底作業(yè)時上、下連接法蘭能夠順利對中接入，避免出現(xiàn)磕碰現(xiàn)象，本實(shí)用新型在上連接法蘭I中孔的下部固定置有一導(dǎo)向環(huán)10，該導(dǎo)向環(huán)10下端向外延伸并長于上連接法蘭I下端的上、下連接法蘭2結(jié)合面，下連接法蘭2中孔的上端內(nèi)壁置有一段內(nèi)徑上大下小的斜面2. 2，導(dǎo)向環(huán)10外壁的上、下連接法蘭2結(jié)合面處還固定置有一密封鋼圈11。本實(shí)用新型至少將一根拉桿12的一端固定連接在活塞7上，其另一端穿越過上連接法蘭I后固定連接拉環(huán)13，所述的拉桿12上置有可識別活塞7高低的刻度。本實(shí)施例將兩根拉桿12對稱安置在活塞7上。本實(shí)用新型通過在活塞7上加裝的提升拉桿12，能夠清晰辨認(rèn)連接器的開合狀況，也可方便地吊裝連接器，而且在液壓動力裝置失效時，通過上提拉桿12可將連接器打開，起到雙重保險作用。本實(shí)用新型在液壓缸體5外固定置有工作油管接口插座支架14，該工作油管接口插座支架14上分別置有液壓缸上腔體工作油管接口插座15、下腔體工作油管接口插座16以及密封鋼圈試壓油管接口插座17，上腔體工作油管接口插座15通過管道15. I連通上腔體5. 2、下腔體工作油管接口插座16通過管道16. I連通下腔體5. 3，密封鋼圈試壓油管接口插座17通過管道17. I連通密封鋼圈試壓區(qū)域。以下簡述本實(shí)用新型的安裝及調(diào)試I、陸地上的安裝及調(diào)試。(I)將下連接法蘭2與管匯焊接。(2)更換連接器本體內(nèi)部的金屬密封圈，將上法蘭4與上連接法蘭I安裝在一起，然后吊起上連接法蘭1，通過機(jī)器人(ROV)攝像機(jī)觀察，與下連接法蘭2對中，慢慢下入合并。(3)將一端接好液壓動力單元(HPU)的試壓插頭18插入工作油管接口插座支架14的面板上下腔體工作油管接口插座16處(油腔下腔)，對其進(jìn)行注油，直到壓力達(dá)到1500PSI，卡牙8鎖緊，泄壓至O。(4)拔出試壓插頭18，將盲堵插頭插入面板上下腔體工作油管接口插座16與上腔體工作油管接口插座15處。(5)將試壓插頭18插入面板上密封鋼圈試壓油管接口插座17處(預(yù)密封測試口)，對其打壓500PSI，保壓5分鐘，確認(rèn)其密封性能。[0041]如果保壓成功，則拔出試壓插頭18，將盲堵插頭插入面板上密封鋼圈試壓油管接口插座17處，如保壓失敗，確認(rèn)高壓管線及外表面是否有泄漏，如有泄漏，更換管線，如無泄漏，則對面板上腔體工作油管接口插座15處打壓，將卡牙8張開，取出下連接法蘭2，并且更換密封鋼圈11，重新(I)、(2)、(3)、(4)步驟。(6)密封性能測試完成后，連接器就可以與管匯撬一同下海。2、水下安裝及調(diào)試。(I)水下機(jī)器人(ROV)攜帶吊鉤，帶入海底，將吊鉤掛在連接器提拉吊環(huán)13上，然后上浮水面。(2)水下機(jī)器人(ROV)攜帶液壓動力單元的試壓插頭18下潛至水下。(3)將試壓插頭18插入接口插座支架14面板試壓插頭18放置槽中(圖中未畫出)。 (4)將面板上腔體工作油管接口插座15處上的盲堵插頭拔出，插入放置槽中，將試壓插頭18插入面板上腔體工作油管接口插座15處，再拔下下腔體工作油管接口插座16處上的盲堵插頭，插入放置槽中，然后對其進(jìn)行打壓，壓力達(dá)到1500PSI停止打壓。(5)通過機(jī)器人(ROV)確認(rèn)卡牙8張開，當(dāng)卡牙8完全張開時，通過吊繩將連接器吊上工作船。(6)使用水槍將連接器外表及導(dǎo)向環(huán)10內(nèi)壁垃圾清理干凈，更換密封圈，將盲堵插入放置槽中與連接器一起下水。(7)將連接器重新吊入水中，機(jī)器人(ROV)在旁觀察(8)通過機(jī)器人(ROV)觀察連接器本體與下法蘭標(biāo)識，確認(rèn)連接器是否對中。(9)連接器對中后，機(jī)器人(ROV)將試壓插頭18重新插入面板下腔體工作油管接口插座16處，對其進(jìn)行注油，壓力為1500PSI，卡牙8鎖緊。然后泄壓，拔出試壓插頭18，將盲堵插頭插入下腔體工作油管接口插座16處。(10)然后將面板上密封鋼圈試壓油管接口插座17處的盲堵插頭拔出，放置在安置槽中，插上試壓插頭18對其進(jìn)行密封性能測試，壓力為500PSI，保壓15分鐘，如無泄露，則拔出試壓插頭18，重新?lián)Q上盲堵插頭。機(jī)器人(ROV)完成水下安裝，上浮水面。
權(quán)利要求1.一種液壓式水下管道連接器，包括上、下連接法蘭，該上連接法蘭的上端與一一端連接管道的上法蘭相固定 連接，該下連接法蘭的一端直接固定連接另一管道，上連接法蘭和下連接法蘭相對應(yīng)固定連接后，管道中孔呈密閉狀，其特征在于所述的上連接法蘭與一套設(shè)在其上的液壓缸體固定連接，該液壓缸體內(nèi)置有可沿液壓缸體內(nèi)壁上下滑動的環(huán)狀活塞，該液壓缸體內(nèi)壁上還置有一分隔圈，該分隔圈將筒體內(nèi)壁與活塞內(nèi)壁構(gòu)成的腔體一分為二成上腔體和下腔體，至少有兩塊受活塞上下運(yùn)動影響可沿法蘭徑向運(yùn)動鎖住或釋放上、下連接法蘭連接的卡牙均布在活塞外側(cè)四周，至少有一根拉桿其一端固定連接在活塞上，另一端穿越過上連接法蘭后固定連接拉環(huán)，上連接法蘭中孔的下部固定置有一導(dǎo)向環(huán)，該導(dǎo)向環(huán)下端長于上連接法蘭下端的上、下連接法蘭結(jié)合面，下連接法蘭中孔的上端內(nèi)壁置有一段內(nèi)徑上大下小的斜面，導(dǎo)向環(huán)外壁的上、下連接法蘭結(jié)合面處還固定置有一密封鋼圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種液壓式水下管道連接器，其特征在于所述的活塞其與卡牙接觸的側(cè)面為直徑由下而上逐漸減小的環(huán)狀斜面。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或者2所述的一種液壓式水下管道連接器，其特征在于所述的卡牙其與活塞接觸的一側(cè)面置有與活塞相對應(yīng)的斜面。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種液壓式水下管道連接器，其特征在于所述的卡牙另一側(cè)置有能鎖扣住上、下連接法蘭的斜面缺口，上、下連接法蘭外側(cè)也分別置有與卡牙上斜面缺口相對應(yīng)的斜面凸臺。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種液壓式水下管道連接器，其特征在于所述的卡牙為十八塊，均布在活塞外側(cè)四周，每一塊卡牙的一側(cè)置有一用來限定兩塊卡牙之間間距的向外突出的定位銷。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種液壓式水下管道連接器，其特征在于液壓缸體外固定置有工作油管接口插座支架，該工作油管接口插座支架上分別置有液壓缸上、下腔體工作油管接口插座以及密封鋼圈試壓油管接口插座，上、下腔體工作油管接口插座分別通過各自的管道連通上、下腔體，密封鋼圈試壓油管接口插座通過管道連通密封鋼圈試壓區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種液壓式水下管道連接器，其特征在于所述的拉桿上置有可識別活塞高低的刻度。
專利摘要液壓式水下管道連接器，包括上、下連接法蘭，兩者相互連接后管道中孔呈密閉狀，上連接法蘭與液壓缸體固定連接，該缸體內(nèi)置有環(huán)狀活塞，活塞內(nèi)構(gòu)成上、下腔體，受活塞影響可鎖住或釋放上、下連接法蘭連接的卡牙分布在活塞外，拉桿固定在活塞上，另一端穿出上連接法蘭連接拉環(huán)，上連接法蘭中孔固定置有導(dǎo)向環(huán)，該導(dǎo)向環(huán)長于上連接法蘭下端面，下連接法蘭中孔內(nèi)壁置有斜面，導(dǎo)向環(huán)外壁置有密封鋼圈。本實(shí)用新型設(shè)置的導(dǎo)向環(huán)起到對中導(dǎo)向作用，使上下連接法蘭一次連接到位，避免磕碰現(xiàn)象。分別對各個工作油管接口進(jìn)行增、泄壓，可實(shí)現(xiàn)連接法蘭的鎖閉與釋放?；钊侠瓧U能辨認(rèn)連接器開合狀況，并方便吊裝，且在液壓動力失效時，可以通過拉桿將連接器打開。
文檔編號F16L23/00GK202708394SQ201220334348
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月11日
發(fā)明者黃河, 周聲結(jié), 陳開發(fā), 井元彬, 張舉鵬, 王文龍, 齊效文, 陳大江, 涂再君, 梁思穎, 陳躍明, 丘超鵬 申請人:美鉆能源科技(上海)有限公司, 中國海洋石油總公司, 中海石油(中國)有限公司湛江分公司