專利名稱：液壓式水下管道連接器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油鉆采行業海底管道對接技術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下正常工作的液壓式水下管道連接器。
背景技術：
海洋油氣田離開陸地非常遙遠，需要鋪設幾十公里甚至幾百公里的輸油管線作為運輸系統，因此海底水下管道的連接技術成為了海洋石油開采中一個重要環節。傳統海底管道對接技術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。現今我國石油行業越來越走入深海，一般水深為400米左右，如果通過水下機器人代替潛水員工作，法蘭式對接方式對水下機器人來說顯得非常復雜繁瑣，需要花費大量時間進行調試，勞力傷財，大大增加了海洋石油行業的成本及工期。所以傳統法蘭式管道對接技術已經無法滿足目前深海作業的需求。 另外，現有技術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現，但是也會出現磕碰現象，致使密封鋼圈在下入過程中被碰傷，嚴重影響管道對中連接的工作效率以及連接器的密封效果。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是克服上述現有技術中所存在的缺陷，提供一種在海底作業時能夠方便使上、下連接法蘭的實現對中的液壓式水下管道連接器。本實用新型采用了下列技術方案解決了其技術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在其上的液壓缸體固定連接，該液壓缸體內置有可沿液壓缸體內壁上下滑動的環狀活塞，該液壓缸體內壁上還置有一分隔圈，該分隔圈將筒體內壁與活塞內壁構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動影響可沿法蘭徑向運動鎖住或釋放上、下連接法蘭連接的卡牙均布在活塞外側四周，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，上連接法蘭中孔的下部固定置有一導向環，該導向環下端長于上連接法蘭下端的上、下連接法蘭結合面，下連接法蘭中孔的上端內壁置有一段內徑上大下小的斜面，導向環外壁的上、下連接法蘭結合面處還固定置有一密封鋼圈。本實用新型提供的液壓式水下管道連接器安裝操作方便，其導向環能起到對中導向作用，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磕碰現象，進一步保護密封鋼圈在下入過程中不受損傷。本實用新型通過水下機器人(ROV)操作液壓動力單元(HPU)對各個工作油管接口的增壓泄壓，以實現連接器上、下連接法蘭的鎖閉與釋放。本實用新型通過在活塞上加裝提升拉桿，能夠清晰辨認連接器的開合狀況，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。本實用新型實現二次自鎖功能以前類似結構的產品，在長時間的使用過程中，會存在卡牙松動從而出現泄漏的現象。本實用新型為了克服使用過程中的松動現象，設計了二次自鎖功能，首先液壓連接器鎖緊后環狀活塞與卡牙成4°夾角(通過試驗取得經驗數據)，在此角度下，經計算在承受額定工作壓力時，內部受壓所產生的推力，分解到垂直方向的力不足以克服卡牙與環形活塞的自重及卡牙與環狀活塞之 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，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，當內部有壓力時，上、下連接法蘭受力作用于卡牙，卡牙受力向外張開，卡牙張開會造成環形活塞的上移，因為此時上下腔體處于封閉狀態，環狀活塞的上移會造成上下腔體的壓力變化，限制了環形活塞的運動，因此會形成自鎖，保持卡牙處于鎖緊狀態。本實用新型主要零部件采用抗腐蝕合金，并且表面進行防腐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為本實用新型上、下連接法蘭呈打開狀態的結構示意圖。圖2為本實用新型上、下連接法蘭呈閉合狀態的結構示意圖。圖3為本實用新型實施例中卡牙的分布結構示意圖。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 —活塞側面；8 一卡牙；8. I 一卡牙側面；8. 2 一卡牙斜面缺口 ；9 —定位銷；10 —導向環；11 —密封鋼圈；12 —拉桿；13 —拉環；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。
具體實施方式
以下結合實施例以及附圖對本實用新型作進一步的描述。參照附圖，本實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相對應固定連接后，管道中孔應該呈密閉狀。本實用新型將一液壓缸體5套設在上連接法蘭I外，并通過螺釘6固定連接。該液壓缸體5內置有可沿液壓缸體5內壁上下滑動的環狀活塞7，該液壓缸體5內壁上還置有一分隔圈5. 1，該分隔圈5. I將筒體內壁與活塞7內壁構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)。本實用新型至少置有兩塊卡牙8，該卡牙8受活塞7上下運動影響可沿法蘭徑向運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外側的四周。請參見圖3，本實施例中所述的卡牙8為十八塊，每一塊卡牙8的一側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。本實用新型所述的活塞7其與卡牙8接觸的側面7. I為直徑由下而上逐漸減小的環狀斜面。所述的卡牙8其與活塞7接觸的一側面8. I置有與活塞7相對應的斜面。本實用新型所述的卡牙8另一側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外側也分別置有與卡牙8上斜面缺口 8. 2相對應的斜面凸臺I. I和2. I。為使在海底作業時上、下連接法蘭能夠順利對中接入，避免出現磕碰現象，本實用新型在上連接法蘭I中孔的下部固定置有一導向環10，該導向環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結合面，下連接法蘭2中孔的上端內壁置有一段內徑上大下小的斜面2. 2，導向環10外壁的上、下連接法蘭2結合面處還固定置有一密封鋼圈11。本實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13，所述的拉桿12上置有可識別活塞7高低的刻度。本實施例將兩根拉桿12對稱安置在活塞7上。本實用新型通過在活塞7上加裝的提升拉桿12，能夠清晰辨認連接器的開合狀況，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域。以下簡述本實用新型的安裝及調試I、陸地上的安裝及調試。(I)將下連接法蘭2與管匯焊接。(2)更換連接器本體內部的金屬密封圈，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，通過機器人(ROV)攝像機觀察，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)，對其進行注油，直到壓力達到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(預密封測試口)，對其打壓500PSI，保壓5分鐘，確認其密封性能。[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、水下安裝及調試。(I)水下機器人(ROV)攜帶吊鉤，帶入海底，將吊鉤掛在連接器提拉吊環13上，然后上浮水面。(2)水下機器人(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，然后對其進行打壓，壓力達到1500PSI停止打壓。(5)通過機器人(ROV)確認卡牙8張開，當卡牙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向環10內壁垃圾清理干凈，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，機器人(ROV)在旁觀察(8)通過機器人(ROV)觀察連接器本體與下法蘭標識，確認連接器是否對中。(9)連接器對中后，機器人(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，重新換上盲堵插頭。機器人(ROV)完成水下安裝，上浮水面。
權利要求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在其上的液壓缸體固定連接，該液壓缸體內置有可沿液壓缸體內壁上下滑動的環狀活塞，該液壓缸體內壁上還置有一分隔圈，該分隔圈將筒體內壁與活塞內壁構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動影響可沿法蘭徑向運動鎖住或釋放上、下連接法蘭連接的卡牙均布在活塞外側四周，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，上連接法蘭中孔的下部固定置有一導向環，該導向環下端長于上連接法蘭下端的上、下連接法蘭結合面，下連接法蘭中孔的上端內壁置有一段內徑上大下小的斜面，導向環外壁的上、下連接法蘭結合面處還固定置有一密封鋼圈。
2.根據權利要求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面為直徑由下而上逐漸減小的環狀斜面。
3.根據權利要求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面置有與活塞相對應的斜面。
4.根據權利要求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、下連接法蘭外側也分別置有與卡牙上斜面缺口相對應的斜面凸臺。
5.根據權利要求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，均布在活塞外側四周，每一塊卡牙的一側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.根據權利要求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域。
7.根據權利要求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，該缸體內置有環狀活塞，活塞內構成上、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，上連接法蘭中孔固定置有導向環，該導向環長于上連接法蘭下端面，下連接法蘭中孔內壁置有斜面，導向環外壁置有密封鋼圈。本實用新型設置的導向環起到對中導向作用，使上下連接法蘭一次連接到位，避免磕碰現象。分別對各個工作油管接口進行增、泄壓，可實現連接法蘭的鎖閉與釋放。活塞上拉桿能辨認連接器開合狀況，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 優先權日2012年7月11日
發明者黃河, 周聲結, 陳開發, 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