[發明專利]海底管道氣動帶壓接入裝置

有效

• 申請號: 201610677331.8
• 申請日: 2016-08-16
• 公開（公告）號: CN106247012B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 劉新福;楊勇;劉春花;李東年;王亞瑩;陳鳳官
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: F16L1/16
• 分類號: F16L1/16;F16L1/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種水下生產系統海底管道帶壓接入裝置，特別是涉及一種海底管道不停輸工況下的氣動帶壓接入裝置及其帶壓接入方法。

背景技術

海洋工程領域新開發的海上油氣田為滿足油氣等物流輸送，往往需要新建上百公里甚至更遠距離的海底管道，因其投資成本高昂，使得新開發油氣田的收益率急劇降低，此時需要采用特殊形式的海上油氣輸送開發方案，如通過帶壓接入技術新建短距離海底管道接入原有管道，實現并流輸送，可以大幅度降低油氣田開發投資成本，為深水油田和邊際油田的開發方案研究提供了一種新的思路。

目前，國外一些管道技術公司，如FLOW SERVE公司等，都裝備有不停輸帶壓接入設備，且其接入設備多采用液壓驅動或爆破開孔，多年來成功地完成了大量管道的改造與搶修工程，然而，多數國外公司不出售此類設備，只提供技術上的服務，且費用較貴。

國內帶壓接入技術在海上油田改造工程項目中的應用主要是借鑒陸上油田帶壓開孔經驗，其中常規接入技術是在原有海底管道主管上引出一路三通支管，通常做法是在主管上切掉一段管道，然后焊接引出支管的三通管件，最后接入新的海底管道，該技術中的停產、清管和水下焊接等作業都限制了其在海底管道不停輸接入方案中的應用；帶壓開孔接入技術是在原有工藝管道上直接焊接三通法蘭短節并安裝閥門和法蘭，對三通、法蘭和閥門進行密閉性試驗以保證焊縫無泄漏，然后將開孔機安裝在閥門上并進行手動進刀和開孔，最后關閉閥門并從閥門上拆卸開孔機，可以看出這種帶壓開孔接入技術需要采用氮氣來完全置換出開孔機、閥門及三通所構成密閉空間中的空氣并保證刀具處于無氧環境中實施切割，操作難度系數較大且不適用于海底管道水下特殊工況，同時三通短節需要焊接到原有工藝管道上且需要進行密閉性試驗，這些都不適合在水下環境中進行操作。

發明內容

為了有效解決海底管道不停輸接入問題并克服現有帶壓接入技術應用于水下作業時存在的缺陷和不足，本發明的目的是提供一種適合水下海底管道不停輸接入作業用的氣動帶壓接入裝置，該帶壓接入裝置采用靜密封和動密封雙密封技術，并結合水下氣動自動調控系統、液壓雙動力驅動系統和剖分套筒式接入體實現水下海底管道的帶壓接入，具備操作簡便、接入時間短、施工成本低等特點，尤其適用于深水油田和邊際油田海底管道油氣并流不停輸作業的快速接入要求。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是開發一種海底管道氣動帶壓接入裝置，主要由接入體、靜密封器、水下調控器、動密封器、液壓驅動系統和接入控制系統幾部分組成。水下帶壓接入作業中，整套接入裝置通過施工船上的吊機吊裝至海底管道接入管段的正上方，接入體依靠液壓驅動系統提供的周向推進動力實施前后接入本體的張開和閉合操作，并經其自鎖塊實現前后接入本體的自動鎖緊；然后旋緊各夾緊螺柱并使梯形金屬圈形成金屬圈密封，同時靜密封器通過旋緊各推進螺柱擠壓錐形金屬圈和多邊形金屬環依次產生變形而形成雙重金屬密封的靜密封；接著動密封器依據填料和密封圈以及雙圓盤式迷宮密封的多重密封技術實現帶壓接入裝置與開孔設備鉆桿間的動密封，以保證鉆孔作業的順利進行；最后水下調控器通過氣動調節完成鉆孔作業后的自動關斷，接入控制系統遠程自動調控并流輸送中油氣輸送介質的流量和外輸壓力。

接入體采用臥式剖分套筒體，依據液壓驅動系統提供的周向推進動力并結合自鎖機構和金屬密封圈實現接入體在海底管道上的自動鎖緊和水下對接，它包括前后接入本體、自鎖塊、梯形金屬圈和推進架，其主要部件的材質選用超級雙向不銹鋼。前后接入本體采用沿軸向全對稱布置的厚壁筒體，前后接入本體依據其剖分式構造而分別套于海底管道接入管段的前部和后部，前接入本體中部的筒體壁上設置三通管段并與水下調控器和新接入海管依次聯接在一起，作為并流輸送中油氣進入原有海底管道的入口管段；前后接入本體的兩側端車制有沿圓周方向均勻布置的螺紋孔，且各螺紋孔的四周加工有環形凹槽，該環形凹槽的截面呈等腰梯形；前后接入本體的環腔內壁采用階梯回轉面，其內錐面構成的環腔中配置錐形金屬圈，而內錐面內側的等腰梯形凹槽所構成的環腔中則配置梯形金屬圈，梯形金屬圈和錐形金屬圈的本體材質均采用強度高和耐溫性能強的金屬，同時金屬圈本體的內部設有均勻分布的金屬絲且其本體的外部包裹有金屬箔片；梯形金屬圈采用沿圓周方向均勻布置的分片構造，梯形金屬圈的各分片由前后接入本體分別夾緊且其各分片的結合處采用間隙配合。