[发明专利]一种极深海底输油气管自锁连接装置及其安装方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种深海管路连接装置，尤其是一种极深海底输油气管自锁连接装置设计形式及其安装方法。

背景技术

目前，已工业化用于水下连接器的有以下五种技术方案产品：1)螺栓法兰连接器：螺栓法兰连接器是由旋转环法兰和对焊颈法兰组成，其主要特点是：带有螺栓孔的旋转法兰外圈可以转动；在两配合法兰间开有凹槽，通过压缩金属密封件，实现密封；经济成本较低。

2)卡箍连接器：卡箍连接器是由上下管接头法兰和带螺栓螺母的卡箍组成。夹紧连接需要的螺栓螺母数较少，一般只需要2～4个。连接轴线在每个管道的末端，其上放置两个被螺栓连接的半圆形的夹子，当紧固螺栓时，夹子的凹槽使螺栓张紧时产生的正交力转化为管道的轴向力，从而使管道合拢。其特点是：快速连接；结构轻易：对准精度高；相对于螺栓螺母连接器费用偏高，基本只应用于无潜连接。

3)Morgrip机械连接器：Morgrip机械连接器是由无焊缝、整体性的机械法兰构成。待回接的管道间分别布置轴承式法兰，在管接头内侧安装一整套带弹簧的球轴承，密封圈镶嵌在其中。通过双头螺栓压紧，推动球轴承顶到法兰外壁，所获得的机械夹紧力压缩凹槽内的密封圈压靠在法兰外壁上，实现密封。Morgrip机械连接器比螺栓法兰连接器价格高，但它安装方便，节省工期。

4)夹具连接器：夹具连接器是基于对2分段钳拧在一起围绕两个中心，此连接器包括一个两片分段夹具的设计。其特点适合大口径，低压力横向连接的应用，易形成标准化系列化，但超深水拆装作业受限。

5)卡爪连接器：卡爪式法兰连接器是用一组置于被连接管道末端轮毂圆周上的夹头连接管道，其筒夹绕枢轴移动，卡爪锁在毂的边缘。作用在毂上的筒夹力还供给金属环密封能量，将轴向力施加到毂面上。机器人液压卡爪式法兰连接器也常用于海底生产系统的最终连接及管道维修。

在深海领域国外水下连接器的主产公司，包括FMC、Cameron、GE、Aker Solution和Oil States等，其深水连接器可以分为以下几类：垂直机械套筒式连接器、水平机械套筒式连接器、垂直液压套筒式连接器、水平液压套筒式连接器、垂直卡箍式连接器和水平卡箍式连接器。目前国外海管连接其跨接模块一般采用法兰连接和套筒连接形式，其系统复杂，结构笨重，安装过程比较费时，有时需要特殊的工具与装备。国内海底管道安装和修复作业使用的连接器，只适用于浅海环境。超深水海底工程作业技术对我国来说属于全新的挑战，技术难点的突破和工业化的应用都需要投入大量的人力物力财力和时间，因此，超深水领域重大工程技术基本被国外大公司所垄断，装备价格昂贵，不仅在经济效益上产生诸多问题，同时制约了我国海洋工程领域的发展。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种结构简单、密封性好、组装方便的极深海底输油气管自锁连接装置及其安装方法。

本发明的技术方案为：一种极深海底输油气管自锁连接装置，包括自锁卡爪、连接环、驱动环和套筒及外毂座，其特征在于：所述自锁卡爪活动安装于跨接海管A和跨接海管B的连接部外侧，所述跨接海管A和跨接海管B分别设有法兰A和法兰B，所述跨接海管A和跨接海管B的连接部由法兰A右端面的凹止口A和法兰B左端面的凹止口B相互活动嵌套而成，所述凹止口A和凹止口B之间设置有连接环且连接环外设置有橡胶密封件，所述凹止口B设置有若干个用于压紧橡胶密封件的定位销，所述自锁卡爪外部活动安装有驱动环，所述驱动环活动安装在套筒及外毂座内，所述套筒及外毂座端面设置有若干个与驱动环活动连接的紧固螺栓，所述法兰B的右端面固定在套筒及外毂座内。

所述凹止口A和凸止口B通过凸环和凹槽的配合实现紧密接触。

所述自锁卡爪内设有与凹止口A和凸止口B的拼接结构截面形状一致的梯形凹槽。

所述自锁卡爪沿轴向设置有从左端面一直延伸至右端面的多条透气通道。

所述驱动环内部截面呈梯形，所述自锁卡爪外部与驱动环配合处的截面呈W形，在自锁连接装置锁紧时，驱动环内部右侧与自锁卡爪外部与驱动环配合处的右半部分紧密接触，自锁连接装置松开时，驱动环内部右侧与自锁卡爪外部与驱动环配合处的左半部分活动接触。

所述连接环外部通过凹槽套设有橡胶密封件，所述定位销端部嵌入到连接环外部的凹槽内并与橡胶密封件呈弹性接触。

所述连接环外部的凹槽的截面为梯形，所述定位销倾斜设置在凸止口B内，所述定位销端部的倾斜度与连接环外部的凹槽斜面坡度一致。

一种极深海底输油气管自锁连接装置的安装方法，包括如下步骤：