[发明专利]一种海底管道连接作业管段轴向对中装置

说明书

本发明提供了一种海底管道连接作业管段轴向对中装置，应用于管段连接时的水下对中。该管段轴向对中装置采用全对称构造，并依据海管卡紧器的快速卡紧、管段对中器的对中定位、管段支撑器的轴向支撑、升降限位器的双向限位及液缸顶升器和液缸周推器提供的推进动力，实现海底管道管段间的轴向对中；海管卡紧器采用卧式壳体并依靠液缸周推器完成前卡体和后卡体与海底管道间的水下快速卡紧，管段对中器依据对中基体的基准定位作用并结合对中筒和支撑筒间的移动副完成两管段的水下对中定位，管段支撑器依据液缸顶升器并结合支撑筒提供的升降滑道完成两管段的水下支撑，升降限位器依据上下两层限位销实现管段支撑器轴向支撑中的双向限位。

技术领域

本发明涉及一种海洋工程领域连接海底管道时用的对中装置，特别是涉及一种海底管道水下连接作业中的管段轴向对中装置。

背景技术

深水油气田的水下连接技术中使用ROV(Remotely Operated Vehicle)，并需要研发专门的水下连接器，水下连接器通常既能用于垂直连接，也可以用作水平连接，所不同的是连接作业过程中所使用的施工作业机具和难易程度以及作业成本。

深水油气田开发中，垂直连接技术和水平连接技术的施工作业过程最大区别在于对中装置及其对中方法，垂直连接作业的对中包括粗对中和精对中两种。其中，粗对中的方法为，施工作业机具的上方设有对中喇叭口，且对中喇叭口内布置圆环，连接作业中将圆环套入施工作业机具下毂座的对中机构。精对中的方法为，施工作业机具的上毂座和下毂座依据止口结构的配合而保持同轴心的状态，并通过密封圈实现连接部位的密封。水平连接作业的导向对中包括ROVCON对中技术、STABCON对中技术和UCON对中技术，ROVCON对中技术采用部分吊绳作为导向绳进行对中，导向绳的一端悬挂于施工作业机具毂座的两侧，而导向绳的另一端则利用ROV逐步收紧，从而使水下连接器接近毂座并实现对中。STABCON对中技术是设计专门的导向锥筒作为垂直导向机构，水下连接器首先依据导向锥筒完成垂直导向并对接至施工作业机具毂座的垂直接收器上，而后依靠ROV完成水下连接器的水平推进，而最终达到对中的目的。UCON对中技术由FMC公司设计，它与STABCON对中技术类似，设计专门的导引槽而使水下连接器完成垂直导向，并对接至施工作业机具毂座的定位器上，而后依靠液压缸完成水下连接器的水平推进并对中。

目前，国外已有多家公司具备了水下连接器的设计和制造技术，而且产品呈现多样化。由于我国深水油气的开发起步较晚，水下连接海底管道技术及其对中装置尚处于研发阶段，还不具备独自完成深海作业的能力。

发明内容

为了有效解决海底管道的水下快速连接问题并克服国内现有海底管道水下对中技术及其作业方案存在的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种海底管道水下连接作业时用的管段轴向对中装置。该管段轴向对中装置采用全对称构造，并依据海管卡紧器的快速卡紧、管段对中器的对中定位、管段支撑器的轴向支撑、升降限位器的双向限位以及液缸顶升器和液缸周推器提供的推进动力，实现海底管道两管段之间的轴向对中。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种海底管道连接作业管段轴向对中装置，该管段轴向对中装置主要由海管卡紧器、管段对中器、管段支撑器、升降限位器、液缸顶升器和液缸周推器组成。该管段轴向对中装置整体设计为左右全对称构造，其海管卡紧器、管段对中器、管段支撑器和升降限位器的主体部件材质均选用超级双向不锈钢，海管卡紧器、管段支撑器、升降限位器、液缸顶升器和液缸周推器均采用分体式结构并沿轴向依次对称布置于管段对中器的两侧，而管段对中器则采用单体式结构，海管卡紧器和管段支撑器依次放置于管段对中器的上方和下方，升降限位器则置入管段对中器的对中筒内。

海管卡紧器采用截面呈R形的卧式壳体，并依据液缸周推器提供的推进动力完成前卡体和后卡体与海底管道间的水下快速卡紧，它包括前卡体、后卡体、卡紧支托、加强座、卡锁块和卡锁体。