[发明专利]卡爪式液压驱动海底管道连接装置

说明书

本发明提供了一种卡爪式液压驱动海底管道连接装置，应用于海底管道管段间的快速连接。该海底管道连接装置采用透镜密封环的金属密封技术，并依据卡爪式连接器、花键槽式滑移器和圆轨式对接器及两套独立的液压驱动系统，实施水下液驱对接作业和密封连接作业；连接器采用卡爪式长管体，液压推进系统驱动滑移器沿花键式主滑道和花键式辅滑道轴向推进，并通过卡爪套完成连接器与对接器间的快速卡紧；对接器采用圆轨式厚壁筒体并依靠定位器进行轴向定位，液压对接系统驱动对接器沿圆轨式滑道轴向推进，滑移器采用花键槽式回转体并由滑移罩推动各卡爪绕卡销转动，同时结合透镜密封环完成对接套与连接管及对接套与海底管道间的固定连接与密封。

技术领域

本发明涉及一种水下生产系统海底管道的连接装置，特别是涉及一种海底管道管段之间连接时用的卡爪式液压驱动快速连接装置。

背景技术

海洋工程水下生产系统中，海底油气输送管道是非常重要的运输设备，需要不断扩大海底管道的铺设规模，以满足海底油气井采出液外输的需求。水下生产系统海底管道连接技术是铺设海底管道工程施工作业至关重要的环节，并广泛应用于深水油田、边际油田以及水下海底管道维修等工程实践中。

深水海底管道连接器依据其工作原理可概括为：法兰式管道连接器、卡箍式管道连接器和卡爪式管道连接器。其中，法兰式管道连接器通常用于陆上油气输送管道的连接，应用于水下生产系统时，需要连接机具的安装工具与海底管道法兰接头之间具有较高精度的对中性，并且海底管道连接作业的施工过程中需要配套专门的作业机具，同时该管道连接器需要高同步性的液压系统提供动力，安装工时较长而无法达到快速连接的目的。卡箍式管道连接器的特点是结构简单、拆装方便且总体尺寸小，然而其缺点是难以实现水下海底管道的自动连接，并且其安装精度也较低。卡爪式管道连接器由于其结构上不采用螺栓法兰连接而被称之为“非标准法兰”，其自身具有一定的对准功能，卡爪式管道连接技术以Cameron、FMC Corporation、Oil States等国外公司的产品比较具有代表性，卡爪式管道连接器的特点是水下海底管道连接作业动作简单且连接可靠，极大缩短了连接工时，然而其缺点是生产技术一直掌握在国外专业公司手中，且目前卡爪式管道连接技术发展仍不完善。此外，国内的深水海底管道连接技术尚处于研发阶段，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管段之间的快速连接问题并克服现有水下管道连接技术及其连接器存在的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种适合海底管道管段之间快速连接时用的卡爪式液压驱动连接装置。该海底管道连接装置采用透镜密封环的金属密封技术，并依据卡爪式连接器、花键槽式滑移器和圆轨式对接器以及两套独立的液压驱动系统，实施水下液驱对接作业和密封连接作业，实现海底管道管段之间的快速连接。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是开发一种卡爪式液压驱动海底管道连接装置，主要由连接器、滑移器、液压推进系统、液压对接系统、定位器和对接器几部分组成。该海底管道连接装置的连接器、滑移器、定位器和对接器的主体部件材质均选用超级双向不锈钢，连接器、滑移器、定位器和对接器分别同轴心布置，滑移器通过液压推进系统的各推进液压缸与连接器相连接并实现轴向定位，对接器通过液压对接系统的各对接液压缸与定位器相连接并实现轴向定位，且定位器经定位杆与连接器连为一体。

该海底管道连接装置采用透镜密封环构成的金属密封技术，透镜密封环两侧的密封面为沿轴向对称布置的球面，两侧密封面所在球面的球心均位于透镜密封环的轴线上，透镜密封环与对接套和连接管密封接触部位的初始状态为相互平行且同轴心布置的环形封闭线圈，依靠对接套和连接管所传递的夹紧力，透镜密封环沿轴向和径向产生塑性变形且密封接触部位的状态变为同轴心布置的环形密封带。

连接器采用卡爪式长管体，并为滑移器提供轴向推进的花键式主滑道，且通过卡爪套完成连接器与对接器间的快速卡紧，它包括连接管、连接支座、卡爪支托和卡爪。连接支座沿圆周方向均匀布置于连接管左侧管体的外环面上，且连接支座沿径向朝外放置。