[发明专利]可调偏式海底管道快速修复连接装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种海洋工程领域海底管道发生泄漏或损伤时用的快速修复连接装置，特别是涉及一种水下更换海底管道时存在偏心的可调偏式快速修复连接装置。

背景技术

海底管道在海洋工程领域的油气生产中发挥着重要作用，它将海上平台与平台、海上平台与陆地终端以及海上平台与FPSO(浮式生产储油卸货装置)等联接成一个有机整体，担负着油气井采出液、合格原油、伴生气等油气介质外输，化学药剂输送以及注水等重要生产任务。海底管道由于其海底工况运行环境的特殊性，存在风险大、失效概率高等实际情况，一旦发生泄漏，不仅造成海洋环境污染、油气资源浪费和油田生产中断，而且会对其下游及终端用户的正常生产和生活造成不利影响。

针对具体的海底管道损伤形式，目前可采取管卡堵漏、复合材料补强和水下管段更换三种主要手段，管卡堵漏修复技术采用机械式封堵，其优点在于实施简单、作业周期短，可用于腐蚀、母材缺陷、裂纹等原因引起的管道泄漏，但一旦海底管道出现严重破损或有较大变形，该技术就难以实现有效的封堵修复。复合材料补强修复技术，如注环氧树脂等材料，该修复技术易对海底管道的管体产生冲击破坏，且注剂设备本身复杂庞大，现场材料制作和水下操作工艺复杂，不利于海底管道的快速修复。水下管段更换修复技术其特点是适用范围广，可完成腐蚀或断裂等各种形式的海底管道破损修复，但缺点是修复用机械连接器这一关键备件的生产技术一直掌握在国外专业公司手中，国内还没有形成相应的研发与生产技术能力，其国外订货周期教长。

发明内容

为了有效解决海底管道的快速修复问题并克服现有修复技术与装备存在的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种适合海底管道发生泄漏或损伤时水下更换管段用的快速修复连接装置。该快速修复连接装置采用金属和非金属等多种密封技术有机结合，保证连接装置与管道间的固定与密封，并依据球面可调偏式的特殊构造和定位器的锁紧机构，实现修复作业中海底管道间的偏心调节和连接装置的自动定位，具备操作简单、修复时间短、作业强度低等特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是开发一种可调偏式海底管道快速修复连接装置，从上而下依次由调偏器、推进体、主密封器、定位器和辅密封盒组成。调偏器与新更换的海底管道进行联接，而主密封器、定位器和辅密封盒与切割后的管端进行固定，修复作业中，该快速修复连接装置首先通过调偏器的调偏体与新更换的海底管道焊接预制在一起，然后实施吊装下水并与切割后的海底管道管端进行水下对接；接着通过调偏器调偏体和调偏座间的球面配合和各球形垫片的共同作用，完成新更换管道与切割管道间的偏心调节，并快速旋紧各调偏螺栓，依靠调偏体所传递的夹紧压力，上○型密封圈和上六边形金属环产生变形并形成○型密封圈密封和金属环密封；然后沿管道轴向移动整个快速修复连接装置，待定位器锁紧机构中的锁销滑入切割管道预制的环形沟槽后完成连接装置在切割管道上的定位；接着旋紧定位器的各夹紧螺柱，依靠定位本体所传递的推力，梯形金属圈轴向移动并逐步与切割管道预制环面贴合后产生变形，形成梯形金属圈密封；再接着旋紧推进体上的各推进螺柱，依次挤压矩形金属圈、锥形金属圈和下六边形金属环并产生变形，而形成金属圈密封及金属环密封；最后旋紧辅密封盒的各调节螺柱，通过压套挤压盘根并产生变形，而形成填料密封，最终实现新更换管道与切割管道间的连接。

该快速修复连接装置整体设计为厚壁筒形回转体构造，其主要部件的材质均与新更换管道和切割管道的材质保持一致，同时它采用金属圈和金属环两种金属密封与○型密封圈密封和填料密封两种非金属密封的多种密封技术有机结合，以取长补短而达到最佳的密封效果。其中，金属圈密封技术包括矩形金属圈、锥形金属圈和梯形金属圈，矩形金属圈、锥形金属圈和梯形金属圈由上而下依次同轴心布置于切割管道预制环面上且其内表面直径均大于切割管道预制环面的直径，各金属圈内部设置有均匀分布的金属丝且其外部包裹有金属箔片，各金属圈本体的材质均采用强度高和耐温性能强的金属，金属丝的材质均选用蒙乃尔合金，而金属箔片的材质则均与海底管道的材质相同。

金属环密封技术包括上六边形金属环和下六边形金属环，上六边形金属环含两个上下平行布置的六边形金属环，而下六边形金属环仅有一个并与各上六边形金属环同轴心放置，各金属环的截面均呈长六边形，下六边形金属环长形截面的中心线与海底管道的轴线相平行，而上六边形金属环各长形截面的中心线则均与海底管道的轴线交于同一点；各金属环采用粗金属环体，其金属环本体的材质均采用强度高和耐温性能强的金属，各金属环外部均包裹有金属箔片，金属箔片的材质均与海底管道的材质相同。