[发明专利]轴向内拉式快速连接海底管道装置

说明书

本发明提供了一种轴向内拉式快速连接海底管道装置，应用于不同管段海底管道的连接。该连接海底管道装置采用密封环组成的多重金属密封技术并结合左右对称式构造及齿槽式对接器、花键齿式导向器和键槽式滑移体，实施水下液压驱动轴向内拉快速连接作业；端部密封器采用回转体并结合锥形密封环完成对接器与海底管道的连接，对接器采用齿槽式筒体并结合透镜密封环和六角形密封环完成对接器与导向器的连接，导向器采用卡齿式长管体并结合拱形卡齿与对接体拱形齿槽的配合完成对接器与导向器的快速对接，滑移体采用键槽式剖分盘体并结合导向体花键齿式导轨完成液压轴拉系统的径向支撑，两套独立的液压轴拉系统提供对接器与导向器快速对接的驱动力。

技术领域

本发明涉及一种海洋工程领域连接海底管道装置，特别是涉及一种水下生产系统不同管段海底管道连接时用的轴向内拉式快速连接装置。

背景技术

海洋工程领域，海底油气介质输送管道是非常重要的运输设备，需要不断对海底管道进行调整改造，以满足海底油气井采出液的外输要求，同时现有的海底管道输送能力不足或周边新油田接入时，也需要继续扩大海底管道的铺设规模，连接海底管道技术及其连接器广泛应用于深水油田、边际油田以及水下海底管道修复等工程实践中。

深水海底管道连接器通常有螺栓法兰连接器、快速接头Morgrip和卡爪式管道连接器。其中，螺栓法兰连接器由一个旋转环法兰和焊颈法兰组成，此法兰连接器需要专门的安装工具，且安装工具与海管法兰接头需要具有较高精度的对中性，并且连接海底管道作业的施工过程中需要配套专门的作业机具，安装施工时间较长。快速接头Morgrip是在海底管道的两侧各安装一个轴承式法兰，轴承式法兰内设置一系列带弹簧的球轴承，并在其中间装有一个连接环，快速接头Morgrip水下拆装方便，然而此快速接头比传统螺栓法兰接头昂贵，且难以实现海底管道的水下自动连接，同时其安装精度也较低。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，卡爪式管道连接器以Cameron、FMC Corporation、Oil States等国外公司的产品比较具有代表性，其优点是连接海底管道作业施工简单且连接可靠，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，且目前卡爪式连接技术发展仍不完善。此外，国内的深水连接海底管道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

为了有效解决水下铺设或修复海底管道的快速连接问题并克服现有水下管道连接器存在的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种适合不同管段海底管道快速连接时用的轴向内拉式连接装置。该连接海底管道装置采用透镜密封环以及锥形密封环和六角形密封环组成的多重金属密封技术，并结合左右对称式构造以及齿槽式对接器、花键齿式导向器和键槽式滑移体，实施水下液压驱动轴向内拉快速连接作业，实现不同管段海底管道之间的快速连接。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是开发一种轴向内拉式快速连接海底管道装置，主要由端部密封器、对接器、导向器、滑移体和液压轴拉系统几部分组成。该连接海底管道装置整体设计为左右对称式构造，其端部密封器、对接器、导向器和滑移体的主体部件材质均选用超级双向不锈钢，端部密封器、对接器、滑移体和液压轴拉系统采用分体式结构，而导向器则采用单体式结构，两套同样规格的对接器和端部密封器沿轴向由内而外依次同轴心放置并对称布置于导向器的两侧端，滑移体与导向器同轴心布置且两滑移体分别置于导向器的花键齿式导轨，两套独立的液压轴拉系统沿周向均布于导向器的外环面。

对接器的透镜密封环和六角形密封环以及端部密封器的锥形密封环同轴心布置并通过挤压变形而组成多重金属密封技术，其中透镜密封环两侧的密封面为沿轴向对称布置的半球面，且透镜密封环两侧半球面与对接器和导向器环形沟槽底面的密封接触部位为同轴心布置的环形密封带，锥形密封环的横截面呈直角梯形，而六角形密封环的横截面则呈六边形，锥形密封环和六角形密封环的内部设有均匀分布的金属丝。

端部密封器采用回转体，并依据锥形密封环组成的金属密封技术实现对接器与海底管道预制环面之间的固定连接与密封，它包括轴推盘、挤压套和锥形密封环。