[发明专利]海洋深水油气管道轴推式液压驱动快速接头装置

说明书

本发明提供了一种海洋深水油气管道轴推式液压驱动快速接头装置，应用于深水油气管道的水下连接。该快速接头装置依据对接器、轴推基体和液压轴推器依次实施水下轴向定位作业和水下对接作业，并通过密封器和锁紧定位器实施水下密封连接作业，实现快速接头装置与水下管道的快速对接和密封；液压轴推器提供驱动力，轴推基体依据轴推定位机构实现对接器的轴向定位并作为对接器轴向推进的支撑点，对接器依据其环腔与水下管道间的柱面滑道而接于水下管道管端处；锁紧定位器依据进油管汇提供的动力及锁紧定位机构和锁紧锚定机构完成对接器在水下管道管端的轴向固定连接，密封器依据进油管汇提供的动力和密封锚定机构完成水下管道与对接器的金属密封。

技术领域

本发明涉及一种水下油气管道的接头装置，特别是涉及一种海洋深水油气管道连接时用的轴推式液压驱动快速接头装置。

背景技术

海洋工程水下生产系统中，海洋深水油气管道是非常重要的油气输送设备，水下生产系统海洋深水油气管道连接技术是铺设水下管道工程施工作业中至关重要的环节，并广泛应用于深水油田、边际油田以及水下管道维修等工程实践中。

目前国内水下管道工程施工作业中，海洋深水油气管道连接时用的连接器及其快速接头通常由国外公司设计完成，软硬件甚至施工作业工具也是采购或租用国外公司的设备，水下快速接头以挪威UNITECH Subsea、美国FMC Technologies和Oceaneering以及英国VIPER Subsea等公司的产品具有代表性。UNITECH Subsea公司生产Alpha型的水下快速接头，水下作业中ROV机械手抓住提升用的手柄并将水下接头的移动端插入其固定端，而后公接头和母接头完成对齐，最后通过ROV机械手旋转扭矩工具并将公接头和母接头连成一体，其缺点为螺纹配合过程中易发生错扣以及螺纹损坏的情况，使得该接头的可靠性较低，使用寿命有限。FMC Technologies公司生产弹簧夹头型的水下快速接头，该接头移动端和固定端间的锁紧机构采用弹簧夹头连接的方式，并通过螺纹传动来控制夹头与其外侧夹套间的轴向滑移，当移动端斜面凸台的后端面与固定端的前端面重合时，完成锁紧作业，其缺点为接头结构复杂，需要将传动轴的旋转运动转化成弹簧夹头的轴向运动，且不允许弹簧夹头产生螺旋运动。Oceaneering公司和VIPER Subsea公司生产V—lock型的水下快速接头，该接头的外部设计有较长的防护罩，使得接头的移动端可以顺利滑入其固定端，且在接头移动端与固定端对接的过程中，中心套筒、导向柱体以及滑移导向键可以起到轴向和周向定位的作用，并通过ROV机械手驱动锁紧机构锁紧，其缺点为接头结构复杂，需要将传动轴的旋转运动转化成锁紧轴的旋转运动或轴向运动，而且需要将锁紧轴的轴向和旋转运动都限定在一定的范围内。

发明内容

为了有效解决海洋深水油气管道的快速连接问题并克服现有水下管道快速接头装置存在的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种适合海洋深水油气管道连接时用的轴推式液压驱动快速接头装置。该快速接头装置采用金属密封和非金属密封相结合的方式，并依据对接器、轴推基体和液压轴推器依次实施水下轴向定位作业和水下对接作业，同时通过密封器和锁紧定位器实施水下对接作业之后的水下密封连接作业，由此实现快速接头装置与水下管道之间的快速对接和密封。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是开发一种海洋深水油气管道轴推式液压驱动快速接头装置，主要由对接器、密封器、锁紧定位器、轴推基体和液压轴推器几部分组成。该快速接头装置的对接器、密封器、锁紧定位器和轴推基体的主体部件材质均选用超级双向不锈钢，液压轴推器各轴推液压缸的缸筒外表面涂覆玻璃钢，对接器、密封器、锁紧定位器和轴推基体分别同轴心布置，且密封器和锁紧定位器依次置于对接器的环腔内，对接器和轴推基体沿轴向由外至内排列并通过液压轴推器的各轴推液压缸连为一体。

对接器依据液压轴推器提供的动力及其环腔与水下管道间的柱面滑道实施水下对接作业并接于水下管道的管端处，同时通过对接体与水下连接装置相连，它包括对接体、对接盘、对接支座、进油管汇和回油管汇。