專利名稱：一種水下管道干式維修作業(yè)艙的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海洋工程領(lǐng)域，是一種水下管道干式維修作業(yè)艙。
背景技術(shù)：
在海洋石油和天然氣開發(fā)工程中，為了向陸地或儲油系統(tǒng)輸送油氣，在海底鋪設(shè)了大量海底管道，在外力或環(huán)境因素作用下，這些管道在使用過程中會出現(xiàn)變形、斷裂和泄漏等損壞現(xiàn)象，如不及時維修會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境破壞。因此，及時、有效和可靠地維修水下管道是一項重要工程。
與陸地管道不同，水下管道處在水環(huán)境中，這給水下管道維修帶來特殊的困難。目前水下管道維修工藝大體分為機(jī)械法和焊接法，機(jī)械法包括用特制的抱箍、卡箍或套管等處理破壞管段，焊接法包括在割掉破壞的管段后再焊接新的短管。如果這些維修工藝在水中濕式環(huán)境實施，主要存在如下二方面不足一是潛水員水下作業(yè)時體力和能力受到很大限制，作業(yè)效率低；二是水下濕式焊接的焊縫強度低，質(zhì)量差。因此，如果在水下管道維修現(xiàn)場創(chuàng)造一個干式環(huán)境，使得這些維修作業(yè)能在干式環(huán)境下進(jìn)行，將有效地克服上述不足。
目前，雖然國際上有少數(shù)海上石油工業(yè)發(fā)達(dá)的國家具有干式維修能力，但是，現(xiàn)有的干式艙系統(tǒng)存在明顯的缺陷，該系統(tǒng)有兩個分列的門式機(jī)械手提管架和一個只能形成干式環(huán)境的艙體組成，或者就是一個簡單的艙體。其艙體沒有姿態(tài)調(diào)整能力，需要ROV在一旁觀察其與管道的相對位置，再依靠吊放設(shè)備進(jìn)行有限的位置控制，而且只能在清水環(huán)境下使用。艙體也只能簡單地上下移動，這對于千變?nèi)f化的水下管道狀態(tài)的實際情況顯然缺少應(yīng)對措施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可以在混水情況下也能對管道進(jìn)行準(zhǔn)確就位，并形成一個干式環(huán)境進(jìn)行施工操作的水下管道干式維修作業(yè)艙。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取技術(shù)方案一種水下管道干式維修作業(yè)艙，它包括有一外框架，呈長方體狀，其左右兩端各設(shè)置有一機(jī)械手，左右兩端的下部還各設(shè)置有一導(dǎo)向架；一內(nèi)框架，其連接在所述外框架內(nèi)；一艙體，其連接在所述內(nèi)框架內(nèi)，該艙體左右側(cè)面的下部中央各設(shè)置有一倒“U”型開口，艙體底部為無底；所述艙體的頂部設(shè)置有一供給管連接口，艙體正面設(shè)置有一閘室；一對可以密封艙體底部和左右兩側(cè)的密封門，其對稱設(shè)置在所述艙體內(nèi)，且密封門的左右兩側(cè)對應(yīng)設(shè)置有容置待修理管道的半圓形凹槽。
在實際操作中，所述內(nèi)框架的左支撐桿和右支撐桿的兩端各設(shè)置有一滑動塊，所述外框架對應(yīng)滑動塊設(shè)置有滑軌，所述滑動塊設(shè)置在所述滑軌中；外框架的內(nèi)側(cè)還設(shè)置有至少一左右位移驅(qū)動油缸，該左右位移驅(qū)動油缸的一端連接在外框架的內(nèi)側(cè)，另一端連接在所述左支撐桿或右支撐桿上。所述內(nèi)框架的左支撐桿和右支撐桿上各設(shè)置有一滑軌，該滑軌上設(shè)置有一滑塊，該滑塊與艙體連接，在連接處，滑塊上設(shè)置有一撥叉，艙體上設(shè)置有一垂向的滑軸，該滑軸位于撥叉的叉口中；所述內(nèi)框架的左支撐桿和右支撐桿上還各設(shè)置有一前后位移驅(qū)動油缸，該前后位移驅(qū)動油缸的輸出端連接在所述滑塊上；所述內(nèi)框架的前支撐桿與艙體之間設(shè)置有至少一上下位移驅(qū)動油缸，該上下位移驅(qū)動油缸的上端樞接在前支撐桿上，該上下位移驅(qū)動油缸的下端樞接在艙體下部；所述內(nèi)框架的后支撐桿與艙體之間設(shè)置有至少一上下位移驅(qū)動油缸，該上下位移驅(qū)動油缸的上端樞接在后支撐桿上，該上下位移驅(qū)動油缸的下端樞接在艙體下部。
具體來講，所述內(nèi)框架的前支撐桿與艙體之間設(shè)置有兩個上下位移驅(qū)動油缸，其分別設(shè)置在艙體的左右兩側(cè)；所述內(nèi)框架的后支撐桿與艙體之間設(shè)置有一個上下位移驅(qū)動油缸，其設(shè)置在艙體中部。而所述外框架的內(nèi)側(cè)設(shè)置有兩個左右位移驅(qū)動油缸，該左右位移驅(qū)動油缸的一端連接在外框架的內(nèi)側(cè)，另一端連接在右支撐桿上。
上述的水下管道干式維修作業(yè)艙中，所述閘室與艙體內(nèi)部之間設(shè)置有一內(nèi)平衡閥以及一內(nèi)密封門；所述閘室與外部之間設(shè)置有一外平衡閥以及一外密封門。另外，所述外框架的下部設(shè)置有四根防滑樁；所述外框架的下部四角各設(shè)置有一撐腳。
本發(fā)明由于采取以上設(shè)計，其具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明提供了一種水下管道干式維修作業(yè)艙，它可以在水下創(chuàng)造出一個完全干式的條件，使?jié)撍畣T能在水下干式環(huán)境實施管道維修作業(yè)，提高作業(yè)效率和維修質(zhì)量。2、本發(fā)明中，艙體、內(nèi)框架、外框架結(jié)構(gòu)和連接技術(shù)實現(xiàn)了艙體多自由度運動，便于艙體與管道的對中、固定和密封。3、本發(fā)明中艙體上的閘室設(shè)置，使?jié)撍畣T能夠在壓力條件下方便地進(jìn)出艙體內(nèi)外的干濕環(huán)境。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1的俯視示意3為圖1的左視示意4為本發(fā)明中艙體的主視示意5為圖4的俯視示意6為圖4的左視示意7為本發(fā)明使用時的示意圖具體實施方式
如圖1、圖2、圖3所示，一種水下管道干式維修作業(yè)艙，它包括有一外框架1，呈長方體狀，其左右兩端各設(shè)置有一機(jī)械手11，左右兩端的下部還各設(shè)置有一導(dǎo)向架12；一內(nèi)框架2，其連接在外框架1內(nèi)；一艙體3，其連接在內(nèi)框架2內(nèi)，該艙體3底部為無底，左右側(cè)面的下部中央各設(shè)置有一倒“U”型開口31(搭配圖6所示)，艙體3的頂部設(shè)置有一供給管連接口32，艙體正面設(shè)置有一閘室33；一對可以密封艙體底部和左右兩側(cè)的密封門4，其對稱設(shè)置在艙體3內(nèi)，且密封門4的左右兩側(cè)對應(yīng)設(shè)置有容置待修理管道的半圓形凹槽41(搭配圖6所示)。
在本發(fā)明中，內(nèi)框架2的左支撐桿21和右支撐桿22的兩端各設(shè)置有一滑動塊23，外框架1對應(yīng)滑動塊23設(shè)置有滑軌13，滑動塊23設(shè)置在滑軌13中；外框架1的內(nèi)側(cè)還設(shè)置有至少一左右位移驅(qū)動油缸5，該左右位移驅(qū)動油缸5的一端連接在外框架1的內(nèi)側(cè)，另一端可以連接在左支撐桿21或右支撐桿22上，具體在本實施例中，外框架1的內(nèi)側(cè)設(shè)置有兩個左右位移驅(qū)動油缸5，左右位移驅(qū)動油缸5的一端連接在外框架1的內(nèi)側(cè)，另一端連接在右支撐桿22上(如圖2所示)。
另外，本發(fā)明的內(nèi)框架2的左支撐桿21和右支撐桿22上各設(shè)置有一滑軌24，該滑軌24上設(shè)置有一滑塊25，該滑塊25與艙體3連接，在連接處，滑塊25上設(shè)置有一撥叉251，艙體3上設(shè)置有一垂向的滑軸34，該滑軸34位于撥叉251的叉口中；內(nèi)框架2的左支撐桿21和右支撐桿22上還各設(shè)置有一前后位移驅(qū)動油缸6，該前后位移驅(qū)動油缸6的輸出端連接在滑塊25上；內(nèi)框架2的前支撐桿26與艙體3之間設(shè)置有至少一上下位移驅(qū)動油缸7，該上下位移驅(qū)動油缸7的上端樞接在前支撐桿26上，該上下位移驅(qū)動油缸7的下端樞接在艙體3下部；內(nèi)框架2的后支撐桿27與艙體3之間也設(shè)置有至少一上下位移驅(qū)動油缸7，該上下位移驅(qū)動油缸7的上端樞接在后支撐桿27上，該上下位移驅(qū)動油缸7的下端樞接在艙體3下部。具體在本實施例中，內(nèi)框架2的前支撐桿26與艙體3之間設(shè)置有兩個上下位移驅(qū)動油缸7，其分別設(shè)置在艙體3的左右兩側(cè)；內(nèi)框架2的后支撐桿27與艙體3之間設(shè)置有一個上下位移驅(qū)動油缸7，其設(shè)置在艙體3中部。
在本實施例中，閘室33與艙體3內(nèi)部之間設(shè)置有一內(nèi)平衡閥35以及一內(nèi)密封門36；閘室33與外部之間設(shè)置有一外平衡閥37以及一外密封門38(搭配圖4、圖5所示)。
上述實施例中，外框架1的下部還設(shè)置有四根防滑樁14，分別設(shè)置在外框架下部的四角處(如圖1所示)。此外，外框架1的下部四角還各設(shè)置有一撐腳15，在海底不平時可調(diào)節(jié)撐腳長短，以達(dá)到四腳完全著地。
本發(fā)明在使用時候的具體操作搭配圖1～圖7所示水下管道維修前，預(yù)先要經(jīng)過基礎(chǔ)開挖處理，將需要維修的管段暴露在海底或距海底有一定距離，水面工作母船在維修管段正上方，由于艙體3的頂部設(shè)置有供給管連接口32，通過供給管連接口32可以連接一供給臍帶8，而供給臍帶8的另一端則與水面工作母船連接。
通過聲納或水下電視引導(dǎo)將本發(fā)明吊放到維修管段上，并使管道嵌入外框架1二端的導(dǎo)向架12內(nèi)。通過液壓系統(tǒng)控制外框架底部的四個撐腳15或用機(jī)械手11提升管道9，使管道在導(dǎo)向架12內(nèi)初步定位，然后由機(jī)械手11握住管道9使其與外框架1相對固定。再然后驅(qū)動防滑樁14插入海底，使外框架1相對海底固定，并控制左右位移驅(qū)動油缸5、前后位移驅(qū)動油缸6和上下位移驅(qū)動油缸7來調(diào)整艙體3，使管道9處在艙體3倒“U”型開口31內(nèi)合適的位置。管道9處在艙體3倒“U”型開口31內(nèi)合適的位置后，便可以控制關(guān)閉密封門4，密封門4的半圓形凹槽41將管道9容置于其中，并將其密封，而密封門4也密封了倒“U”型開口31及艙體3底部。
水面工作母船通過供給臍帶8向艙體內(nèi)輸送壓縮氣體，使艙體內(nèi)的水通過艙體下開口排出艙外，在艙體內(nèi)形成干式環(huán)境。潛水員潛到已就位的水下干式艙結(jié)構(gòu)的位置，打開閘室的外平衡閥，使閘室內(nèi)的壓力與外界海水壓力平衡，打開閘室的外密封門，進(jìn)入閘室，關(guān)閉閘室的外密封門和閘室的外平衡閥，打開閘室的內(nèi)平衡閥，使閘室內(nèi)的壓力與艙體內(nèi)的壓力平衡，打開閘室的內(nèi)密封門，潛水員進(jìn)入艙體。潛水員進(jìn)入艙體后，實施水下管道干式維修作業(yè)。作業(yè)結(jié)束后，潛水員可通過相反的程序出艙。
本發(fā)明具有實質(zhì)性特點和顯著進(jìn)步，它提供了一種水下管道干式維修作業(yè)艙，使?jié)撍畣T能在水下干式環(huán)境實施管道維修作業(yè)，提高作業(yè)效率和維修質(zhì)量。其艙體、內(nèi)框架、外框架結(jié)構(gòu)和連接技術(shù)實現(xiàn)了艙體多自由度運動，便于艙體與管道的對中、固定和密封。艙體上的閘室，使?jié)撍畣T能夠在壓力條件下方便地進(jìn)出艙體內(nèi)外的干濕環(huán)境。
權(quán)利要求
1.一種水下管道干式維修作業(yè)艙，其特征在于，它包括有一外框架，呈長方體狀，其左右兩端各設(shè)置有一機(jī)械手，左右兩端的下部還各設(shè)置有一導(dǎo)向架；一內(nèi)框架，其連接在所述外框架內(nèi)；一艙體，其連接在所述內(nèi)框架內(nèi)，該艙體左右側(cè)面的下部中央各設(shè)置有一倒“U”型開口，艙體底部為無底；所述艙體的頂部設(shè)置有一供給管連接口，艙體正面設(shè)置有一閘室；一對可以密封艙體底部和左右兩側(cè)的密封門，其對稱設(shè)置在所述艙體內(nèi)，且密封門的左右兩側(cè)對應(yīng)設(shè)置有容置待修理管道的半圓形凹槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下管道干式維修作業(yè)艙，其特征在于所述內(nèi)框架的左支撐桿和右支撐桿的兩端各設(shè)置有一滑動塊，所述外框架對應(yīng)滑動塊設(shè)置有滑軌，所述滑動塊設(shè)置在所述滑軌中；外框架的內(nèi)側(cè)還設(shè)置有至少一左右位移驅(qū)動油缸，該左右位移驅(qū)動油缸的一端連接在外框架的內(nèi)側(cè)，另一端連接在所述左支撐桿或右支撐桿上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水下管道干式維修作業(yè)艙，其特征在于所述內(nèi)框架的左支撐桿和右支撐桿上各設(shè)置有一滑軌，該滑軌上設(shè)置有一滑塊，該滑塊與艙體連接，在連接處，滑塊上設(shè)置有一撥叉，艙體上設(shè)置有一垂向的滑軸，該滑軸位于撥叉的叉口中；所述內(nèi)框架的左支撐桿和右支撐桿上還各設(shè)置有一前后位移驅(qū)動油缸，該前后位移驅(qū)動油缸的輸出端連接在所述滑塊上；所述內(nèi)框架的前支撐桿與艙體之間設(shè)置有至少一上下位移驅(qū)動油缸，該上下位移驅(qū)動油缸的上端樞接在前支撐桿上，該上下位移驅(qū)動油缸的下端樞接在艙體下部；所述內(nèi)框架的后支撐桿與艙體之間設(shè)置有至少一上下位移驅(qū)動油缸，該上下位移驅(qū)動油缸的上端樞接在后支撐桿上，該上下位移驅(qū)動油缸的下端樞接在艙體下部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水下管道干式維修作業(yè)艙，其特征在于所述內(nèi)框架的前支撐桿與艙體之間設(shè)置有兩個上下位移驅(qū)動油缸，其分別設(shè)置在艙體的左右兩側(cè)；所述內(nèi)框架的后支撐桿與艙體之間設(shè)置有一個上下位移驅(qū)動油缸，其設(shè)置在艙體中部。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水下管道干式維修作業(yè)艙，其特征在于所述外框架的內(nèi)側(cè)設(shè)置有兩個左右位移驅(qū)動油缸，該左右位移驅(qū)動油缸的一端連接在外框架的內(nèi)側(cè)，另一端連接在右支撐桿上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的水下管道干式維修作業(yè)艙，其特征在于所述閘室與艙體內(nèi)部之間設(shè)置有一內(nèi)平衡閥以及一內(nèi)密封門；所述閘室與外部之間設(shè)置有一外平衡閥以及一外密封門。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的水下管道干式維修作業(yè)艙，其特征在于所述外框架的下部設(shè)置有四根防滑樁。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水下管道干式維修作業(yè)艙，其特征在于所述外框架的下部設(shè)置有四個防滑樁。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或8所述的水下管道干式維修作業(yè)艙，其特征在于所述外框架的下部四角各設(shè)置有一撐腳。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水下管道干式維修作業(yè)艙，其特征在于所述外框架的下部四角各設(shè)置有一撐腳。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水下管道干式維修作業(yè)艙，它包括有一外框架，呈長方體狀，其左右兩端各設(shè)置有一機(jī)械手，左右兩端的下部還各設(shè)置有一導(dǎo)向架；一內(nèi)框架，其連接在所述外框架內(nèi)；一艙體，其連接在所述內(nèi)框架內(nèi)，該艙體左右側(cè)面的下部中央各設(shè)置有一倒“U”型開口，艙體底部為無底；所述艙體的頂部設(shè)置有一供給管連接口，艙體正面設(shè)置有一閘室；一對可以密封艙體底部和左右兩側(cè)的密封門，其對稱設(shè)置在所述艙體內(nèi)，且密封門的左右兩側(cè)對應(yīng)設(shè)置有容置待修理管道的半圓形凹槽。本發(fā)明提供的水下管道干式維修作業(yè)艙，它可以在水下創(chuàng)造出一個完全干式的條件，使?jié)撍畣T能在水下干式環(huán)境實施管道維修作業(yè)，提高作業(yè)效率和維修質(zhì)量。
文檔編號F16L55/00GK1786544SQ20051013248
公開日2006年6月14日 申請日期2005年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月20日
發(fā)明者房曉明, 李長春, 任平, 王道炎, 唐榮慶, 葛彤, 張裕芳, 馬廈飛, 王玉娟, 章怡圣, 劉春厚, 潘東民, 劉素英, 高峰, 馬洪新, 裴紅英 申請人:中國海洋石油總公司, 海洋石油工程股份有限公司, 上海交通大學(xué)