專利名稱：用于海底跨接管道下放安裝的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于海底跨接管道下放安裝的裝置，主要用于管道修復(fù)過(guò)程中跨接管道下放以及與海底管道的對(duì)接，保證管道修復(fù)過(guò)程中管道的精確對(duì)接與平穩(wěn)操作。
背景技術(shù)：
海底管道作為海上石油天然氣工程作業(yè)的“動(dòng)脈”，起著至關(guān)重要的作用，因此在海底管道的損壞事故如泄漏和腐蝕等發(fā)生后，如何快速地維修海底管道成為海洋石油天然氣作業(yè)中不可或缺的一環(huán)。當(dāng)一段海底管道由于破損或腐蝕較為嚴(yán)重時(shí)，需要將這段管道切除，并下放兩個(gè)跨接管道分別于切除剩余兩端的海底管道通過(guò)管道對(duì)接器對(duì)接，最終下放一段彎管將兩個(gè)跨接管道連接在一起，完成管道修復(fù)過(guò)程。在跨接管道與海底管道連接過(guò)程中由于波浪流等海底外在環(huán)境因素引起的管道對(duì)中不精確以及引起管道連接器破損的強(qiáng)制對(duì)中、兩段管道對(duì)接過(guò)程中無(wú)法提供支撐對(duì)接過(guò)程順利進(jìn)行的相應(yīng)的約束載體等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于海底跨接管道下放安裝的關(guān)鍵設(shè)備，它主要作用是解決由于波浪流等海底外在環(huán)境因素引起的管道對(duì)中不精確以及引起管道連接器破損的強(qiáng)制對(duì)中、兩段管道對(duì)接過(guò)程中無(wú)法提供支撐對(duì)接過(guò)程順利進(jìn)行的相應(yīng)的約束載體等問(wèn)題，確定下放與管道對(duì)接過(guò)程的平穩(wěn)安全。為此，本發(fā)明提出一種用于海底跨接管道下放安裝的裝置，用于對(duì)接海底管道與跨接管道，所述用于海底跨接管道下放安裝的裝置包括支撐底架3 ;初步對(duì)中海底管道的管道卡箍1，設(shè)置在所述支撐底架3上，所述管道卡箍I具有容納所述海底管道的空腔10 ；上部支撐框架2，連接在所述支撐底架3的上方；管道夾持機(jī)構(gòu)4，包括夾持所述跨接管道的管道夾48和與所述管道夾48連接的夾持液壓缸46,所述管道夾持機(jī)構(gòu)4可上下移動(dòng)的連接在所述上部支撐框架2上，并且所述管道夾48可前后移動(dòng)和左右移動(dòng)的設(shè)置在所述上部支撐框架2上。進(jìn)一步地，所述上部支撐框架2，可拆卸的連接在可所述支撐底架3的上方，所述管道夾持機(jī)構(gòu)4位于所述上部支撐框架2與所述支撐底架3之間。進(jìn)一步地，所述支撐底架3包括底板33和設(shè)置在所述底板33上的柱套32，所述上部支撐框架2包括與所述柱套32配合連接的柱腳21。進(jìn)一步地，所述上部支撐框架2還包括與所述底板33平行的工字型板框25，所述柱腳21連接在所述底板33與所述工字型板框25之間。進(jìn)一步地，所述上部支撐框架2還具有伸縮方向垂直所述底板33的上下運(yùn)動(dòng)液壓缸22，所述上下運(yùn)動(dòng)液壓缸22與所述管道夾持機(jī)構(gòu)4連接。進(jìn)一步地,所述管道夾持機(jī)構(gòu)4還包括前后運(yùn)動(dòng)液壓缸43、左右運(yùn)動(dòng)液壓缸44、分別連接所述前后運(yùn)動(dòng)液壓缸43和所述左右運(yùn)動(dòng)液壓缸44的護(hù)管夾47、為所述護(hù)管夾47提供前后運(yùn)動(dòng)軌道的前后運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌42、為所述護(hù)管夾47提供左右運(yùn)動(dòng)軌道的左右運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌41，所述管道夾48和所述夾持液壓缸46設(shè)置在所述護(hù)管夾47上，所述護(hù)管夾47為所述管道夾48和所述夾持液壓缸46提供支撐。進(jìn)一步地，所述管道夾持機(jī)構(gòu)4還包括支架45，所述護(hù)管夾47、前后運(yùn)動(dòng)液壓缸43、左右運(yùn)動(dòng)液壓缸44、分別連接所述前后運(yùn)動(dòng)液壓缸43、所述前后運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌42和所述左右運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌41均設(shè)置在所述支架45上。進(jìn)一步地，所述管道卡箍I包括兩個(gè)側(cè)壁11，所述兩個(gè)側(cè)壁之間的寬度是所述海底管道的外徑的2. 5倍。進(jìn)一步地，所述管道卡箍I還包括連接在所述兩個(gè)側(cè)壁之間并位于所述兩個(gè)側(cè)壁頂部的頂壁13，在所述兩個(gè)側(cè)壁的底部，所述兩個(gè)側(cè)壁之間為中空的。本發(fā)明的用于海底跨接管道下放安裝的裝置首先通過(guò)管道卡箍罩住海底管道下 放，實(shí)現(xiàn)機(jī)械機(jī)構(gòu)裝置上的粗略對(duì)中即初步對(duì)中，在完成粗略對(duì)中后，由上下前后左右三個(gè)自由度的液壓缸協(xié)同作用，完成精確的對(duì)中，由于液壓缸自身的負(fù)載作用，可以承受波浪流等海底因素的沖擊，也為對(duì)接過(guò)程提供一個(gè)約束載體，使管道修復(fù)過(guò)程平穩(wěn)進(jìn)行。在初步對(duì)中過(guò)程中，無(wú)需復(fù)雜的理論與操作，便將對(duì)中工作限制在一定的活動(dòng)范圍中進(jìn)行，為后面的精確對(duì)中提供了不可或缺的輔助作用。本發(fā)明的用于海底跨接管道下放安裝的裝置對(duì)跨接管道的夾持和釋放均由液壓缸的伸縮來(lái)實(shí)現(xiàn)，在ROV (水下機(jī)器人)的配合下可完全實(shí)現(xiàn)操作過(guò)程的可視化、精確化和自動(dòng)化。本發(fā)明的用于海底跨接管道下放安裝的裝置中的三自由度運(yùn)動(dòng)的液壓缸及夾持管道的夾持液壓缸均可配備相應(yīng)的具有反饋?zhàn)饔玫囊簤和娇刂葡到y(tǒng)，在細(xì)節(jié)上保證液壓機(jī)械運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的精確性。本發(fā)明的用于海底跨接管道下放安裝的裝置作為有效的機(jī)械機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，原理可靠，上部支撐框架與支撐底架之間可拆卸連接，保證其可以循環(huán)重復(fù)使用，為海上施工作業(yè)節(jié)約大量成本。


圖I為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于海底跨接管道下放安裝的裝置的總體立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的支撐底架的結(jié)構(gòu)；圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的管道卡箍的結(jié)構(gòu)；圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的上部支撐框架的剖面結(jié)構(gòu)；圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的管道夾持機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明I、管道卡箍10、空腔11、側(cè)壁13、頂壁2、上部支撐框架21、柱腳22、上下運(yùn)動(dòng)液壓缸25、工字型板框3、支撐底架32、柱套33、底板4、管道夾持機(jī)構(gòu)41、左右運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌42、前后運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌43、前后運(yùn)動(dòng)液壓缸44、左右運(yùn)動(dòng)液壓缸45、支架46、夾持液壓缸47、護(hù)管夾48、管道夾5、跨接管道51、跨接管道彎頭6、海底管道
具體實(shí)施方式
為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照

本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。如圖I所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種用于海底跨接管道下放安裝的裝置，用于對(duì)接海底管道6與跨接管道5，所述用于海底跨接管道下放安裝的裝置包括支撐底架3 ；初步對(duì)中海底管道的管道卡箍I，設(shè)置在所述支撐底架3上，如圖3所示，所述管道卡箍I具有容納所述海底管道的空腔10 ;上部支撐框架2，連接在所述支撐底架3的上方；管道夾持機(jī)構(gòu)4，包括夾持所述跨接管道的管道夾48和與所述管道夾48連接的夾持液壓缸46。支撐底架3為管道卡箍I、上部支撐框架2以及管道夾持機(jī)構(gòu)4提供支撐，當(dāng)管道卡箍I、上部支撐框架2以及管道夾持機(jī)構(gòu)4在海底作業(yè)時(shí)，支撐底架3穩(wěn)定的支撐在海底，為上述各部件的作業(yè)提供支撐。管道卡箍I罩住海底管道下放，實(shí)現(xiàn)機(jī)械機(jī)構(gòu)裝置上的粗略對(duì)中即初步對(duì)中，為后面的精確對(duì)中提供了不可或缺的輔助作用 。所述管道夾持機(jī)構(gòu)4可上下移動(dòng)的連接在所述上部支撐框架2上，并且所述管道夾48可如后移動(dòng)和左右移動(dòng)的設(shè)直在所述上部支撐框架2上，以便在在完成粗略對(duì)中后，進(jìn)一步完成精確的對(duì)中。管道夾48為通過(guò)夾持液壓缸46驅(qū)動(dòng)而夾持跨接管道5的夾持部，例如管道夾48為夾子。進(jìn)一步地，所述上部支撐框架2，可拆卸的連接在可所述支撐底架3的上方，所述管道夾持機(jī)構(gòu)4位于所述上部支撐框架2與所述支撐底架3之間，這樣，既有利于用于海底跨接管道下放安裝的裝置的整體結(jié)構(gòu)的緊湊，又有利于將跨接管道5夾設(shè)在支撐底架3與上部支撐框架2之間，約束跨接管道5。。上部支撐框架與支撐底架之間可拆卸連接，保證其可以循環(huán)重復(fù)使用，為海上施工作業(yè)節(jié)約大量成本。進(jìn)一步地，如圖2和圖4所示，所述支撐底架3包括底板33和設(shè)置在所述底板33上的柱套32，所述上部支撐框架2包括與所述柱套32配合連接的柱腳21。柱套32為柱狀的套筒，柱腳21為柱狀的支撐腳，支撐柱腳21與柱套32可以通過(guò)液壓螺栓連接，這樣可實(shí)現(xiàn)自由拆卸的功能，性能穩(wěn)定。本發(fā)明中，支撐柱腳21為四個(gè)，連接穩(wěn)定。 進(jìn)一步地，如圖4所示，所述上部支撐框架2還包括與所述底板33平行的工字型板框25，所述柱腳21連接在所述底板33與所述工字型板框25之間。采用工字型板框25有利于減輕重量，也便于對(duì)上部支撐框架2施力，從而將上部支撐框架2從支撐底架3拆卸下來(lái)。進(jìn)一步地，如圖4所示，所述上部支撐框架2還具有伸縮方向垂直所述底板33的上下運(yùn)動(dòng)液壓缸22，所述上下運(yùn)動(dòng)液壓缸22與所述管道夾持機(jī)構(gòu)4連接，驅(qū)動(dòng)所述管道夾持機(jī)構(gòu)4上下移動(dòng)，從而調(diào)整了跨接管道5的上下位置。進(jìn)一步地，如圖5所示，所述管道夾持機(jī)構(gòu)4還包括前后運(yùn)動(dòng)液壓缸43、左右運(yùn)動(dòng)液壓缸44、分別連接所述前后運(yùn)動(dòng)液壓缸43和所述左右運(yùn)動(dòng)液壓缸44的護(hù)管夾47、為所述護(hù)管夾47提供前后運(yùn)動(dòng)軌道的前后運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌42、為所述護(hù)管夾47提供左右運(yùn)動(dòng)軌道的左右運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌41，所述管道夾48和所述夾持液壓缸46設(shè)置在所述護(hù)管夾47上，所述護(hù)管夾47為所述管道夾48和所述夾持液壓缸46提供支撐，護(hù)管夾47上設(shè)有多個(gè)夾持跨接管道5的管道夾48，護(hù)管夾47為多個(gè)管道夾48的支座，護(hù)管夾47移動(dòng)，則管道夾48帶著跨接管道5移動(dòng)。前后運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌42、左右運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌41均為直線導(dǎo)軌，前后運(yùn)動(dòng)液壓缸43和左右運(yùn)動(dòng)液壓缸44分別驅(qū)動(dòng)護(hù)管夾47前后移動(dòng)和左右移動(dòng)，因而,管道夾持機(jī)構(gòu)4或管道夾48在三個(gè)相互垂直的立體方向上都通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng)，使得跨接管道5三維立體調(diào)整精確，能夠在初步對(duì)中的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)精確對(duì)中，從而完成海底管道對(duì)接作業(yè)。進(jìn)一步地,如圖5所示所述管道夾持機(jī)構(gòu)4還包括支架45,所述護(hù)管夾47、前后運(yùn)動(dòng)液壓缸43、左右運(yùn)動(dòng)液壓缸44、分別連接所述前后運(yùn)動(dòng)液壓缸43、所述前后運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌42和所述左右運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌41均設(shè)置在所述支架45上。支架45為各液壓缸、護(hù)管夾47和各軌道提供支撐。支架45可以為板框結(jié)構(gòu)，這樣，用于海底跨接管道下放安裝的裝置重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊。例如，所述護(hù)管夾47、前后運(yùn)動(dòng)液壓缸43、左右運(yùn)動(dòng)液壓缸44、分別連接所述前后運(yùn)動(dòng)液壓缸43、所述前后運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌42和所述左右運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌41均設(shè)置在所述支架45與支撐底架3之間，可以對(duì)跨接管道5起到輔助的約束作用。
進(jìn)一步地，如圖3所示，所述管道卡箍I具有容納所述海底管道的空腔10。所述管道卡箍I包括兩個(gè)側(cè)壁11，兩個(gè)側(cè)壁11形成初步夾持海底管道6的空間。所述兩個(gè)側(cè)壁之間的寬度是所述海底管道的外徑的2. 5倍，這樣，能夠適應(yīng)海底的狀況，實(shí)現(xiàn)初步對(duì)中。如圖3所示，進(jìn)一步地，所述管道卡箍I還包括連接在所述兩個(gè)側(cè)壁之間并位于所述兩個(gè)側(cè)壁頂部的頂壁13，兩個(gè)側(cè)壁11支撐在管道卡箍I的底座15上，底座15與底板33固定連接。在所述兩個(gè)側(cè)壁11的底部，所述兩個(gè)側(cè)壁之間為中空的，也就是說(shuō)，兩個(gè)側(cè)壁11之間不具有連接兩個(gè)側(cè)壁11的底壁，或者說(shuō)兩段底座15之間不是直接相連的，是斷開(kāi)的，從而為管道卡箍I從上至下對(duì)中海底管道6提供空間。管道卡箍I位于支撐底架3的前側(cè)，即管道卡箍I伸出支撐底架3，底座15與底板33可以平齊，以便為對(duì)接提供相同的標(biāo)高。本發(fā)明的用于海底跨接管道下放安裝的裝置，先將管道卡箍I罩住海底管道6下放，在水下機(jī)器人的協(xié)助下實(shí)現(xiàn)機(jī)械機(jī)構(gòu)裝置上的粗略對(duì)中即初步對(duì)中，在跨接管道到達(dá)與海底管道大致水平的高度，管道夾持機(jī)構(gòu)4通過(guò)前后運(yùn)動(dòng)液壓缸43推動(dòng)夾持跨接管道5的護(hù)管夾47在如后運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌42滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)如后運(yùn)動(dòng)；通過(guò)左右運(yùn)動(dòng)液壓缸44推動(dòng)夾持跨接管道5的護(hù)管夾47在左右運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌41滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)左右運(yùn)動(dòng)，上下左右前后三個(gè)自由度方向上協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)管道的對(duì)中和連接工作。在對(duì)接工作完成后，可三自由度運(yùn)動(dòng)的各液壓缸與海底管道的提升結(jié)構(gòu)協(xié)同作用，使支撐底架3承載跨接管道5，此時(shí)跨接管道彎曲部分的固定裝置下放，將跨接管道彎頭部分51固定，使跨接管道既不能滾動(dòng)也不能滑動(dòng)，跨接管道5固定完畢之后，夾持跨接管道5的夾持液壓缸46回縮，與其相連的旋轉(zhuǎn)管道夾48旋轉(zhuǎn)松開(kāi)跨接管道5。本發(fā)明適用于海底管道修復(fù)過(guò)程中海底跨接管道的下放安裝，特別的1本發(fā)明的粗略對(duì)中(初步對(duì)中)與基于液壓控制的精確對(duì)中相結(jié)合，確保下放安裝中的精確性；2本發(fā)明的裝置利用了液壓缸的負(fù)載功能，方便操作及管道的維修；3本發(fā)明的底跨接管道的下放安裝裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，原理可靠，可回收循環(huán)利用，降低了制造成本。以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實(shí)施方式
，并非用以限定本發(fā)明的范圍。為本發(fā)明的各組成部分在不沖突的條件下可以相互組合，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于海底跨接管道下放安裝的裝置，用于對(duì)接海底管道(6)與跨接管道(5)，其特征在于，所述用于海底跨接管道下放安裝的裝置包括 支撐底架⑶； 初步對(duì)中海底管道的管道卡箍(I)，設(shè)置在所述支撐底架(3)上，所述管道卡箍(I)具有容納所述海底管道的空腔(10)； 上部支撐框架(2)，連接在所述支撐底架(3)的上方； 管道夾持機(jī)構(gòu)(4)，包括夾持所述跨接管道的管道夾(48)和與所述管道夾(48)連接的夾持液壓缸(46)，所述管道夾持機(jī)構(gòu)(4)可上下移動(dòng)的連接在所述上部支撐框架(2)上，并且所述管道夾(48)可前后移動(dòng)和左右移動(dòng)的設(shè)置在所述上部支撐框架(2)上。
2.如權(quán)利要求I所述的用于海底跨接管道下放安裝的裝置，其特征在于，所述上部支撐框架(2)，可拆卸的連接在可所述支撐底架(3)的上方，所述管道夾持機(jī)構(gòu)(4)位于所述上部支撐框架(2)與所述支撐底架(3)之間。
3.如權(quán)利要求2所述的用于海底跨接管道下放安裝的裝置，其特征在于，所述支撐底架(3)包括底板(33)和設(shè)置在所述底板(33)上的柱套(32)，所述上部支撐框架(2)包括與所述柱套(32)配合連接的柱腳(21)。
4.如權(quán)利要求3所述的用于海底跨接管道下放安裝的裝置，其特征在于，所述上部支撐框架(2)還包括與所述底板(33)平行的工字型板框(25)，所述柱腳(21)連接在所述底板(33)與所述工字型板框(25)之間。
5.如權(quán)利要求3所述的用于海底跨接管道下放安裝的裝置，其特征在于，所述上部支撐框架(2)還具有伸縮方向垂直所述底板(33)的上下運(yùn)動(dòng)液壓缸(22)，所述上下運(yùn)動(dòng)液壓缸(22)與所述管道夾持機(jī)構(gòu)(4)連接。
6.如權(quán)利要求I所述的用于海底跨接管道下放安裝的裝置，其特征在于， 所述管道夾持機(jī)構(gòu)(4)還包括前后運(yùn)動(dòng)液壓缸(43)、左右運(yùn)動(dòng)液壓缸(44)、分別連接所述前后運(yùn)動(dòng)液壓缸(43)和所述左右運(yùn)動(dòng)液壓缸(44)的護(hù)管夾(47)、為所述護(hù)管夾(47)提供前后運(yùn)動(dòng)軌道的前后運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌(42)、為所述護(hù)管夾(47)提供左右運(yùn)動(dòng)軌道的左右運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌(41)，所述管道夾(48)和所述夾持液壓缸(46)設(shè)置在所述護(hù)管夾(47)上，所述護(hù)管夾(47)為所述管道夾(48)和所述夾持液壓缸(46)提供支撐。
7.如權(quán)利要求6所述的用于海底跨接管道下放安裝的裝置，其特征在于，所述管道夾持機(jī)構(gòu)(4)還包括支架(45)，所述護(hù)管夾(47)、前后運(yùn)動(dòng)液壓缸(43)、左右運(yùn)動(dòng)液壓缸(44)、分別連接所述前后運(yùn)動(dòng)液壓缸(43)、所述前后運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌(42)和所述左右運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌(41)均設(shè)置在所述支架(45)上。
8.如權(quán)利要求I所述的用于海底跨接管道下放安裝的裝置，其特征在于，所述管道卡箍(I)包括兩個(gè)側(cè)壁(11)，所述兩個(gè)側(cè)壁之間的寬度是所述海底管道的外徑的2. 5倍。
9.如權(quán)利要求8所述的用于海底跨接管道下放安裝的裝置，其特征在于，所述管道卡箍(I)還包括連接在所述兩個(gè)側(cè)壁之間并位于所述兩個(gè)側(cè)壁頂部的頂壁(13)，在所述兩個(gè)側(cè)壁的底部，所述兩個(gè)側(cè)壁之間為中空的。
全文摘要
本發(fā)明提出一種用于海底跨接管道下放安裝的裝置，用于對(duì)接海底管道與跨接管道，所述用于海底跨接管道下放安裝的裝置包括支撐底架(3)；初步對(duì)中海底管道的管道卡箍(1)，設(shè)置在所述支撐底架(3)上，所述管道卡箍(1)具有容納所述海底管道的空腔(10)；上部支撐框架(2)，連接在所述支撐底架(3)的上方；管道夾持機(jī)構(gòu)(4)，包括夾持所述跨接管道的管道夾(48)和與所述管道夾(48)連接的夾持液壓缸(46)，所述管道夾持機(jī)構(gòu)(4)可上下移動(dòng)的連接在所述上部支撐框架(2)上，并且所述管道夾(48)可前后移動(dòng)和左右移動(dòng)的設(shè)置在所述上部支撐框架(2)上。本發(fā)明確保了下放安裝跨接管道中的精確性。
文檔編號(hào)F16L1/26GK102705581SQ20121021087
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月20日
發(fā)明者于輝, 劉昌齡, 周立軍, 孫晶晶, 孫洪峰, 楊磊, 段夢(mèng)蘭, 毛東風(fēng), 湯珂, 程光明, 郭磊, 金鑫, 馬麗 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(北京)