[发明专利]双金属复合管卷轴安装的充压上卷方法及密封装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种双金属复合管卷轴安装的充压上卷方法以及该方法实施过程所需的密封装置。

背景技术

在海洋强腐蚀性油气田的开采中，相对于添加缓蚀剂输送与铺设耐蚀合金管道，选用双金属复合管具有明显的经济性。双金属复合管是由外层碳钢管和内层抗腐蚀合金管(厚度一般为2～3mm)通过机械的方式复合而成的，充分利用外层碳钢管的承载力与内层合金管的抗腐蚀能力。但由于双金属复合管焊接难度较大，焊接速率低，应用传统的S形铺管法铺设双金属复合管的海上作业时间明显增加，因而制约了该种类型管材的选用。业界认为双金属复合管道最高效的海上安装方法为卷轴铺管法，即在陆上实现管道的焊接上卷，再到预定海域退卷安装。

然而，在现有技术下，卷轴铺管法的实施也受到关键因素的制约，即：双金属复合管在上卷过程中可能发生的衬管层分离和皱屈(detaching和wrinkling)。当卷轴的直径偏小，双金属复合管两金属管层之间的结合应力不足时，衬管层的分离和皱屈在上卷过程中很容易发生，上述情况一旦发生，退卷铺设后管道内衬管层的变形将严重阻碍流体的输送。针对上述制约因素,业界尚没有较好的途径实施双金属复合管道的卷轴安装。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种双金属复合管卷轴安装的充压上卷方法及该方法实施过程所需的密封装置,从而实现双金属复合管卷入卷轴而不发生衬管层的分离和皱屈。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种双金属复合管卷轴安装的充压上卷方法，包括以下步骤：1)设置一套包括卷轴端密封器、焊接端密封器和长柱塞杆在内的密封装置；卷轴端密封器和焊接端密封器上分别设置有连接压力气源密封用胶筒，长柱塞杆为具有中心孔的前后两段，二者之间设置有一常开的球阀；将长柱塞杆的头部与卷轴端密封器尾部连接，将长柱塞杆的尾部穿过焊接端密封器，焊接端密封器的尾部连接有牵引索；2)在待上卷的双金属复合管的初始端连接一高压气源，并将卷轴端密封器穿入该双金属复合管；3)从长柱塞杆尾部充入压力气体，使卷轴端密封器的胶筒膨胀，将待上卷的双金属复合管密封；4)启动初始端高压气源，转动卷轴，将处于高压状态的双金属复合管卷入卷轴；5)将至少一根待焊接的双金属复合管穿过牵引索和焊接端密封器，与已上卷的双金属复合管3的尾部对齐，并与其焊接成一体，同时将牵引索拉紧，连接在固定桩上；6)向焊接端密封器的进气通道充入压力气体，使焊接端密封器的胶筒膨胀，将已完成焊接的双金属复合管密封；7)卸去长柱塞杆内的压力气体，使卷轴端密封器启封，并在气压差的作用下连同长柱塞杆一起向焊接端密封器移动，此时处于密封状态的焊接端密封器不动，继续维持双金属复合管内的高压状态；8)当卷轴端密封器与焊接端密封器靠近后，再次向长柱塞杆通入压力气体，使卷轴端密封器的胶筒重新处于密封状态；然后卸去焊接端密封器进气通道的压力气体，将其启封；9)转动卷轴，将已完成焊接的双金属复合管卷入卷轴；此时，卷轴端密封器连同长柱塞杆会跟随双金属复合管向卷轴的方向运动，而焊接端密封器则在牵引索的牵引下停留在原来的位置，最后将牵引索与固定桩分离；10)重复步骤5)～步骤9)，直至剩下待焊接的最后一根双金属复合管，进入步骤11)；11)重复步骤5)～步骤8)后，转动卷轴使最后一根双金属复合管连同卷轴端密封器和长柱塞杆向卷轴方向移动，当焊接端密封器处于最后一根双金属复合管末端时，停止转动卷轴；12)向焊接端密封器的进气通道充入压力气体，使焊接端密封器的胶筒膨胀，将最后一根双金属复合管密封；再卸去长柱塞杆内的气体压力，使卷轴端密封器启封，并在气压差的作用下向焊接端密封器移动靠近；13)从长柱塞杆尾部充入压力气体，使卷轴端密封器处于密封状态；然后卸去焊接端密封器进气通道的压力气体，将其启封；14)将长柱塞杆的球阀关闭后，拆除长柱塞杆的后段杆身，移走焊接端密封器；此时，卷轴端密封器仍然对已上卷的双金属复合管保持密封作用，初始端的高压气源保持气体压力，直到所有上卷的双金属复合管出海铺入海床后，再卸压。

所述步骤5)中，穿过牵引索和焊接端密封器待焊接的双金属复合管为多根，且依序焊接成一体。

在进行所述步骤7)和步骤12)之前，通过连通所述卷轴端密封器和焊接端密封器的气压通道向二者之间注入气体，气体的阻尼压力小于已上卷的双金属复合管内的压力。