[发明专利]海底管道气动带压接入装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种水下生产系统海底管道带压接入装置，特别是涉及一种海底管道不停输工况下的气动带压接入装置及其带压接入方法。

背景技术

海洋工程领域新开发的海上油气田为满足油气等物流输送，往往需要新建上百公里甚至更远距离的海底管道，因其投资成本高昂，使得新开发油气田的收益率急剧降低，此时需要采用特殊形式的海上油气输送开发方案，如通过带压接入技术新建短距离海底管道接入原有管道，实现并流输送，可以大幅度降低油气田开发投资成本，为深水油田和边际油田的开发方案研究提供了一种新的思路。

目前，国外一些管道技术公司，如FLOW SERVE公司等，都装备有不停输带压接入设备，且其接入设备多采用液压驱动或爆破开孔，多年来成功地完成了大量管道的改造与抢修工程，然而，多数国外公司不出售此类设备，只提供技术上的服务，且费用较贵。

国内带压接入技术在海上油田改造工程项目中的应用主要是借鉴陆上油田带压开孔经验，其中常规接入技术是在原有海底管道主管上引出一路三通支管，通常做法是在主管上切掉一段管道，然后焊接引出支管的三通管件，最后接入新的海底管道，该技术中的停产、清管和水下焊接等作业都限制了其在海底管道不停输接入方案中的应用；带压开孔接入技术是在原有工艺管道上直接焊接三通法兰短节并安装阀门和法兰，对三通、法兰和阀门进行密闭性试验以保证焊缝无泄漏，然后将开孔机安装在阀门上并进行手动进刀和开孔，最后关闭阀门并从阀门上拆卸开孔机，可以看出这种带压开孔接入技术需要采用氮气来完全置换出开孔机、阀门及三通所构成密闭空间中的空气并保证刀具处于无氧环境中实施切割，操作难度系数较大且不适用于海底管道水下特殊工况，同时三通短节需要焊接到原有工艺管道上且需要进行密闭性试验，这些都不适合在水下环境中进行操作。

发明内容

为了有效解决海底管道不停输接入问题并克服现有带压接入技术应用于水下作业时存在的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种适合水下海底管道不停输接入作业用的气动带压接入装置，该带压接入装置采用静密封和动密封双密封技术，并结合水下气动自动调控系统、液压双动力驱动系统和剖分套筒式接入体实现水下海底管道的带压接入，具备操作简便、接入时间短、施工成本低等特点，尤其适用于深水油田和边际油田海底管道油气并流不停输作业的快速接入要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是开发一种海底管道气动带压接入装置，主要由接入体、静密封器、水下调控器、动密封器、液压驱动系统和接入控制系统几部分组成。水下带压接入作业中，整套接入装置通过施工船上的吊机吊装至海底管道接入管段的正上方，接入体依靠液压驱动系统提供的周向推进动力实施前后接入本体的张开和闭合操作，并经其自锁块实现前后接入本体的自动锁紧；然后旋紧各夹紧螺柱并使梯形金属圈形成金属圈密封，同时静密封器通过旋紧各推进螺柱挤压锥形金属圈和多边形金属环依次产生变形而形成双重金属密封的静密封；接着动密封器依据填料和密封圈以及双圆盘式迷宫密封的多重密封技术实现带压接入装置与开孔设备钻杆间的动密封，以保证钻孔作业的顺利进行；最后水下调控器通过气动调节完成钻孔作业后的自动关断，接入控制系统远程自动调控并流输送中油气输送介质的流量和外输压力。

接入体采用卧式剖分套筒体，依据液压驱动系统提供的周向推进动力并结合自锁机构和金属密封圈实现接入体在海底管道上的自动锁紧和水下对接，它包括前后接入本体、自锁块、梯形金属圈和推进架，其主要部件的材质选用超级双向不锈钢。前后接入本体采用沿轴向全对称布置的厚壁筒体，前后接入本体依据其剖分式构造而分别套于海底管道接入管段的前部和后部，前接入本体中部的筒体壁上设置三通管段并与水下调控器和新接入海管依次联接在一起，作为并流输送中油气进入原有海底管道的入口管段；前后接入本体的两侧端车制有沿圆周方向均匀布置的螺纹孔，且各螺纹孔的四周加工有环形凹槽，该环形凹槽的截面呈等腰梯形；前后接入本体的环腔内壁采用阶梯回转面，其内锥面构成的环腔中配置锥形金属圈，而内锥面内侧的等腰梯形凹槽所构成的环腔中则配置梯形金属圈，梯形金属圈和锥形金属圈的本体材质均采用强度高和耐温性能强的金属，同时金属圈本体的内部设有均匀分布的金属丝且其本体的外部包裹有金属箔片；梯形金属圈采用沿圆周方向均匀布置的分片构造，梯形金属圈的各分片由前后接入本体分别夹紧且其各分片的结合处采用间隙配合。