深海油氣管道棄置與回收作業用的拖拉封頭的製作方法

2023-09-19 05:24:25

專利名稱：深海油氣管道棄置與回收作業用的拖拉封頭的製作方法
技術領域：
本發明涉及海洋石油工程設備，尤其涉及一種深海油氣管道棄置與回收作業用的拖拉封頭。
背景技術：
目前，深海油氣管道的鋪管船法鋪設，管道的棄置與回收作業是其中的重要環節， 它包括在鋪管作業結束或鋪管作業遭遇強颱風等緊急情況時利用纜索將管道逐漸放置在海床上；鋪管作業開始(恢復)時將管道收回至正常鋪設的位置。棄管和收管作業為兩個互逆的過程。管道棄置和回收作業中鋼纜和管道的連接一直以來都是業內人員亟待解決的技術難題。當前，對於淺水海底管道的棄置與回收作業，一般採用簡單的帶有吊耳的接頭焊接於管線的末端，然後由接頭連接鋼纜並將管道下放至海底。在完成管道的棄置後，鋼纜無需解下，而是在鋼纜末端連接浮筒，以將鋼纜懸浮於海面上，回收時直接拾起鋼纜將管道拖拉至鋪管船上。然而，對於深水管道的棄置和回收作業，所採用的鋼纜直徑粗、自重較大，將鋼纜直接留於海上是十分危險且不現實的。因此，有必要設計一種方便、快捷、可靠的接頭結構，在完成海管的棄置後，允許將鋼纜收回，並能實現回收時鋼纜和接頭的快速、可靠連接，進而完成管道的回收作業。

發明內容
本發明的主要目的在於克服現有產品存在的上述缺點，而提供一種深海油氣管道棄置與回收作業用拖拉封頭，其主要包括主體、吊體、連接杆、連接板以及掛板，是一種方便、快捷、可靠的接頭結構，可以避免昂貴的潛水員水下作業，自動化程度高，操作簡便可靠，特別適用於深海海底管道鋪設過程中遭遇惡劣海況時的棄管及海況轉好後的海管回收作業。本發明的目的是由以下技術方案實現的。本發明深海油氣管道棄置與回收作業用拖拉封頭，其特徵在於，包括主體1、吊體 2、連接杆3、連接板4以及掛板8 ；該主體1包括插芯11和擋球套12，該插芯11外壁上設有多個放置球體111的球槽112，該插芯11的一端穿套在擋球套12內，另一端與連接板4固定，該連接板4背離插芯11的一面設有兩個吊耳41和42 ；該吊體2為U字形體，其開口的兩端分別設有吊環21和22，且吊體2內側設有加強架5，該吊體2的兩個吊環21和22分別插設在連接板4的兩個吊耳41和42的外側；該連接杆3穿套在吊環21和22以及吊耳 41和42內，使主體1和吊體2連接為一體；該掛板8固定在深海油氣管道A靠近一端的管口外緣處。前述的深海油氣管道棄置與回收作業用拖拉封頭，其中主體1的插芯11為階梯式圓柱形體，該階梯式圓柱形體的外壁設有多個均布的放置球體111的球槽112，該球槽112 為向插芯11遠離擋球套12端漸深的球形槽體；該主體1的擋球套12為中空管體，供插芯 11穿套在內，管壁與插芯11球槽112對應處設有球體限制孔121，該管體與插芯11相互插接端的管口外緣一體成型外延邊122，該外延邊供與深海油氣管道A連接固定。前述的深海油氣管道棄置與回收作業用拖拉封頭，其中吊體2內側設有的加強架5包括兩端分別與 U字形體兩側固定的板體51和52以及兩端分別與板體51和52連接的杆體53，該杆體53 上套設彈簧6及掛鈎7。前述的深海油氣管道棄置與回收作業用拖拉封頭，其中板體51和52中央分別設有相應的螺孔，該杆體53兩端設有螺紋分別與板體51和52的螺孔螺接；該彈簧6套在杆體53上，其一端抵頂在靠近吊體2開口端的板體51上，另一端與套設在杆體53上的掛鈎 7抵頂。前述的深海油氣管道棄置與回收作業用拖拉封頭，其中球體111為鋼球。前述的深海油氣管道棄置與回收作業用拖拉封頭，其中掛板8為環形掛板，其焊接在深海油氣管道A靠近一端的管口外緣處，且板體上均布多個掛孔81供掛鈎7勾掛。本發明深海油氣管道棄置與回收作業用拖拉封頭的有益效果，該拖拉封頭主體設有插芯，插芯設有球槽，並配合球體和擋球套而實現拖拉封頭和深海油氣管道的自動張緊連接；U字形吊體設有加強架，該加強架可以優化U字形吊體的受力，保證了 U字形吊體的結構強度；加強架上螺接的杆體，是彈簧和掛鈎的連接體，起吊作業時，使U字形吊體與管道呈垂直狀態，使掛鈎勾在焊接於管道上的掛板上，使吊體保持在與海底管道懸垂狀態，待管道回收時，便於吊鉤同吊體連接，其結構設計合理簡單、功能可靠；使用本發明可以避免昂貴的潛水員水下作業，自動化程度高，操作簡便可靠，另外，除拖拉封頭主體外的其他組件均可重複利用，可以節省成本。特別適用於深海海底管道鋪設過程中遭遇惡劣海況時的棄管及海況轉好後的海管回收作業，還可用於管道正常鋪設的起始和終止作業。


圖1為本發明深海油氣管道棄置與回收作業用拖拉封頭分解結構示意圖。圖2為本發明深海油氣管道棄置與回收作業用拖拉封頭組合結構示意圖。圖3為本發明為本發明深海油氣管道棄置與回收作業用拖拉封頭使用狀態示意圖。圖中主要標號說明1主體、11插芯、111球體、12擋球套、121球體限制孔、122外延邊、2吊體、21吊環、22吊環、3連接杆、4連接板、41吊耳、42吊耳、5加強架、51板體、52 板體、53桿體、6彈簧、7掛鈎、8環形掛板、81掛孔、9吊鉤、A深海油氣管道、B海床。
具體實施例方式如圖1、圖2所示，本發明深海油氣管道棄置與回收作業用拖拉封頭，其包括主體 1、吊體2、連接杆3、連接板4以及掛板8 ；該主體1包括插芯11和擋球套12，該插芯11外壁上設有多個放置球體111的球槽112，該插芯11的一端穿套在擋球套12內，另一端與連接板4固定，該連接板4背離插芯11的一面設有兩個吊耳41和42 ；該吊體2為U字形體， 其開口的兩端分別設有吊環21和22，且吊體2內側設有加強架5，該吊體2的兩個吊環21 和22分別插設在連接板4的兩個吊耳41和42的外側；該連接杆3穿套在吊環21和22以及吊耳41和42內，使主體1和吊體2連接為一體；該掛板8固定在深海油氣管道A靠近一端的管口外緣處。
如圖1、圖2所示，本發明深海油氣管道棄置與回收作業用拖拉封頭，其中，該主體 1的插芯11為階梯式圓柱形體，該階梯式圓柱形體的外壁設有多個均布的放置球體111的球槽112，該球槽112為向插芯11遠離擋球套12端漸深的球形槽體；該主體1的擋球套12 為中空管體，供插芯11穿套在內，管壁與插芯11球槽112對應處設有球體限制孔121，該管體與插芯11相互插接端的管口外緣一體成型外延邊122，該外延邊供與深海油氣管道A連接固定；該吊體2內側設有的加強架5包括兩端分別與U字形體兩側固定的板體51和52 以及兩端分別與板體51和52連接的杆體53，該杆體53上套設彈簧6及掛鈎7 ；該板體51 和52中央分別設有相應的螺孔，該杆體53兩端設有螺紋分別與板體51和52的螺孔螺接； 該彈簧6套在杆體53上，其一端抵頂在靠近吊體2開口端的板體51上，另一端與套設在杆體53上的掛鈎7抵頂；該球體111為鋼球；該掛板8為環形掛板，其焊接在深海油氣管道A 靠近一端的管口外緣處，且板體上均布多個掛孔81供掛鈎7勾掛。如圖1、圖2、圖3所示，本發明深海油氣管道棄置與回收作業用拖拉封頭使用時， 先將拖拉封頭主體1的插芯11插入擋球套12內，該插芯11在擋球套12的擋護下填裝鋼球112，填裝完成後，鋼球10在插芯11的球槽111的深位處，以方便實現拖拉封頭主體1插入管道A。將連接杆3穿入吊耳41和42以及吊環21和22內，使主體1和吊體2連接為一
體，其連接形式簡單可靠。吊體1內側的分別焊接固定板體51和52，杆體53上套設彈簧6和掛鈎7後兩端分別與板體51和52的螺孔螺接，該彈簧6套在杆體53上，其一端抵頂在板體51上，另一端與掛鈎7抵頂。當拖拉封頭主體1由擋球套12端插入管道A內就位後，將擋球套12的外延邊122 焊接在管道A —端的管口上，向背離管道A的方向拖拉插芯11，鋼球111在擋球套12的阻擋下從插芯11球槽112最深處向淺位滾動，使鋼球111由擋球套12的球體限位孔121處與管道A的內壁接觸、擠壓、摩擦，最終使拖拉封頭主體1與管道A呈張緊式連接，這時吊鉤 9連接吊體2即可進行棄管作業。 如圖3所示，在管道A靠近管口的外緣處焊接環形掛板8，該環形掛板8上設有掛孔81，管道A在拖拉封頭拖動下下放至海底後，將U字形吊體2擺至與管道A豎直的位置， 這時掛鈎7在其自身重力作用下沿加強架5的杆體53而滑落並壓縮彈簧6，直至掛鈎7鉤掛住環形掛板8的掛孔81，這樣使U字形吊體2始終保持在與管道A豎直的位置，便於回收管道作業時，在深水環境下捕捉吊體2，使吊體2與吊鉤9連接，以進行管道A的回收作業。
本發明深海油氣管道棄置與回收作業用拖拉封頭的優點是1、該拖拉封頭主體， 具有大長度的插芯，其設置足夠數量的鋼球，在擋球套的配合作用下，可以實現管道和拖拉封頭可靠的自動張緊連接，工程作業簡單，能夠實現拖拉封頭的重複使用，大幅度提高海上作業的經濟效益和效率。另外，拖拉封頭主體與吊體連接結構簡潔，加工方便。2、該拖拉封頭的U字形吊體，可以圍繞連接杆旋轉，在管道棄置於海底後，U字形吊體圍繞連接杆旋轉至與海底管道豎直的位置，使掛鈎鉤住環形掛板的掛孔，U字形吊體豎立於海底，而不致於沉於泥面以下，便於回收時纜繩吊鉤與其連接。3、該拖拉封頭的U字形吊體的加強架，其中杆體為一可拆卸的活動杆，既可以起到加強U字形吊體結構強度的作用，又可以作為彈簧和掛鈎的載體，結構設計合理。4、該拖拉封頭的連接杆強度高，連接拖拉封頭主體和U字形吊體，是拖拉封頭的關鍵承載部件，採用優質碳素結構鋼精加工製成。5、該拖拉封頭在管道的棄置和回收作業中，無需潛水員水下作業，在海底管道上焊接環形掛板和擋球套均是在水上(船上)完成，這些工作完成後進行管道的棄置作業，管道棄置後，再進行管道回收作業，對水下ROV的作業量也要求不高，經濟性較好；同時，較好地解決了管道棄置後，進行回收時接頭與纜繩連接困難的難題，為深水鋪管作業提供有效工具。6、該拖拉封頭的插芯外壁均布設有球槽，該球槽為漸深式結構，鋼球隨插芯插入時在擋球套作用下處於球槽最深處，與管道內壁不接觸，無擠壓、摩擦，保證插芯無阻力地插入管道內。7、擋球套為中空管體，其管壁上設有與插芯球槽位置對應的球體限位孔，該球體限位孔用於約束球體隨插芯插入時無法脫離插芯；插芯外拉時，擋球套與管道固定一體，球體限位孔的存在使擋球套推動球體向球槽淺位滾動，實現球體與管道內壁接觸、擠壓、摩擦，最終使主體與管道呈張緊式連接。 以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
權利要求
1.一種深海油氣管道棄置與回收作業用的拖拉封頭，其特徵在於，包括主體(1)、吊體 O)、連接杆(3)、連接板以及掛板(8)；該主體(1)包括插芯(11)和擋球套(12)，該插芯(11)外壁上設有多個放置球體(111)的球槽(112)，該插芯(11)的一端穿套在擋球套 (12)內，另一端與連接板⑷固定，該連接板⑷背離插芯(11)的一面設有兩個吊耳Gl) 和02)；該吊體(2)為U字形體，其開口的兩端分別設有吊環和(22)，且吊體O)內側設有加強架(5)，該吊體( 的兩個吊環和0 分別插設在連接板(4)的兩個吊耳 (41)和(42)的外側；該連接杆(3)穿套在吊環(21)和(22)以及吊耳(41)和(42)內，使主體(1)和吊體( 連接為一體；該掛板(8)固定在深海油氣管道(A)靠近一端的管口外緣處。
2.根據權利要求1所述的深海油氣管道棄置與回收作業用的拖拉封頭，其特徵在於， 所述主體(1)的插芯(11)為階梯式圓柱形體，該階梯式圓柱形體的外壁設有多個均布的放置球體(111)的球槽(112)，該球槽(112)為向插芯(11)遠離擋球套(12)端漸深的球形槽體；該主體(1)的擋球套(12)為中空管體，供插芯(11)穿套在內，管壁與插芯(11)球槽 (112)對應處設有球體限制孔(121)，該管體與插芯(11)相互插接端的管口外緣一體成型外延邊(122)，該外延邊供與深海油氣管道(A)連接固定。
3.根據權利要求1所述的深海油氣管道棄置與回收作業用的拖拉封頭，其特徵在於， 所述吊體( 內側設有的加強架( 包括兩端分別與U字形體兩側固定的板體(51)和(52)以及兩端分別與板體(51)和(5 連接的杆體(53)，該杆體(5 上套設彈簧(6)及掛鈎 ⑵。
4.根據權利要求3所述的深海油氣管道棄置與回收作業用的拖拉封頭，其特徵在於， 所述板體(51)和(5 中央分別設有相應的螺孔，該杆體(5 兩端設有螺紋分別與板體 (51)和(5 的螺孔螺接；該彈簧(6)套在杆體(5 上，其一端抵頂在靠近吊體開口端的板體(51)上，另一端與套設在杆體(5 上的掛鈎(7)抵頂。
5.根據權利要求1或2所述的深海油氣管道棄置與回收作業用拖拉封頭，其特徵在於， 所述球體(111)為鋼球。
6.根據權利要求1所述的深海油氣管道棄置與回收作業用的拖拉封頭，其特徵在於， 所述掛板(8)為環形掛板，其焊接在深海油氣管道(A)靠近一端的管口外緣處，且板體上均布多個掛孔(81)供掛鈎(7)勾掛。
全文摘要
本發明提供一種深海油氣管道棄置與回收作業用的拖拉封頭，包括主體、吊體、連接杆、連接板及掛板；主體包括插芯和擋球套，插芯外壁上設有多個放置球體的球槽，插芯一端穿套在擋球套內，另端與連接板固定，連接板背離插芯的一面設兩個吊耳；吊體為U字形體，其開口的兩端分別設有吊環，吊體內側設加強架，吊體的兩個吊環分別插設在連接板兩個吊耳外側；連接杆穿套在吊環及吊耳內，使主體和吊體連接為一體；掛板固定在深海油氣管道靠近一端的管口外緣處；是一種方便、快捷、可靠的接頭結構，可避免昂貴的潛水員水下作業，自動化程度高，操作簡便可靠，適用於深海海底管道鋪設過程中遭遇惡劣海況時的棄管及海況轉好後的海管回收作業。
文檔編號F16L1/20GK102322548SQ201110137768
公開日2012年1月18日 申請日期2011年5月26日 優先權日2011年5月26日
發明者劉培林, 劉建申, 徐祥娟, 曹為, 李廣鑫, 李懷亮, 毛東風, 燕暉, 蘇寧寧, 趙天奉, 鍾朝廷 申請人:中國海洋石油總公司, 中國石油大學(北京), 海洋石油工程股份有限公司