事故管道鉗扁裝置及其鉗扁方法

2023-10-17 11:11:49 3

專利名稱：事故管道鉗扁裝置及其鉗扁方法
技術領域：
本發明涉及管道輸送過程中發生事故，在截止閥失效時可及時截止管道中的輸送 液體防止事故擴大的一種搶險工具和方法，特別涉及一種適用於在石油開採時發生井噴事 故以及石油管道爆炸失火導致截止閥失效並無法接近源頭時，及時截止石油管道、阻止事 故擴大的事故管道鉗扁裝置及其鉗扁方法。
背景技術：
現代石油開採、運輸的規模龐大，事故風險亦隨之增加，一旦發生事故，將會導致 巨大的災害和環境汙染。此時搶險方案不外兩種一種是消除已洩漏的液體，如使用消油 劑或是收集到另一容器內，如2010年4月在墨西哥灣發生的海上石油鑽井平臺起火爆炸事 故，英國石油公司採取「切管蓋帽」法將漏油管道進行控制，並將原油抽取到船上，同時採用 消油劑、吸油材料等清除已洩漏到海裡的原油。其缺點是作業時間長，在遇到不良的氣候條 件時無法實施。另一種是消除漏油的源頭，可以採用打減壓井將油層內的石油從另一處抽 出，減少油井的油壓，使石油不再噴出，此方法效果最為徹底，但是處理的成本高、時間長； 或可使用「滅頂法」，用水泥封堵洩漏管道，但其固化時間長，當油壓高時極易將未固化的水 泥衝走，實施困難大。石油開採中事故的處理，不但要有效而且要快速，因為原油一旦進入海域，就是對 生態環境的巨大破壞，而且自然環境中的原油非常難以清除，需要花費巨大的成本，甚至有 環保人士要求停止在深海進行石油開採。因此能否在發生石油事故之後快速有效的阻止洩 漏是海底石油開採需要解決的關鍵技術之一。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的現狀，提供一種在事故之後能快速 有效的控制輸油管道原油洩漏，將事故產生的損失減至最小、適用於韌性管材的事故管道 鉗扁裝置及其鉗扁方法。本發明解決上述技術問題所採用的技術方案為事故管道鉗扁裝置，包括第一鉗 臂、第二鉗臂以及設置在第一鉗臂和第二鉗臂之間的鉗口，鉗口包括與第一鉗臂固定連接 的第一 T型鋼臂、與第二鉗臂固定連接的第二 T型鋼臂以及設置在第一 T型鋼臂和第二 T 型鋼臂之間的固定銷，第一 T型鋼臂和第二 T型鋼臂通過固定銷相鉸接；第一鉗臂、第二鉗 臂和鉗口上分別設置有至少一個纜繩連接部，第一鉗臂和第二鉗臂分別設置有驅動鉗口閉 合的施力裝置。為優化上述技術方案，採取的措施還包括 上述的施力裝置可以根據事故發生地點及事故狀況的不同，選擇不同的設備，如 液壓裝置、滑輪副等。液壓裝置包括與第一鉗臂和與第二鉗臂相連接的液壓施力裝置。滑 輪副包括第一滑輪組和第二滑輪組，第一鉗臂和第二鉗臂的末端分別制有第一錐形部和第 二錐形部，在第一錐形部上連接有第一定位纜繩，在第二錐形部上連接有第二定位纜繩，第一定位纜繩和第二定位纜繩分別套設有能上下移動的第一定位環和第二定位環，第一定位 環通過第一吊環連接有第一滑輪組，第二定位環通過第二吊環連接有第二滑輪組；第一滑 輪組和第二滑輪組上穿連有驅動鉗口閉合的牽引纜繩，並通過牽引纜繩組成滑輪副；第一 吊環和第二吊環分別設置在第一滑輪組和第二滑輪組的一端，每個吊環上連接有升降纜 繩，升降纜繩能控制第一滑輪組和第二滑輪組分別沿第一定位纜繩和第二定位纜繩下放至 第一鉗臂和第二鉗臂端部。若鉗扁裝置的鉗力不足，則可將滑輪副數量相應增加，使鉗力加 倍；或可在滑輪副兩端同時進行牽引，以增加鉗力，同時可使扭力相互抵消，使鉗扁裝置施 力更加平衡。上述的第一 T型鋼臂的鉸接端制有第一固定銷鈑，第二 T型鋼臂的鉸接端制有第 二固定銷鈑，第一固定銷鈑和第二固定銷鈑分別制有定位孔，固定銷與第一固定銷鈑的定 位孔和第二固定銷鈑的定位孔相配合。第一固定銷鈑上制有兩片鋼板，第一固定銷鈑上制 有一片鋼板，第一 T型鋼臂和第二 T型鋼臂的鉸接端為二嵌一的鉸接形式，若要加大固定銷 的承受剪力，第一固定銷鈑和第一固定銷鈑的鋼板數量可相應增加，讓第一 T型鋼臂和第 二 T型鋼臂的鉸接端擴至三嵌二、四嵌三等複式鉸接。第一 T型鋼臂和第二 T型鋼臂末端 制有坡面，兩邊制有三角鈑和邊支鈑，以增加T型鋼的剛性和穩定性。鉗口受力很大，其材 料具有高硬度和軔性。上述的第一固定銷鈑固定在第一 T型鋼臂軸線的內側，第二固定銷鈑固定在第二 T型鋼臂軸線的內側；鉗口合攏後，第一 T型鋼臂和第二 T型鋼臂之間留有空隙，該空隙控 制在略小於待鉗扁管壁的兩倍厚度，可防止鉗緊時管壁由於受力過大而破裂。上述的每個纜繩連接部上分別連接有第三定位纜繩。固定銷兩端各制有一個插銷 孔，插銷孔與第一固定銷鈑和第二固定銷鈑之間分別套設有墊圈。上述的第一鉗臂和第二鉗臂由多節桁架連接而成，第一鉗臂和第二鉗臂一端的首 節桁架與第一 T型鋼臂和第二 T型鋼臂相連接，另一端的末節桁架尾部收縮為第一錐形部 和第二錐形部。首節桁架與相鄰桁架的連接端面分別制有5度至30度的斜面，使桁架在連 接後讓第一鉗臂和第二鉗臂向外折出，便於施力裝置在鉗扁時有存放空間。事故管道鉗扁裝置的管道鉗扁方法包括有定位步驟、鉗扁步驟和回收步驟定位步驟是控制第一定位纜繩、第二定位纜繩和第三定位纜繩將事故管道鉗扁裝 置移動至待鉗扁的管道一側，收放第一定位纜繩、第二定位纜繩和第三定位纜繩使鉗口定 位於需鉗扁的管道部位，並使第一鉗臂、第二鉗臂和鉗口位於同一平面；鉗扁步驟是移動第一定位纜繩、第二定位纜繩和第三定位纜繩使第一鉗臂和第二 鉗臂逐漸靠攏，從而合攏鉗口對管道進行鉗扁，同時配合第一鉗臂和第二鉗臂的移動對第 一定位纜繩、第二定位纜繩和第三定位纜繩進行收放與移動，使第一鉗臂、第二鉗臂和鉗口 始終處於同一平面內；若上述鉗扁動作未完全密封管道，則可使用施力裝置對管道進行再 次鉗扁。使用液壓裝置時，通過液壓施力裝置對第一鉗臂和第二鉗臂施加壓力，使鉗口鉗 緊，從而對管道進行再次鉗扁；使用滑輪副時，收緊牽引纜繩並通過第一滑輪組和第二滑輪 組驅動鉗口鉗緊，從而對管道進行再次鉗扁。若上述鉗扁步驟還未使管道完全密封，可放鬆鉗口，收放第一定位纜繩、第二定位 纜繩和第三定位纜繩，在管道的其他部位重新進行定位步驟和鉗扁步驟，對管道多處進行 鉗扁，直至管道中的液體被完全截止。5
回收步驟是移動和收起第一定位纜繩、第二定位纜繩和第三定位纜繩使鉗口展 開，並收起第一鉗臂、第二鉗臂和鉗口使鉗扁裝置回到原位。本發明的事故管道鉗扁裝置由第一鉗臂、第二鉗臂和鉗口組成了一個巨大的夾鉗 系統。事故管道鉗扁裝置的第一定位纜繩、第二定位纜繩和第三定位都與定位設備相連接。 定位設備控制鉗扁裝置在定位的過程中保證整體位置穩定準確，在鉗扁過程中保持鉗口與 需鉗扁的管道相對位置不變，使鉗扁過程快速準確。滑輪副上連有牽引纜繩，牽引纜繩與牽 引設備相連接，由牽引設備提供鉗扁裝置在鉗扁管道時所需的動力。在使用時，定位設備以 扇形編隊控制事故管道鉗扁裝置移動至需鉗扁的管道，將鉗口定位至需鉗扁的管道部位。 定位設備控制定位纜繩將第一鉗臂和第二鉗臂向中間靠攏，同時定位設備配合鉗臂的移動 收放定位纜繩，使整個鉗扁裝置保持穩定並始終處於同一平面內。待管道被鉗扁後，定位設 備移動定位纜繩使第一鉗臂和第二鉗臂展開。若需在管道多處進行鉗扁，只需控制定位纜 繩使鉗扁裝置上升或下降，在需鉗扁的管道部位重新定位，並重複鉗扁過程即可。與現有技 術相比，本發明的優點在於本發明不需要人員接近事故管道進行操作，只需控制牽引設備 移動和控制定位纜繩，即可進行定位及鉗扁；且對於任何韌性材料的管道本發明的鉗扁裝 置皆可適用，有效減少了救災成本與設備製造時間；鉗扁裝置操作方便簡單，實施過程所需 時間短，可快速有效阻止原油的洩漏，最大限度的減少事故的損失。


圖1是本發明實施例的總體示意圖；圖2是鉗口的局部示意圖；圖3是事故管道鉗扁裝置的俯視示意圖；圖4是第二滑輪組的局部示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。如圖1至圖4所示，圖標號說明如下第一鉗臂1、第一 T型鋼臂11、第一固定銷鈑 12、第一定位纜繩13、第一定位環14、第一滑輪組15、第二鉗臂2、第二 T型鋼臂21、第二固 定銷鈑22、第二定位纜繩23、第二定位環24、第二滑輪組25、鉗口 3、固定銷31、插銷孔31a、 定位孔32、墊圈33、纜繩連接部4、第一錐形部51、第二錐形部52、第一吊環61、第二吊環 62、牽引纜繩7、第三定位纜繩8。本發明最佳實施例的事故管道鉗扁裝置，包括第一鉗臂1、第二鉗臂2以及設置在 第一鉗臂1和第二鉗臂2之間的鉗口 3，鉗口 3包括與第一鉗臂1固定連接的第一 T型鋼臂 11、與第二鉗臂2固定連接的第二 T型鋼臂21以及設置在第一 T型鋼臂11和第二 T型鋼 臂21之間的固定銷31，第一 T型鋼臂11和第二 T型鋼臂21通過固定銷31相鉸接；第一 鉗臂1、第二鉗臂2和鉗口 3上分別設置有纜繩連接部4，第一鉗臂1和第二鉗臂2分別設 置有驅動鉗口 3合攏的施力裝置。施力裝置可以根據事故發生地點及事故狀況的不同，選擇不同的設備，如液壓裝 置、滑輪副等，本發明最佳實施例中施力裝置為滑輪副。第一鉗臂1和第二鉗臂2的末端分 別制有第一錐形部51和第二錐形部52，在第一錐形部51上連接有第一定位纜繩13，在第二錐形部52上連接有第二定位纜繩23，第一定位纜繩13和第二定位纜繩23分別套設有能 上下移動的第一定位環14和第二定位環對，第一定位環14通過第一吊環61連接有第一滑 輪組15，第二定位環M通過第二吊環62連接有第二滑輪組25，第一滑輪組15和第二滑輪 組25上穿連有驅動鉗口 3合攏的牽引纜繩7，並通過牽引纜繩7組成滑輪副；第一吊環61 和第二吊環62上連接有升降纜繩，升降纜繩能控制第一滑輪組15和第二滑輪組25分別沿 第一定位纜繩13和第二定位纜繩23從拖輪下放至第一鉗臂1和第二鉗臂2兩端。第一固定銷鈑12固定在第一 T型鋼臂11軸線的內側，第二固定銷鈑22固定在第二 T型鋼臂21軸線的內側；鉗口 3合攏後，第一 T型鋼臂11和第二 T型鋼臂21之間留有空隙。該空隙控制在略小於待鉗扁管壁的兩倍厚度，可防止鉗緊時管壁由於受力過大而破 m農。第一 T型鋼臂11的鉸接端制有第一固定銷鈑12，第二 T型鋼臂21的鉸接端制有 第二固定銷鈑22，第一固定銷鈑12和第二固定銷鈑22分別制有定位孔32，固定銷31與第 一固定銷鈑12的定位孔32和第二固定銷鈑22的定位孔32相配合。第一固定銷鈑12上 制有兩片鋼板，第二固定銷鈑22上制有一片鋼板，第一 T型鋼臂11和第二 T型鋼臂21的 鉸接端為二嵌一的鉸接形式。第一 T型鋼臂11和第二 T型鋼臂21末端制有坡面，兩邊制 有三角鈑和邊支鈑，以增加T型鋼的剛性和穩定性。鉗口受力很大，其材料具有高硬度和軔 性。每個纜繩連接部4上分別連接有第三定位纜繩8。固定銷31兩端各制有一個插銷 孔31a，插銷孔31a與第一固定銷鈑12和第二固定銷鈑22之間分別套設有墊圈33。第一鉗臂1和第二鉗臂2由多節桁架連接而成，第一鉗臂1和第二鉗臂2 —端的 首節桁架分別與第一 τ型鋼臂11和第二 T型鋼臂12相連接，另一端的末節桁架尾部收縮 為第一錐形部51和第二錐形部52。首節桁架與相鄰桁架的連接端面分別制有5度至30度 的斜面，使桁架在連接後讓第一鉗臂1和第二鉗臂2向外折出，便於施力裝置在鉗扁時有存 放空間。本發明最佳實施例的第一定位纜繩13、第二定位纜繩23、第三定位纜繩8和牽引 纜繩7都與一艘拖輪相連接，每艘拖輪上都安裝有拖纜機。拖纜機是一種能設定拖纜張力 而自動收放纜繩的設備，能讓鉗扁裝置在風浪中保持穩定的相對位置。事故管道鉗扁裝置的管道鉗扁方法包括有定位步驟、鉗扁步驟和回收步驟定位步驟是拖輪控制第一定位纜繩13、第二定位纜繩23和第三定位纜繩8將事故 管道鉗扁裝置移動至待鉗扁的管道一側，收放第一定位纜繩13、第二定位纜繩23和第三定 位纜繩8使鉗口 3定位於需鉗扁的管道部位，並使第一鉗臂1、第二鉗臂2和鉗口 3位於同 一平面；鉗扁步驟是移動第一定位纜繩13、第二定位纜繩23和第三定位纜繩8使第一鉗臂 1和第二鉗臂2逐漸靠攏，從而合攏鉗口 3對管道進行鉗扁，同時配合第一鉗臂1和第二鉗 臂2的移動對第一定位纜繩13、第二定位纜繩23和第三定位纜繩8進行收放與移動，使第 一鉗臂1、第二鉗臂2和鉗口 3始終處於同一平面內；若上述動作未使管道完全密封，則可 收緊牽引纜繩7並通過第一滑輪組15和第二滑輪組25驅動鉗口 3鉗緊，從而對管道進行 再次鉗扁若上述鉗扁步驟還未使管道完全密封，可放鬆鉗口，收放第一定位纜繩13、第二定位纜繩23和第三定位纜繩8，在管道的其他部位重新進行定位步驟和鉗扁步驟，對管道多 處進行鉗扁，直至管道中的液體被完全截止。 回收步驟是移動和收起第一定位纜繩13、第二定位纜繩23和第三定位纜繩8使鉗 口 3展開，並收起第一鉗臂1、第二鉗臂2和鉗口 3使鉗扁裝置回到原位。本發明最佳實施例的事故管道鉗扁裝置由第一鉗臂1、第二鉗臂2和鉗口 3組成了 一個巨大的夾鉗系統。滑輪副由第一滑輪組和第二滑輪組組成，是用以合攏鉗口 3的施力 裝置。事故管道鉗扁裝置的第一定位纜繩13、第二定位纜繩23、第三定位纜繩8和牽引纜繩 7都與拖輪上的拖纜機相連接。拖輪通過拖纜機控制鉗扁裝置在海面有風浪的情況下保持 平穩，在定位的過程中保證整體位置穩定準確，在鉗扁過程中保持鉗口與需鉗扁的管道相 對位置不變，使鉗扁過程快速準確。第一滑輪組15和第二滑輪組25上連有牽引纜繩7，牽 引纜繩7與拖輪上的拖纜機相連接，由拖輪提供鉗扁裝置在鉗扁管道時所需的動力。在使 用時，拖輪船隊以扇形編隊控制事故管道鉗扁裝置行駛至需鉗扁的管道，將鉗口 3定位至 需鉗扁的管道部位。拖輪收緊牽引纜繩7，通過第一滑輪組15和第二滑輪組25將第一鉗臂 1和第二鉗臂2向中間靠攏，同時拖輪配合鉗臂的移動控制第一定位纜繩13、第二定位纜繩 23和第三定位纜繩8，使整個鉗扁裝置保持穩定並始終處於同一平面內。待管道被鉗扁後， 拖輪放鬆牽引纜繩7使鉗口 1重新鬆開，並控制第一定位纜繩13、第二定位纜繩23和第三 定位纜繩8使鉗臂2展開。若需在管道多處進行鉗扁，只需控制第一定位纜繩13、第二定位 纜繩23和第三定位纜繩8使鉗扁裝置上升或下降，在需鉗扁的管道部位重新定位，並重複 鉗扁過程即可。與現有技術相比，本發明的優點在於本發明不需要人員下潛至海底進行操 作，只需拖輪在海面上配合移動及控制定位纜繩，即可進行定位及鉗扁；且對於韌性材料的 管道本發明的鉗扁裝置皆可適用，有效減少了救災成本與設備製造時間；鉗扁裝置操作方 便簡單，實施過程所需時間短，可快速有效阻止原油的洩漏，最大限度的減少事故的損失。本發明的最佳實施例已被闡明，由本領域普通技術人員做出的各種變化或改型都 不會脫離本發明的範圍。
權利要求
1.事故管道鉗扁裝置，包括第一鉗臂(1)、第二鉗臂O)以及設置在第一鉗臂(1)和第 二鉗臂(2)之間的鉗口(3)，其特徵是所述的鉗口(3)包括與第一鉗臂(1)固定連接的第 一 T型鋼臂(11)、與第二鉗臂O)固定連接的第二 T型鋼臂以及設置在第一 T型鋼臂 (11)和第二 T型鋼臂之間的固定銷(31)，所述的第一 T型鋼臂(11)和第二 T型鋼臂(21)通過固定銷(31)相鉸接；所述的第一鉗臂(1)、第二鉗臂(2)和鉗口(3)上分別設置 有至少一個纜繩連接部G)，所述的第一鉗臂(1)和第二鉗臂( 分別設置有驅動鉗口(3) 合攏的施力裝置。
2.根據權利要求1所述的事故管道鉗扁裝置，其特徵是所述的第一鉗臂(1)末端制 有第一錐形部(51)，所述的第二鉗臂( 末端制有第二錐形部(52)，在所述的第一錐形部 (51)上連接有第一定位纜繩(13)，在所述的第二錐形部(5 上連接有第二定位纜繩03)， 所述的第一定位纜繩(1 和第二定位纜繩分別套設有能上下移動的第一定位環(14) 和第二定位環(M)，所述的第一定位環(14)通過第一吊環(61)連接有第一滑輪組(15)， 所述的第二定位環04)通過第二吊環(6 連接有第二滑輪組(25)，所述的第一滑輪組 (15)和第二滑輪組0 上設置有驅動鉗口( 合攏的牽引纜繩(7)。
3.根據權利要求1所述的事故管道鉗扁裝置，其特徵是所述的施力裝置包括與第一 鉗臂(1)和第二鉗臂(2)相連接的液壓施力裝置。
4.根據權利要求2或3所述的事故管道鉗扁裝置，其特徵是所述的第一T型鋼臂(11) 的鉸接端制有第一固定銷鈑(12)，所述的第二 T型鋼臂的鉸接端制有第二固定銷鈑(22)，第一固定銷鈑(12)和第二固定銷鈑(22)分別制有定位孔(32)，所述的固定銷(31) 與第一固定銷鈑(12)的定位孔(32)和第二固定銷鈑02)的定位孔(32)相配合。
5.根據權利要求4所述的事故管道鉗扁裝置，其特徵是所述的第一固定銷鈑(12)固 定在第一 T型鋼臂(11)軸線的內側，所述的第二固定銷鈑02)固定在第二 T型鋼臂 軸線的內側；所述的鉗口(3)合攏後，所述的第一 T型鋼臂(11)和第二 T型鋼臂之間 留有空隙。
6.根據權利要求5所述的事故管道鉗扁裝置，其特徵是所述的固定銷(31)兩端各制 有一個插銷孔(31a)，所述的插銷孔(31a)與第一固定銷鈑(12)和第二固定銷鈑02)之間 分別套設有墊圈(33)。
7.根據權利要求6所述的事故管道鉗扁裝置，其特徵是所述的每個纜繩連接部(4) 上分別連接有第三定位纜繩(8)。
8.應用權利要求7所述的事故管道鉗扁裝置的管道鉗扁方法，其特徵是包括有定位 步驟、鉗扁步驟和回收步驟所述的定位步驟是控制所述的第一定位纜繩(13)、第二定位纜繩(2 和第三定位纜 繩(8)將事故管道鉗扁裝置移動至待鉗扁的管道一側，收放第一定位纜繩(13)、第二定位 纜繩03)和第三定位纜繩(8)使鉗口(3)定位於需鉗扁的管道部位，並使第一鉗臂(1)、第 二鉗臂⑵和鉗口⑶位於同一平面；所述的鉗扁步驟是移動第一定位纜繩(1 、第二定位纜繩和第三定位纜繩(8)使 第一鉗臂(1)和第二鉗臂( 逐漸靠攏，從而合攏鉗口( 對管道進行鉗扁，同時配合第一 鉗臂(1)和第二鉗臂( 的移動對第一定位纜繩(13)、第二定位纜繩和第三定位纜繩 (8)進行收放與移動，使第一鉗臂(1)、第二鉗臂(2)和鉗口(3)始終處於同一平面內；所述的回收步驟是移動和收起第一定位纜繩(13)、第二定位纜繩(23)和第三定位纜 繩(8)使鉗口(3)展開，並收起第一鉗臂(1)、第二鉗臂(2)和鉗口(3)使鉗扁裝置回到原 位。
9.應用權利要求8所述的事故管道鉗扁裝置的管道鉗扁方法，其特徵是所述的鉗扁 步驟完成後，收緊牽引纜繩(7)並通過第一滑輪組(15)和第二滑輪組(25)驅動鉗口(3) 鉗緊，從而對管道進行再次鉗扁。
10.應用權利要求8所述的事故管道鉗扁裝置的管道鉗扁方法，其特徵是所述的鉗扁 步驟完成後，通過液壓施力裝置對第一鉗臂(1)和第二鉗臂(2)施加壓力，使鉗口(3)鉗 緊，從而對管道進行再次鉗扁。
全文摘要
本發明公開了事故管道鉗扁裝置，包括第一鉗臂、第二鉗臂以及設置在第一鉗臂和第二鉗臂之間的鉗口，鉗口包括與第一鉗臂固定連接的第一T型鋼臂、與第二鉗臂固定連接的第二T型鋼臂以及設置在第一T型鋼臂和第二T型鋼臂之間的固定銷，第一T型鋼臂和第二T型鋼臂通過固定銷相鉸接；第一鉗臂、第二鉗臂和鉗口上分別設置有至少一個纜繩連接部，第一鉗臂和第二鉗臂分別設置有驅動鉗口合攏的施力裝置。管道鉗扁方法包括有定位步驟、鉗扁步驟和回收步驟。本發明能快速有效的鉗扁管道，切斷管道內的液體流通，是一種截止閥的代替品。在石油井噴、爆炸等事故發生後，能立即阻止管道的洩漏，有效減少事故的危害，而且可遠距離操作，保證了救援行動的安全性。
文檔編號F16L55/10GK102042458SQ20101059486
公開日2011年5月4日 申請日期2010年12月9日 優先權日2010年12月9日
發明者林騫, 趙志平, 趙穎寅 申請人:趙穎寅