專利名稱：推抓式隔水管快速接頭的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種海洋鉆井平臺隔水管用連接工具，具體涉及一種推抓式隔水管快速 接頭。
(二)
背景技術：
隔水管是用來隔離鉆井設備和海水的一種管道，它從海底井口裝置一直延伸到鉆井船， 管與管之間是通過立管接頭緊密連接的。在海洋深水鉆井過程中，操作者是通過隔水管來完 成鉆井任務的。通常情況下隔水管周圍還攜有一些輔助管線。這些輔助管線包括壓井管線， 鉆井泥漿循環管線，和給井下鉆探設備提供動力的液壓管線。這些管線也需要接頭進行連接。 目前國內普遍采用的立管連接方式是法蘭連接。國外采用的連接有炮栓式隔水管快速接頭、 筒夾式隔水管快速接頭、法蘭式隔水管接頭、管螺紋式隔水管接頭。下面是介紹國外幾種海 洋用立管快速接頭。
1. 炮栓式隔水管快速接頭(breech-block coupling)
美國哈里伯頓公司(Halliburton Company)發明的炮栓式管接頭利用幾組凸耳交錯插入 旋合，達到兩管線之間的聯接。其屮有一組吊耳相對管線的位置固定，與之配合的吊耳加工 在外圈套筒上。可以快速實現兩管線之間的連接，不需要專門的設備去擰螺栓，也不需要旋 轉體積碩大的管線，結構簡單，操作方便快速。
2. 筒夾式隔水管快速接頭(collet-type coupling)
卡梅隆(Cameron)公司發明的筒夾式管接頭適用于高壓力深水作業器件間的連接。其利 用若干卡爪圍成的一個圓筒，卡爪之間存在間隙，在外圍活塞的擠壓下，卡爪卡住焊接在管 線端部的凸緣，使兩管線緊密聯接。活塞移動是由液壓源驅動，能最大限度的減少潛水員下 水的次數，多用于需耍水下操作的管線連接。由于是液壓驅動，對密封也提出了更高的要求。
3. 法蘭式隔水管接頭(flange-type coupling)
法蘭式管接頭因其密封性好、負載能力強、結構簡單、容易加工制造而被廣泛利用。兩 法蘭盤之間采用SEAL SUB密封，利用周邊大螺栓進行連接。但是海上作業時需要花費相對 較長的時間來擰緊這些螺栓，延長海上作業時間。為了擰緊這些螺栓還要配備相應的工具， 海上操作不便。
4. 管螺紋式隔水管接頭(thread coupling)
管螺紋隔水管接頭是這些管接頭中結構最簡單的一種，它只需要在接頭部加工幾組管螺 紋，由于管螺紋自身的密封性質，不需要添加額外的密封措施。但是在作業是必須有相應的設備使兩管之間發生相對轉動來旋合相應的接頭。海上操作最不便。同時還要額外的考慮輔 助管線的支撐和固定。
發明內容
本實用新型的目的在于提供一種能夠適應海底鉆井環境，實現隔水管間緊密、可靠、快 速連接的推抓式隔水管快速接頭。
本實用新型的目的是這樣實現的該結構主要由公法蘭、母法蘭、推抓模塊和輔助管線 接頭模塊四部分組成，公法蘭和母法蘭分別與隔水管的兩端焊接，前一節隔水管的公法蘭與 下一節的母法蘭配合，通過推抓模塊實現連接，輔助管線接頭模塊被固定在隔水管兩管接頭 上。
本實用新型還有這樣一些技術特征
1、 所述的推抓模塊主要由擋板、卡爪和壓緊螺栓三部分組成，公法蘭的外側加工有一 組環形槽，卡爪的內側也加工有一組環形凸起與之配合，擋板通過螺釘固定在母法蘭上，其 上加工有內螺紋與壓緊螺栓配合，通過擰緊和放松壓緊螺栓使卡爪進入或退出嚙合；
2、 所述的公法蘭、母法蘭上設置有兩組U型槽，公法蘭、母法蘭的外側環形槽中放有O 型密封圈；
3、 所述的隔水管輔助管線包括兩條壓井管線、 一條泥漿回流管線和一條液壓動力輸送 管線，這四條管線的管接頭結構具體包括銷式接頭、盒式接頭、定位螺母和0型密封圈，盒 式接頭肩部與公法蘭外部凸緣上部貼合，銷式接頭通過調整螺母與母法蘭外部凸緣貼合，管 接頭和管線之間焊接在一起。
本實用新型根據鉆井作業工作環境的特殊性，設計出一種專門用于立管之間的管道快速 接頭。本發明結構緊湊，操作過程簡單容易，連接的可靠性好，適用于深水連接。該結構主 要山公法蘭、母法蘭、推抓模塊和輔助管線接頭模塊四部分組成。公法蘭和母法蘭分別與隔 水管的兩端焊接，前一節隔水管的公法蘭與下一節的母法蘭配合，在推抓模塊的作用下實現 緊密連接。推抓模塊是本實用新型的核心部分，它能為深海鉆井隔水管系統提供足夠的負載 能力。推抓模塊主要由擋板、卡爪和壓緊螺栓三部分組成。公法蘭的外側加工有一系列環形 槽，卡爪的內側也加工一系列環形凸起與之配合。在外力的作用下，卡爪的凸起與公法蘭的 環形槽相嚙合，實現隔水管之間的軸向連接。擋板通過螺釘固定在母法蘭上，其上加工有內 螺紋與壓緊螺栓配合，通過擰緊和放松壓緊螺栓使卡爪進入或退出嚙合。推抓部分的結構是 本實用新型的重點在于解決了現有接頭無法避免的拆卸困難的問題。本實用新型包含一套應 急機構，在遇到問題時可以通過這套機構實現隔水管之間的快速拆卸。解決了在推抓結構螺 紋受損時管接頭無法拆卸的問題。在隔水管的周圍分布著一系列輔助管線，其中包括兩條壓井管線、 一條液壓動力油供給管線和一條鉆井泥漿循環管線。在實現隔水管快速連接的同時 也實現了這四條輔助管線之間的快速連接。單節輔助管線在陸地上焊接組裝，其采用直插式 管接頭，在保證密封可靠的基礎上實現了管線的快速安裝和拆卸。
本實用新型的要點是提供了一種能在最短時間內實現兩隔水管間緊密連接的推抓式管接 頭，能夠在推抓機構壓緊螺栓失效時實現快速拆卸和替換，可以承受更大的水壓，適應更深 的海洋環境。
在現有的推抓式管接頭的使用過程中，會經常碰到壓緊螺栓螺紋失效的問題。當類似問 題發生時，很難將公法蘭和母法蘭分離，增長了海上作業時間，提高了鉆井成本。本發明采 用的推抓結構能很好的解決這一頻發問題。
本實用新型是對國外現有隔水管接頭的一個拓展。在經典推抓式管接頭的基礎上，提出 一種新型的推抓結構。其目的是設計一套適應海底鉆井環境，實現隔水管間緊密、可靠、快 速連接的裝置，在海洋工程領域有著廣泛的前景。海洋鉆井用隔水管接頭的結構設計，以便 在廣袤的海洋鉆井領域占有一席之地，擁有自主的知識產權。由于隔水管很長，需要將管道 之間進行一段一段的連接，接頭成了不可避免的重要部分。本實用新型的設計理念是最大 程度地縮短海上工作時間；最有效的密封措施；盡可能大的負載能力和抗彎強度。圍繞這三 個重點，結合實際操作中遇到的一些列問題，在現有管接頭的基礎上，設計出一款適用于海 洋作業環境的管接頭。為了縮短海上作業時間，在陸地上將公法蘭和母法蘭焊接到隔水管上。 推抓模塊也在陸地上組裝好并與母法蘭連接。為打破國外的技術壟斷，使的該項技術不再是 我國鉆進隔水的技術壁壘，本實用新型提出了推抓式隔水管快速接頭，它可以擁有具有自主 知識產權，使得我國在鉆進作業技術水平能盡快趕上世界深海作業的潮流。本實用新型的意 義在于在現有管接頭的研究成果下，尋找一種快速度、密封性好、易加工、易拆裝、便于壓 緊螺栓互換的新型結構，從而建立一個適應高壓力和深水域、性能可靠、操作方便的海洋鉆 井隔水管系統。
圖1為本實用新型推抓式管接頭整體結構外觀圖； 圖2為沿隔水管軸線方向推抓模塊的剖視圖； .圖3為沿隔水管軸線方向輔助管線結構的剖視圖 圖4為沿隔水管截面方向推抓模塊的剖視圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型做進一歩說明
本實施例的主要組成部分如圖1和圖2所示，主要山公法蘭2、母法蘭1、推抓模塊3和輔助管線接頭模塊四部分組成，公法蘭2和母法蘭1分別與隔水管的兩端焊接，前一節隔水 管的公法蘭2與下一節的母法蘭1配合，通過推抓模塊實現連接，輔助管線接頭模塊被固定 在隔水管兩管接頭上。公法蘭2焊接在前一節隔水管12的一端，母法蘭1焊接在后一節隔水 管13的一端，公法蘭2和母法蘭1間通過推抓模塊3連接。在法蘭盤的外部凸緣上，分布著 兩個壓井管線4、泥漿回流管線5和液壓動力輸送管線6。它們穿過兩法蘭盤上的通孔，均勻 分布在法蘭盤的凸緣上。在兩法蘭盤上還設計有兩組U型槽，以供提起或下放隔水管組時吊 鉤連接使用。
圖2是沿隔水管軸線方向推抓模塊的剖視圖，在母法蘭l上的環形槽中放有O型密封圈 14，用來實現隔水管內外的密封；公法蘭2上環形槽中放有0型密封圈15^開了海洋環境與 推抓機構間聯系。在公法蘭上切有環形槽，卡爪17上也切又環形槽。卡爪17上的頂部突起 與公法蘭的凹陷部分嚙合并擠壓，使軸向載荷通過卡爪17傳遞給母法蘭il，增加了接頭的負 '載能力。壓緊螺栓10只需要提供一個較小的壓緊力就能實現大載荷的連接，大大降低了因螺 栓失效導致連接失效的幾率。從圖2可以清楚看到推抓機構的軸向剖視圖，此時卡爪17被壓
緊螺栓io拉出嚙合，公母法蘭間的連接還未形成。當壓緊螺栓io擠壓卡;Kn，使卡爪n 上部的凸起與公法蘭的凹槽嚙合并壓緊時，完成連接。 '
圖3是沿隔水管軸線方向輔助管線結構的剖視圖。隔水管輔助管線包括兩條壓井管線4、 一條泥漿回流管線5和一條液壓動力輸送管線6。這四條管線的管接頭都釆用一樣的結構， 只是尺寸大小上有所區別。結構具體包括銷式接頭23、盒式接頭26、定位螺母24和0型 密封圈25。盒式接頭26肩部與公法蘭2外部凸緣上部貼合，銷式接頭23通過調整螺母24 與母法蘭l外部凸緣貼合，管接頭和管線之間是焊接在一起的，這樣壓井管線或者其他輔助 管線就被固定在隔水管兩管接頭上。法蘭盤凸緣的作用就是給輔助管線提供支撐。
圖4是沿隔水管截面方向推抓模塊的剖視圖。推抓模塊3的具體結構主要包括壓緊螺 栓10、壓緊靴16、擋板8、壓緊螺母9、內螺紋套筒ll、拉伸彈簧19、頭部帶小孔的螺釘 20、端部帶環形槽的螺紋軸18和卡爪17。推抓結構3在陸地上組裝并與公法蘭2固定。卡 爪17在拉伸彈簧19的拉力下嵌入擋板8底部的槽中，使卡爪17在安裝到母法蘭1之前能有 一個準確的位置，這樣有利于后期的進行快速的安裝。海上吊裝時，用驅動套筒擰緊壓緊螺 栓10，帶動壓緊靴16推動卡爪17，使卡爪內圈的弧形齒組插入公法蘭2的環形槽中，實現 公法蘭2和母法蘭1間的緊密連接。
在壓緊螺栓10螺紋失效而致使無法快速拆卸隔水管系統時，可以松開壓緊螺母9，取出 內螺紋套筒11。此時壓緊螺栓IO還和內螺紋套筒11連接在一起，可以很快取出和壓緊靴16 處于活性連接的壓緊螺栓10。取出壓緊螺栓10后，在拉伸彈簧19的作用下，卡爪17脫離
6公法蘭2回到母法蘭1的窗空間中，上下兩隔水管分離。
螺釘20可以自由旋動，來調整拉伸彈簧19的狀態。從開始到最后務必要保證拉伸彈簧 19處于工作的狀態，這樣才能保證在安裝前卡爪17鑲嵌在擋板8中。
權利要求1、一種推抓式隔水管快速接頭，它包括公法蘭和母法蘭，其特征在于它還包括推抓模塊和輔助管線接頭模塊，公法蘭和母法蘭分別與隔水管的兩端焊接，前一節隔水管的公法蘭與下一節的母法蘭配合，通過推抓模塊實現連接，輔助管線接頭模塊被固定在隔水管兩管接頭上。
2、 根據權利要求1所述的推抓式隔水管快速接頭，其特征在于所述的推抓模塊主要由擋板、 卡爪和壓緊螺栓三部分組成，公法蘭的外側加工有一組環形槽，卡爪的內側也加工有一組 環形凸起與之配合，擋板通過螺釘固定在母法蘭上，其上加工有內螺紋與壓緊螺栓配合， 通過擰緊和放松壓緊螺栓使卡爪進入或退出嚙合。
3、 根據權利要求1或2所述的推抓式隔水管快速接頭，其特征在于所述的公法蘭、母法蘭上 設置有兩組U型槽，公法蘭、母法蘭的外側環形槽中放有O型密封圈。
4、 根據權利要求1或2所述的推抓式隔水管快速接頭，其特征在于所述的輔助管線接頭模塊 包括兩條壓井管線、 一條泥漿回流管線和一條液壓動力輸遂管線，這四條管線的管接頭結 構具體包括銷式接頭、盒式接頭、定位螺母和0型密封圈，盒式接頭肩部與公法蘭外部凸 緣上部貼合，銷式接頭通過調整螺母與母法蘭外部凸緣貼合，管接頭和管線之間焊接在一 起。
5、 根據權利要求3所述的推抓式隔水管快速接頭，其特征在于所述的輔助管線接頭模塊包括 兩條壓井管線、 一條泥漿回流管線和一條液壓動力輸送管線，這四條管線的管接頭結構具 體包括銷式接頭、盒式接頭、定位螺母和0型密封圈，盒式接頭肩部與公法蘭外部凸緣上 部貼合，銷式接頭通過調整螺母與母法蘭外部凸緣貼合，管接頭和管線之間焊接在一起。
專利摘要本實用新型提供了一種推抓式隔水管快速接頭。該結構主要由公法蘭、母法蘭、推抓模塊和輔助管線接頭模塊四部分組成，公法蘭和母法蘭分別與隔水管的兩端焊接，前一節隔水管的公法蘭與下一節的母法蘭配合，通過推抓模塊實現連接，輔助管線接頭模塊被固定在隔水管兩管接頭上。本實用新型的意義在于在現有管接頭的研究成果下，尋找一種快速度、密封性好、易加工、易拆裝、便于壓緊螺栓互換的新型結構，從而建立一個適應高壓力和深水域、性能可靠、操作方便的海洋鉆井隔水管系統。
文檔編號F16L23/024GK201293161SQ20082009063
公開日2009年8月19日 申請日期2008年8月11日 優先權日2008年8月11日
發明者佘運玖, 李寶明, 潘鐘健, 勇 白 申請人:撫州市臨川白勇海洋工程有限公司;佘運玖