阅读说明：本技术 海管堵漏管的卡夹持装置及海管堵漏设备 (Clamping device of submarine pipeline plugging pipe and submarine pipeline plugging equipment ) 是由 齐兵兵 曲有杰 林守强 叶永彪 朱国侨 张忠扬 赵拥军 段亚辉 柳宇 于 2019-08-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种海管堵漏管卡的夹持装置及海管堵漏设备,夹持装置包括分别安装在海管堵漏管卡相对两端上的两组夹持单元、至少一个安装在海管堵漏管卡至少一端的驱动机构；夹持单元包括配合在海管堵漏管卡的端部内的夹持管、配合在海管堵漏管卡的端部且一端延伸至夹持管和端部内壁之间的活塞；活塞的一端和夹持管的外周设有相互配合的斜楔结构,驱动机构连接并驱动活塞相对海管堵漏管卡轴向运动,活塞通过斜楔结构挤压夹持管,驱使夹持管夹紧在海管上。本发明的海管堵漏管卡夹持装置,自动化程度高,操作简单,安全可靠；安装、维修过程既可由潜水员操作,也可由ROV操作,可以用于300米以内浅水域海管堵漏管卡及300米以上水深的深水海管堵漏管卡。(The invention discloses a clamping device of a sea pipe leaking stoppage pipe clamp and sea pipe leaking stoppage equipment, wherein the clamping device comprises two groups of clamping units and at least one driving mechanism, wherein the two groups of clamping units are respectively arranged at two opposite ends of the sea pipe leaking stoppage pipe clamp; the clamping unit comprises a clamping pipe matched in the end part of the sea pipe leaking stoppage pipe clamp and a piston matched in the end part of the sea pipe leaking stoppage pipe clamp, wherein one end of the piston extends to a position between the clamping pipe and the inner wall of the end part; the one end of piston and the periphery of centre gripping pipe are equipped with the slide wedge structure of mutually supporting, and actuating mechanism connects and drives the relative sea pipe leaking stoppage pipe strap axial motion of piston, and the piston extrudees the centre gripping pipe through the slide wedge structure, orders about the centre gripping pipe and presss from both sides tightly on the sea pipe. The clamping device for the sea pipe leaking stoppage pipe clamp has the advantages of high automation degree, simplicity in operation, safety and reliability; the installation and maintenance process can be operated by a diver or an ROV, and the device can be used for a shallow water sea pipe plugging pipe clamp within 300 meters and a deep water sea pipe plugging pipe clamp with the water depth of more than 300 meters.)

海管堵漏管的卡夹持装置及海管堵漏设备

技术领域

本发明涉及海管维修技术领域，尤其涉及一种海管堵漏管卡的夹持装置及海管堵漏设备。

背景技术

近年来，深水海管数量不断增加，由于海管设计、建造年限已久，海洋环境、管道腐蚀、介质的多变等原因导致深水海管泄露的事故突发情况越来越频繁。这种突发的深水海管泄露对油气田生产、海洋环境带来巨大威胁。一旦海管发生损坏，将对深水油气田运营造成极大的损失。为减少海洋环境污染及原油停产等巨额的经济损失，安全、快速、可靠的维修受损管道尤为重要。然而，由于深水海管维修难度大，且费用高出浅水海管维修数倍，因此，针对深水海管的泄露问题，研究相应的应急维修方案，并研制配套维修工具对保障油气田的安全生产具有重要意义。

目前国内用于300米以内水深的海管堵漏管卡均采用普通螺栓紧固方式施加轴向紧固力，驱动活塞轴向运动挤压夹持段，夹持段受压咬合海管达到海管堵漏管卡固定锁紧在海管上的目的。上述方式施工难度大，需要经验丰富的潜水员才能完成安装，适用水深只能限制在300米以内。

目前300米以上的深水堵漏管卡没有设计专用的夹持装置，例如对于国内已投产的荔湾3-1气田管道水深达1500米，正在开发的陵水17-2项目水深达1700米。深水油气田一旦管道发生泄漏，将会造成严重的海洋环境污染及巨额的经济损失，因此设计一种专用的夹持装置用于海管应急堵漏管卡刻不容缓。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种适用于浅水领域和深水领域的海管堵漏管卡的夹持装置及具有该夹持装置的海管堵漏设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种海管堵漏管卡夹持装置，包括分别安装在海管堵漏管卡相对两端上的两组夹持单元、至少一个安装在海管堵漏管卡至少一端的驱动机构；所述夹持单元包括配合在海管堵漏管卡的端部内的夹持管、配合在海管堵漏管卡的端部且一端延伸至所述夹持管和所述端部内壁之间的活塞；所述驱动机构连接所述活塞并驱动所述活塞相对海管堵漏管卡轴向运动；

所述活塞的所述一端和所述夹持管的外周面设有相互配合的斜楔结构，所述驱动机构驱动所述活塞轴向运动，所述活塞通过所述斜楔结构挤压所述夹持管，驱使所述夹持管径向运动夹紧在海管上。

优选地，所述夹持管的内壁设有可夹紧在海管上的夹持牙。

优选地，所述夹持牙为一道或多道，沿所述夹持管的周向设置。

优选地，所述夹持管设有多个间隔分布并沿所述夹持管轴向延伸的切槽；相邻两个所述切槽的开口分别位于所述夹持管相对两端上。

优选地，所述活塞包括配合在海管堵漏管卡端部上的活塞环、连接在所述活塞环一侧的活塞筒；所述活塞筒延伸至所述夹持管和所述端部内壁之间。

优选地，所述驱动机构包括一端穿进所述活塞和海管堵漏管卡的螺杆、位于所述活塞远离海管堵漏管卡端部的一侧并配合在所述螺杆上的螺母、配合在所述螺杆并用于驱动所述螺母旋转的液压缸；

所述液压缸启动驱使所述螺母旋转且所述螺杆轴向移动，带动所述活塞相对海管堵漏管卡轴向运动。

优选地，所述驱动机构设置在所述海管堵漏管卡的一端部；所述螺杆穿进所述端部上的活塞并进入所述海管堵漏管卡，沿着所述海管堵漏管卡至相对的另一端部连接另一所述活塞；所述液压缸启动驱使所述螺母旋转且所述螺杆轴向移动，带动所述海管堵漏管卡两端部的两个所述活塞相向移动。

优选地，所述斜楔结构包括设置在所述活塞的所述一端的内周面上的第一斜齿、设置在所述夹持管外周面上并与所述第一斜齿相配合的第二斜齿。

优选地，所述海管堵漏管卡包括相对配合的两个半圆的卡瓣；所述夹持管包括分别配合在两个卡瓣端部内的夹持段；所述活塞包括两个相对配合的活塞瓣，所述活塞瓣的一端延伸至所述夹持段和卡瓣端部内壁之间；每一所述活塞瓣连接有至少一个所述驱动机构。

优选地，所述夹持装置还包括设置在海管堵漏管卡上的ROV操作面板；所述ROV操作面板上设有用于与所述驱动机构连接的液压接口、检测液压油压力的压力表、以及控制液压接口通断的液压通路阀门。

本发明还提供一种海管堵漏设备，包括以上任一项所述的夹持装置以及海管堵漏管卡；所述夹持装置的两组夹持单元分别安装在所述海管堵漏管卡的相对两端上。

本发明的有益效果：以驱动机构配合夹持管的设置，实现夹持管在海管上的夹持，进而实现海管堵漏管卡在海管上的夹持固定，自动化程度高，操作简单，安全可靠；安装、维修过程既可由潜水员操作，也可由ROV操作，从而可以用于300米以内浅水域海管堵漏管卡，也可用于300米以上水深的深水海管堵漏管卡。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一实施例的海管堵漏设备(海管堵漏管卡处于分解状态时)的结构示意图；

图2是图1中一个海管堵漏管卡及其上夹持单元(驱动机构部分拆解)的结构示意图；

图3是图2中活塞与夹持管之间的斜楔结构示意图；

图4是本发明一实施例的海管堵漏设备中ROV操作面板的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1、2所示，本发明一实施例的海管堵漏设备，用于包裹夹紧在海管的泄漏点上，将泄漏点封闭。该海管堵漏设备包括海管堵漏管卡10、设置在海管堵漏管卡10上的夹持装置。海管堵漏管卡10用于包裹在海管的泄漏点上；夹持装置包括两组夹持单元20以及至少一个驱动机构23，两组夹持单元20分别安装在海管堵漏管卡10的相对两端上，用于夹紧在海管上，实现海管堵漏管卡10在海管上的夹持固定。

其中，海管堵漏管卡10为具有一定轴向长度的管状结构，其长度以大于海管上泄漏点长度为准设置，以足够将泄漏点包裹其中。通常，为方便拆装，海管堵漏管卡10包括相对配合的两个半圆的卡瓣11。在安装时，两个卡瓣11从海管两侧配合在海管上，相对配合对接后，通过锁紧装置将两个卡瓣11锁紧为一体，即形成包裹在海管上的海管堵漏管卡10。

每一组夹持单元20均包括夹持管21以及活塞22；夹持管21配合在海管堵漏管卡10的端部内，活塞22配合在海管堵漏管卡10的端部且一端延伸至夹持管21和端部内壁之间，驱动机构23连接活塞22并驱动活塞22相对海管堵漏管卡10轴向运动。活塞22的延伸至夹持管21和端部内壁之间的一端和夹持管21的外周面设有相互配合的斜楔结构30，驱动机构驱动活塞22轴向运动时，活塞22通过斜楔结构30挤压夹持管21，驱使夹持管21径向运动夹紧在海管上。

如图3所示，斜楔结构30包括设置在活塞22的一端的内周面上的第一斜齿31、设置在夹持管21外周面上并与第一斜齿31相配合的第二斜齿32。活塞22沿图3中箭头A方向进行轴向运动时，通过斜楔结构30驱使夹持管21沿箭头B方向进行径向运动，从而夹持管21可夹紧在海管上。

夹持管21在海管堵漏管卡10内部直接包裹在海管外周面上，为保持海管堵漏管卡10的内周面都可接触在海管外周面上，海管堵漏管卡10端部内设有定位槽位(未图示)，供夹持管21容置其中，以使得在海管堵漏管卡10端部内，夹持管21内周面与海管堵漏管卡10的内周面大致平齐。

夹持管21的内壁设有可夹紧在海管上的夹持牙210，增大夹持管21与海管之间的摩擦力，使夹持更为牢固可靠。夹持牙210可为一道或多道间隔设置，沿夹持管21的周向设置。

为了使夹持管21可径向运动产生一个压缩变形而夹持在海管上，夹持管21设有多个间隔分布并沿夹持管21轴向延伸的切槽211；相邻两个切槽211的开口分别位于夹持管21相对两端上。切槽211的设置使得夹持管21在周向上形成有多个压缩空间，在活塞22驱使夹持管21径向运动时，切槽211受压而逐渐闭合，使得夹持管21的内径也变小而夹紧在海管上。

活塞22进一步可包括配合在海管堵漏管卡10端部上的活塞环221、连接在活塞环221一侧的活塞筒222。活塞筒222延伸至夹持管21和海管堵漏管卡10的端部内壁之间。

在未夹紧海管时，活塞环221在海管堵漏管卡10端部上与该端部的端面之间预留有一定距离的间隔，作为夹持驱动冲程。当驱动机构23驱使活塞22轴向运动至海管堵漏管卡10端部端面上后，即活塞22运动到夹持驱动冲程底端，表示对夹持管21的夹持驱动完成，夹持管21完成在海管上的夹紧动作。

夹持管21和活塞22均由金属制成。

驱动机构23可以液压驱动形式实现。作为选择，驱动机构23可包括一端穿进活塞22和海管堵漏管卡10的螺杆231、位于活塞22远离海管堵漏管卡10端部的一侧并配合在螺杆231上的螺母232、配合在螺杆231并用于驱动螺母232旋转的液压缸233。液压缸233启动驱使螺母232旋转且螺杆231轴向移动，带动活塞22相对海管堵漏管卡10轴向运动。

本实施例中，对应海管堵漏管卡10的两个卡瓣11，夹持管21包括分别配合在两个卡瓣端部内的两个夹持段。在两个卡瓣11对接时，两个夹持段也对接形成整体的夹持管21。

同理，活塞22包括两个相对配合的活塞瓣，每一活塞瓣均具有活塞环221的一半和活塞筒222的一半，活塞瓣的一端(即活塞筒222的一半)延伸至夹持段和卡瓣11端部内壁之间。为平衡驱动活塞22的运动，每一活塞瓣连接有至少一个驱动机构23。

两个夹持段的对接面可分设有相互配合的凹凸结构，用于两个夹持段的对接。两个活塞瓣的对接面也可分设有相互配合的凹凸结构，用于两个活塞瓣的对接。

进一步地，本实施例中，如图1所示，驱动机构23设置在海管堵漏管卡10的一端部；位于该端部的活塞22的每一活塞瓣上均连接有两个驱动机构23。海管堵漏管卡10的另一端部不设置驱动机构23，从而驱动机构23可同时驱使两组夹持单元20的活塞22轴向运动。

具体地，驱动机构23的螺杆231穿进海管堵漏管卡10一端部上的活塞22并进入海管堵漏管卡10，沿着海管堵漏管卡10至相对的另一端部连接另一活塞22；螺母232位于活塞22和液压缸233之间。在液压缸233启动后，驱使螺母232旋转且沿螺杆231轴向移动，带动海管堵漏管卡10两端部的两个活塞22相向移动，从而使得海管堵漏管卡10两端的夹持单元20同时动作，进而驱使夹持管21整体径向运动夹紧在海管上。

可以理解地，在其他实施例中，驱动机构23也可以设置在海管堵漏管卡10的两端部，分别驱动两端部的夹持单元20动作夹紧海管。

进一步地，本发明中，夹持装置还包括设置在海管堵漏管卡10上的ROV操作面板40。ROV操作面板40上设有用于与驱动机构23连接的液压接口41、检测液压油压力的压力表42、以及控制液压接口41通断的液压通路阀门43。

本发明在海管上安装时，首先将海管堵漏管卡10的两个卡瓣11相对配合包裹在待维修海管的泄漏点外，然后利用锁紧装置将两个卡瓣11锁紧在一起。随后通过ROV或操作人员将液压快速接头(hot stab)***ROV操作面板40的液压接口41内，通过液压管线，驱动液压缸233运转，液压缸233带动螺母232沿螺杆231轴向旋转运动至挤压活塞22，驱动活塞22同时沿螺杆232轴向运动。在活塞22轴向运动时，活塞22通过第一斜齿31挤压夹持管21上的第二斜齿32，使得夹持管21受挤压径向运动，从而使夹持管21的夹持牙210咬合在海管表面，实现管卡夹持功能。

当活塞22运动到夹持驱动冲程的底端，可观测到压力表42读数上升并保持不变，表示夹持驱动完成，关闭液压通路阀门43，夹持动作完成，海管堵漏管卡10夹持安装完成。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。