阅读说明：本技术 海管堵漏管卡的密封装置及海管堵漏设备 (Sealing device of sea pipe leaking stoppage pipe clamp and sea pipe leaking stoppage equipment ) 是由 齐兵兵 曲有杰 林守强 宋春娜 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密封装置及海管堵漏设备,密封装置包括设置在海管堵漏管卡的封堵区域相对两侧并轴向延伸的两组轴向密封组件、分别设置在封堵区域相对两端的两组径向密封组件、两个活塞、以及连接两个活塞的驱动机构；径向密封组件位于封堵区域端部和活塞之间；驱动机构驱动两个活塞相向移动挤压径向密封组件,驱使径向密封组件抱紧密封在海管上。本发明的密封装置,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,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,有效解决了深水领域海管堵漏管卡无法实现快速有效密封的难题。(The invention discloses a sealing device of a sea pipe plugging pipe clamp and sea pipe plugging equipment, wherein the sealing device comprises two groups of axial sealing assemblies which are arranged on two opposite sides of a plugging area of the sea pipe plugging pipe clamp and axially extend, two groups of radial sealing assemblies which are respectively arranged on two opposite ends of the plugging area, two pistons and a driving mechanism for connecting the two pistons; the radial sealing assembly is positioned between the end part of the plugging area and the piston; the driving mechanism drives the two pistons to move in opposite directions to extrude the radial sealing assembly, and drives the radial sealing assembly to tightly hold and seal on the sea pipe. The sealing device has the advantages of high automation degree, simple operation, safety and reliability; the installation and maintenance process can be operated by a diver and also can be operated by an ROV, so that the device can be used for the sea pipe leakage stoppage pipe clamp in the shallow water area within 300 meters and can also be used for the sea pipe leakage stoppage pipe clamp in the deep water with the water depth of more than 300 meters, and the problem that the sea pipe leakage stoppage pipe clamp in the deep water field can not realize quick and effective sealing is effectively solved.)

海管堵漏管卡的密封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密封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。

目前国内已具备的300米以内由潜水员操作的海管堵漏管卡以及300米以上由ROV操作的深水海管堵漏管卡均采用普通螺栓紧固方式，通过螺栓施加径向紧固力，使径向密封条变形脹紧海管，从而实现水下密封堵漏功能。该传统方式水下施工难度大，工作效率极低，实用性低，密封条受水下高压、腐蚀环境影响，密封容易失效。安装后容易出现密封不满足要求，密封测试不合格等风险。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，研究海管应急堵漏管卡及其密封刻不容缓。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种实现海管堵漏管卡的密封功能，适用于浅水领域和深水领域的海管堵漏管卡的密封装置及具有该密封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的密封装置，所述海管堵漏管卡内部设有用于包覆在海管泄漏点上的封堵区域，所述密封装置包括设置在所述封堵区域相对两侧并沿海管堵漏管卡的轴向延伸的两组轴向密封组件、分别设置在所述封堵区域相对两端的两组径向密封组件、分别设置在所述封堵区域相对两端的两个活塞、以及至少一个连接并驱动两个所述活塞相向移动的驱动机构；

所述径向密封组件位于所述封堵区域端部和所述活塞之间，所述轴向密封组件的两端分别轴向延伸至两组所述径向密封组件的侧面；

所述驱动机构驱动两个所述活塞相向移动挤压所述径向密封组件，驱使所述径向密封组件抱紧密封在海管上。

优选地，所述轴向密封组件包括设置在所述封堵区域侧边上的第一轴向密封条、叠置在所述第一轴向密封条上的第二轴向密封条；

所述第一轴向密封条的相对两端分别贴合在两组所述径向密封组件的部分轴向长度上，所述第二轴向密封条的相对两端长于所述第一轴向密封条的相对两端并分别贴合在两组所述径向密封组件的其余部分轴向长度上。

优选地，所述径向密封组件包括轴向相接的第一推环、第一抗挤压环以及密封环；所述第一推环和所述第一抗挤压环之间斜面配合；所述第一推环挤压所述第一抗挤压环时，驱使所述第一抗挤压环径向运动抱紧在海管上。

优选地，所述第一推环的斜面设有凸出的第一销轴，所述第一抗挤压环的斜面设有供第一销轴配合其中的第一限位孔。

优选地，所述第一抗挤压环包括至少两段相接的第一弧形段；所述第一弧形段之间的连接端面为斜面。

优选地，所述径向密封组件还包括第二推环、分别与所述第二推环斜面配合设置在所述第二推环相对两侧的两个第二抗挤压环；

所述第一推环、第一抗挤压环以及密封环分别设有两个；两个所述密封环分别设置在两个所述第二抗挤压环相背的一侧，两个所述第一抗挤压环分别设置在两个所述密封环相背的一侧，两个所述第一推环分别设置在两个所述第一抗挤压环相背的一侧。

优选地，所述第二推环的斜面设有凸出的第二销轴，所述第二抗挤压环的斜面设有供第二销轴配合其中的第二限位孔。

优选地，所述第二抗挤压环包括至少两段相接的第二弧形段；所述第二弧形段之间的连接端面为斜面。

优选地，所述密封环与所述第一推环、第二推环之间分别以斜面配合。

优选地，所述驱动机构包括从海管堵漏管卡一端穿进其中连接两个所述活塞的螺杆、位于海管堵漏管卡端部外并配合在所述螺杆上的螺母、套设在所述螺杆上并可与所述活塞抵接的推杆、以及位于海管堵漏管卡端部外并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沿所述螺杆旋转，推动所述推杆沿所述螺杆轴向移动挤压所述活塞，带动两个所述活塞相向移动并分别挤压所述径向密封组件。

优选地，所述密封装置还包括安装在海管堵漏管卡上的控制面板；所述控制面板上设有液压接口以及压力表。

本发明还提供一种海管堵漏设备，包括以上任一项所述的密封装置以及海管堵漏管卡；所述海管堵漏管卡内部设有用于包覆在海管的泄漏点上的封堵区域，所述密封装置的轴向密封组件、径向密封组件和活塞对应所述封堵区域安装在所述海管堵漏管卡中。

本发明的密封装置，用于将海管堵漏管卡密封在海管上，通过轴向密封组件、径向密封组件和活塞的配合将海底堵漏管卡的封堵区域密封在海管的泄漏点上，摆脱了传统的堵漏管卡由普通螺栓锁紧产生的紧固力挤压密封条使其变形实现密封的方式，大幅提高水下施工效率和密封效果，在整体上延长海管堵漏管卡的使用寿命。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，有效解决了深水领域海管堵漏管卡无法实现快速有效密封的难题。

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是本发明一实施例的海管堵漏设备中一个海管堵漏管卡及其上部分密封装置(驱动机构部分拆解)的结构示意图；

图3是图2中径向密封组件的放大结构示意图；

图4是图2中第一抗挤压环的结构示意图；

图5是本发明一实施例的海管堵漏设备中控制面板的结构示意图。

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上的密封装置。海管堵漏管卡10用于包裹在海管的泄漏点上，密封装置将海管堵漏管卡10和海管之间进行密封。

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。

海管堵漏管卡10内部设有用于包覆在海管泄漏点上的封堵区域12。该封堵区域12形成在海管堵漏管卡10的内壁面上，具有一定的轴向长度且面积大于海管泄漏点面积，在海管堵漏管卡10包覆到海管上后，封堵区域12包覆在泄漏点上。

密封装置包括两组轴向密封组件20、两组径向密封组件30、两个活塞40、以及至少一个驱动机构50。轴向密封组件20、径向密封组件30以及活塞40均设置在海管堵漏管卡10内。

两组轴向密封组件20设置在封堵区域12相对两侧并沿海管堵漏管卡10的轴向延伸。两组径向密封组件30分别设置在封堵区域12的相对两端，两个活塞40分别设置在封堵区域12的相对两端，并且每一径向密封组件30位于封堵区域12端部和一活塞40之间。驱动机构50连接并驱动两个活塞40相向移动，挤压径向密封组件30，驱使径向密封组件30抱紧密封在海管上，从而将封堵区域12的外周和海管之间进行密封，达到堵漏的目的。

轴向密封组件20的轴向延伸长度大于封堵区域12的轴向长度，轴向密封组件20的两端并进一步可分别轴向延伸至两组径向密封组件30的侧面。根据海管堵漏管卡10由两个半圆的卡瓣11相对配合形成，轴向密封组件20设置在两个卡瓣11的对接处，也将封堵区域12和卡瓣11对接处之间的缝隙进行密封。两个卡瓣11的对接处分别设有供轴向密封组件20定位其中的轴向密封槽。轴向密封组件20通过两个卡瓣11对接闭合时的挤压实现密封功能。

具体地，每一组轴向密封组件20可包括叠置的第一轴向密封条21和第二轴向密封条22。第一轴向密封条21设置在封堵区域12一侧边上，沿着该侧边轴向延伸。第二轴向密封条22位于第一轴向密封条21远离封堵区域12的一侧。

第二轴向密封条22的长度大于第一轴向密封条21的长度，使得第二轴向密封条22的相对两端伸出到第一轴向密封条21的相对两端外。在海管堵漏管卡10内，第一轴向密封条21的相对两端分别贴合在两组径向密封组件30的部分轴向长度上，第二轴向密封条22的相对两端长于第一轴向密封条的相对两端并分别贴合在两组径向密封组件30的其余部分轴向长度上。

每一组径向密封组件30均可包括轴向相接的第一推环31、第一抗挤压环32以及密封环33。第一推环31和第一抗挤压环32之间斜面配合；第一推环31挤压第一抗挤压环32时，驱使第一抗挤压环32径向运动抱紧在海管上。第一推环31上斜面的设置使得其朝向海管堵漏管卡10内部的一端宽度大于相对的另一端，第一抗挤压环32的斜面与第一推环31的斜面相适配。

进一步地，第一推环31的与第一抗挤压环32配合的斜面设有凸出的第一销轴311，第一抗挤压环32对应配合的斜面设有第一限位孔321，第一销轴311配合在第一限位孔321中，对第一推环31和第一抗挤压环32之间起到一定的限位作用。第一限位孔321具有沿着斜面延伸的一定长度，在第一推环31挤压第一抗挤压环32的时候不影响第一抗挤压环32的径向运动。

当然，第一限位孔321和第一销轴311的设置位置也可以互换。

如图4所示，为使第一抗挤压环32可径向运动抱紧在海管上，第一抗挤压环32为非一整体的环形结构，其可包括至少两段第一弧形段322，通过第一弧形段322相接组成第一抗挤压环32。第一弧形段322之间的连接端面为斜面(长斜面)，在第一抗挤压环32径向运动时，其斜面的设计使第一抗挤压环32斜面相互交错运动抵消第一抗挤压环32形成圆的半径变小值。

第一抗挤压环32与密封环33相抵接，可防止密封环33过度挤压而失效。

又如图2、3所示，本实施例中，径向密封组件30还包括第二推环34、分别与第二推环34斜面配合设置在第二推环34相对两侧的两个第二抗挤压环35。第一推环31、第一抗挤压环32以及密封环33分别设有两个；两个密封环33分别设置在两个第二抗挤压环35相背的一侧，两个第一抗挤压环32分别设置在两个密封环33相背的一侧，两个第一推环31分别设置在两个第一抗挤压环32相背的一侧。将第一推环31、第一抗挤压环32、密封环33以及第二抗挤压环35平均分成两组环组件，每一组环组件均具有一个第一推环31、一个第一抗挤压环32、一个密封环33以及一个第二抗挤压环35，该两组环组件对称设置在第二推环34的两侧，第二推环34处于两组环组件的中间位置。每一个密封环33的相对两侧均设有第一抗挤压环32和第二抗挤压环35，防止密封环33过度挤压而失效。

第二推环34与第二抗挤压环35之间也以斜面配合，第二抗挤压环35同样可受挤压后径向运动抱紧在海管上。同理与第一抗挤压环32，第二抗挤压环35可包括至少两段相接的第二弧形段；第二弧形段之间的连接端面也为斜面；具体结构可参考图4所示的第一抗挤压环32。

第二推环34的与第二抗挤压环35配合的斜面设有凸出的第二销轴341，第二抗挤压环35的与第一推环34配合的斜面设有第二限位孔351，供第二销轴341配合其中，对第二推环34和第二抗挤压环35之间起到一定的限位作用，防止过度挤压而失效。第二限位孔351具有沿着所在斜面延伸的一定长度，在第二推环34挤压第二抗挤压环35的时候不影响第二抗挤压环35的径向运动。当然，第二限位孔351和第二销轴341的设置位置也可以互换。

作为选择，密封环33与第一抗挤压环32之间、密封环33与第二抗挤压环35之间也以斜面配合，从而可使传递挤压力并转为第一抗挤压环32和第二抗挤压环35的径向运动。

活塞40在海管堵漏管卡10内可轴向移动设置。活塞40为筒状结构，其外周面可设有凸出的定位台阶41，海管堵漏管卡10内可设有槽位13供活塞40的定位台阶41配合其中。槽位13长度以大于定位台阶41的长度设置，为活塞40轴向移动提供空间。在活塞40轴向移动挤压径向密封组件30时，定位台阶41的端面还可以与轴向密封组件20接触或抵接。

驱动机构50可以设置在海管堵漏管卡10的一端或两端处。作为选择，驱动机构50可包括螺杆51、配合在螺杆51上的螺母52、推杆53以及液压缸54；推杆53在螺杆51上位于螺母52和活塞40之间，且可与活塞40抵接。液压缸54还与螺母52配合，从而驱动螺母52沿着螺杆51旋转，进而推动推杆53，推杆53挤压活塞40使活塞40轴向移动。

本实施例中，如图1、2所示，驱动机构50设置在海管堵漏管卡10的一端处，螺杆51从海管堵漏管卡10一端穿进其中连接两个活塞40，螺母52位于海管堵漏管卡10端部外并配合在螺杆51上，推杆53可位于海管堵漏管卡10内且端部伸出到海管堵漏管卡10端部外，液压缸54位于海管堵漏管卡10端部外并配合在螺杆51，用于驱动螺母52旋转。

当液压缸54启动驱使螺母52沿螺杆51旋转时，螺母52推动推杆53沿螺杆51轴向移动并挤压与其相近的活塞40，带动两个活塞40相向移动并分别挤压径向密封组件30，进而驱使第一抗挤压环32和第二抗挤压环35径向运动抱紧在海管上。

在其他实施例中，海管堵漏管卡10两端分别设置驱动机构50，分别驱动两个活塞40的轴向移动。

进一步地，密封装置还包括安装在海管堵漏管卡10上的控制面板60。控制面板60上设有用于与驱动机构50连接的液压接口、以及压力表。本实施例中，如图5所示，控制面板60上设有两个液压接口和两个压力表，两个液压接口分别为挤压液压接口61和密封测试接口62，两个压力表分别为挤压压力表63和密封测试压力表64。挤压液压接口61用于通过液压管线连接驱动机构的液压缸54，挤压压力表63用于显示驱动机构50挤压活塞40的压力值。密封测试接口62用于通过密封检测管线连接至海管堵漏管卡10的封堵区域12***，以注入液压油测试密封环33和轴向密封组件20之间围成的密封区域的密封性，密封测试压力表64用于显示密封区域的压力值。

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。锁紧过程中，轴向密封组件20受两个卡瓣11的挤压发生变形胀紧两个卡瓣11的轴向密封槽，达到轴向密封的效果。轴向密封完成后，ROV将液压快速接头(hot stab)***控制面板60的挤压液压接口61内，通过液压管线驱动液压缸54运转，进而带动螺母52旋转，螺母52旋转沿着螺杆251做轴向运动并挤压推杆53沿着螺杆51轴向运动，活塞40轴向运动挤压径向密封组件30。径向密封组件30抱紧海管后，在轴向力的作用下密封环33受压变形胀紧海管，达到径向密封的效果。当活塞40移动到密封冲程底端代表径向密封过程完成，通过控制面板60的压力表63数值可观测到密封过程是否完成。密封动作完成后，ROV将密封测试接头***控制面板60的密封测试接口62内，密封测试油进入到轴向密封组件20和密封环33之间形成的密封区域，观察密封测试压力表64，当密封测试压力表64压力值达到一定数值并保持不变，证明海管堵漏管卡10密封情况良好，密封安装完成。

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。