CN201293161Y - 推抓式隔水管快速接头 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种推抓式隔水管快速接头。该结构主要由公法兰、母法兰、推抓模块和辅助管线接头模块四部分组成，公法兰和母法兰分别与隔水管的两端焊接，前一节隔水管的公法兰与下一节的母法兰配合，通过推抓模块实现连接，辅助管线接头模块被固定在隔水管两管接头上。本实用新型的意义在于在现有管接头的研究成果下，寻找一种快速度、密封性好、易加工、易拆装、便于压紧螺栓互换的新型结构，从而建立一个适应高压力和深水域、性能可靠、操作方便的海洋钻井隔水管系统。

Description

推抓式隔水管快速接头

(一)技术领域

本实用新型涉及一种海洋钻井平台隔水管用连接工具，具体涉及一种推抓式隔水管快速接头。

(二)背景技术

隔水管是用来隔离钻井设备和海水的一种管道，它从海底井口装置一直延伸到钻井船，管与管之间是通过立管接头紧密连接的。在海洋深水钻井过程中，操作者是通过隔水管来完成钻井任务的。通常情况下隔水管周围还携有一些辅助管线。这些辅助管线包括压井管线，钻井泥浆循环管线，和给井下钻探设备提供动力的液压管线。这些管线也需要接头进行连接。目前国内普遍采用的立管连接方式是法兰连接。国外采用的连接有炮栓式隔水管快速接头、筒夹式隔水管快速接头、法兰式隔水管接头、管螺纹式隔水管接头。下面是介绍国外几种海洋用立管快速接头。

1.炮栓式隔水管快速接头(breech-block coupling)

美国哈里伯顿公司(Halliburton Company)发明的炮栓式管接头利用几组凸耳交错插入旋合，达到两管线之间的联接。其中有一组吊耳相对管线的位置固定，与之配合的吊耳加工在外圈套筒上。可以快速实现两管线之间的连接，不需要专门的设备去拧螺栓，也不需要旋转体积硕大的管线，结构简单，操作方便快速。

2.筒夹式隔水管快速接头(collet-type coupling)

卡梅降(Cameron)公司发明的筒夹式管接头适用于高压力深水作业器件间的连接。其利用若干卡爪围成的一个圆筒，卡爪之间存在间隙，在外围活塞的挤压下，卡爪卡住焊接在管线端部的凸缘，使两管线紧密联接。活塞移动是由液压源驱动，能最大限度的减少潜水员下水的次数，多用于需要水下操作的管线连接。由于是液压驱动，对密封也提出了更高的要求。

3.法兰式隔水管接头(flange-type coupling)

法兰式管接头因其密封性好、负载能力强、结构简单、容易加工制造而被广泛利用。两法兰盘之间采用SEAL SUB密封，利用周边大螺栓进行连接。但是海上作业时需要花费相对较长的时间来拧紧这些螺栓，延长海上作业时间。为了拧紧这些螺栓还要配备相应的工具，海上操作不便。

4.管螺纹式隔水管接头(thread coupling)

管螺纹隔水管接头是这些管接头中结构最简单的一种，它只需要在接头部加工几组管螺纹，由于管螺纹自身的密封性质，不需要添加额外的密封措施。但是在作业是必须有相应的设备使两管之间发生相对转动来旋合相应的接头。海上操作最不便。同时还要额外的考虑辅助管线的支撑和固定。

(三)发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能够适应海底钻井环境，实现隔水管间紧密、可靠、快速连接的推抓式隔水管快速接头。

本实用新型的目的是这样实现的：该结构主要由公法兰、母法兰、推抓模块和辅助管线接头模块四部分组成，公法兰和母法兰分别与隔水管的两端焊接，前一节隔水管的公法兰与下一节的母法兰配合，通过推抓模块实现连接，辅助管线接头模块被固定在隔水管两管接头上。

本实用新型还有这样一些技术特征：

1、所述的推抓模块主要由挡板、卡爪和压紧螺栓三部分组成，公法兰的外侧加工有一组环形槽，卡爪的内侧也加工有一组环形凸起与之配合，挡板通过螺钉固定在母法兰上，其上加工有内螺纹与压紧螺栓配合，通过拧紧和放松压紧螺栓使卡爪进入或退出啮合；

2、所述的公法兰、母法兰上设置有两组U型槽，公法兰、母法兰的外侧环形槽中放有O型密封圈；

3、所述的隔水管辅助管线包括两条压井管线、一条泥浆回流管线和一条液压动力输送管线，这四条管线的管接头结构具体包括销式接头、盒式接头、定位螺母和O型密封圈，盒式接头肩部与公法兰外部凸缘上部贴合，销式接头通过调整螺母与母法兰外部凸缘贴合，管接头和管线之间焊接在一起。

本实用新型根据钻井作业工作环境的特殊性，设计出一种专门用于立管之间的管道快速接头。本发明结构紧凑，操作过程简单容易，连接的可靠性好，适用于深水连接。该结构主要由公法兰、母法兰、推抓模块和辅助管线接头模块四部分组成。公法兰和母法兰分别与隔水管的两端焊接，前一节隔水管的公法兰与下一节的母法兰配合，在推抓模块的作用下实现紧密连接。推抓模块是本实用新型的核心部分，它能为深海钻井隔水管系统提供足够的负载能力。推抓模块主要由挡板、卡爪和压紧螺栓三部分组成。公法兰的外侧加工有一系列环形槽，卡爪的内侧也加工一系列环形凸起与之配合。在外力的作用下，卡爪的凸起与公法兰的环形槽相啮合，实现隔水管之间的轴向连接。挡板通过螺钉固定在母法兰上，其上加工有内螺纹与压紧螺栓配合，通过拧紧和放松压紧螺栓使卡爪进入或退出啮合。推抓部分的结构是本实用新型的重点在于解决了现有接头无法避免的拆卸困难的问题。本实用新型包含一套应急机构，在遇到问题时可以通过这套机构实现隔水管之间的快速拆卸。解决了在推抓结构螺纹受损时管接头无法拆卸的问题。在隔水管的周围分布着一系列辅助管线，其中包括两条压井管线、一条液压动力油供给管线和一条钻井泥浆循环管线。在实现隔水管快速连接的同时也实现了这四条辅助管线之间的快速连接。单节辅助管线在陆地上焊接组装，其采用直插式管接头，在保证密封可靠的基础上实现了管线的快速安装和拆卸。

本实用新型的要点是提供了一种能在最短时间内实现两隔水管间紧密连接的推抓式管接头，能够在推抓机构压紧螺栓失效时实现快速拆卸和替换，可以承受更大的水压，适应更深的海洋环境。

在现有的推抓式管接头的使用过程中，会经常碰到压紧螺栓螺纹失效的问题。当类似问题发生时，很难将公法兰和母法兰分离，增长了海上作业时间，提高了钻井成本。本发明采用的推抓结构能很好的解决这一频发问题。

本实用新型是对国外现有隔水管接头的一个拓展。在经典推抓式管接头的基础上，提出一种新型的推抓结构。其目的是设计一套适应海底钻井环境，实现隔水管间紧密、可靠、快速连接的装置，在海洋工程领域有着广泛的前景。海洋钻井用隔水管接头的结构设计，以便在广袤的海洋钻井领域占有一席之地，拥有自主的知识产权。由于隔水管很长，需要将管道之间进行一段一段的连接，接头成了不可避免的重要部分。本实用新型的设计理念是：最大程度地缩短海上工作时间；最有效的密封措施；尽可能大的负载能力和抗弯强度。围绕这三个重点，结合实际操作中遇到的一些列问题，在现有管接头的基础上，设计出一款适用于海洋作业环境的管接头。为了缩短海上作业时间，在陆地上将公法兰和母法兰焊接到隔水管上。推抓模块也在陆地上组装好并与母法兰连接。为打破国外的技术垄断，使的该项技术不再是我国钻进隔水的技术壁垒，本实用新型提出了推抓式隔水管快速接头，它可以拥有具有自主知识产权，使得我国在钻进作业技术水平能尽快赶上世界深海作业的潮流。本实用新型的意义在于在现有管接头的研究成果下，寻找一种快速度、密封性好、易加工、易拆装、便于压紧螺栓互换的新型结构，从而建立一个适应高压力和深水域、性能可靠、操作方便的海洋钻井隔水管系统。

(四)附图说明

图1为本实用新型推抓式管接头整体结构外观图；

图2为沿隔水管轴线方向推抓模块的剖视图；

图3为沿隔水管轴线方向辅助管线结构的剖视图

图4为沿隔水管截面方向推抓模块的剖视图。

(五)具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明：

本实施例的主要组成部分如图1和图2所示，主要由公法兰2、母法兰1、推抓模块3和辅助管线接头模块四部分组成，公法兰2和母法兰1分别与隔水管的两端焊接，前一节隔水管的公法兰2与下一节的母法兰1配合，通过推抓模块实现连接，辅助管线接头模块被固定在隔水管两管接头上。公法兰2焊接在前一节隔水管12的一端，母法兰1焊接在后一节隔水管13的一端，公法兰2和母法兰1间通过推抓模块3连接。在法兰盘的外部凸缘上，分布着两个压井管线4、泥浆回流管线5和液压动力输送管线6。它们穿过两法兰盘上的通孔，均匀分布在法兰盘的凸缘上。在两法兰盘上还设计有两组U型槽，以供提起或下放隔水管组时吊钩连接使用。

图2是沿隔水管轴线方向推抓模块的剖视图，在母法兰1上的环形槽中放有O型密封圈14，用来实现隔水管内外的密封；公法兰2上环形槽中放有O型密封圈15隔开了海洋环境与推抓机构间联系。在公法兰上切有环形槽，卡爪17上也切又环形槽。卡爪17上的顶部突起与公法兰的凹陷部分啮合并挤压，使轴向载荷通过卡爪17传递给母法兰壁，增加了接头的负载能力。压紧螺栓10只需要提供一个较小的压紧力就能实现大载荷的连接，大大降低了因螺栓失效导致连接失效的几率。从图2可以清楚看到推抓机构的轴向剖视图，此时卡爪17被压紧螺栓10拉出啮合，公母法兰间的连接还未形成。当压紧螺栓10挤压卡爪17，使卡爪17上部的凸起与公法兰的凹槽啮合并压紧时，完成连接。

图3是沿隔水管轴线方向辅助管线结构的剖视图。隔水管辅助管线包括两条压井管线4、一条泥浆回流管线5和一条液压动力输送管线6。这四条管线的管接头都采用一样的结构，只是尺寸大小上有所区别。结构具体包括：销式接头23、盒式接头26、定位螺母24和O型密封圈25。盒式接头26肩部与公法兰2外部凸缘上部贴合，销式接头23通过调整螺母24与母法兰1外部凸缘贴合，管接头和管线之间是焊接在一起的，这样压井管线或者其他辅助管线就被固定在隔水管两管接头上。法兰盘凸缘的作用就是给辅助管线提供支撑。

图4是沿隔水管截面方向推抓模块的剖视图。推抓模块3的具体结构主要包括：压紧螺栓10、压紧靴16、挡板8、压紧螺母9、内螺纹套筒11、拉伸弹簧19、头部带小孔的螺钉20、端部带环形槽的螺纹轴18和卡爪17。推抓结构3在陆地上组装并与公法兰2固定。卡爪17在拉伸弹簧19的拉力下嵌入挡板8底部的槽中，使卡爪17在安装到母法兰1之前能有一个准确的位置，这样有利于后期的进行快速的安装。海上吊装时，用驱动套筒拧紧压紧螺栓10，带动压紧靴16推动卡爪17，使卡爪内圈的弧形齿组插入公法兰2的环形槽中，实现公法兰2和母法兰1间的紧密连接。

在压紧螺栓10螺纹失效而致使无法快速拆卸隔水管系统时，可以松开压紧螺母9，取出内螺纹套筒11。此时压紧螺栓10还和内螺纹套筒11连接在一起，可以很快取出和压紧靴16处于活性连接的压紧螺栓10。取出压紧螺栓10后，在拉伸弹簧19的作用下，卡爪17脱离公法兰2回到母法兰1的窗空间中，上下两隔水管分离。

螺钉20可以自由旋动，来调整拉伸弹簧19的状态。从开始到最后务必要保证拉伸弹簧19处于工作的状态，这样才能保证在安装前卡爪17镶嵌在挡板8中。

Claims (5)

1、一种推抓式隔水管快速接头，它包括公法兰和母法兰，其特征在于它还包括推抓模块和辅助管线接头模块，公法兰和母法兰分别与隔水管的两端焊接，前一节隔水管的公法兰与下一节的母法兰配合，通过推抓模块实现连接，辅助管线接头模块被固定在隔水管两管接头上。

2、根据权利要求1所述的推抓式隔水管快速接头，其特征在于所述的推抓模块主要由挡板、卡爪和压紧螺栓三部分组成，公法兰的外侧加工有一组环形槽，卡爪的内侧也加工有一组环形凸起与之配合，挡板通过螺钉固定在母法兰上，其上加工有内螺纹与压紧螺栓配合，通过拧紧和放松压紧螺栓使卡爪进入或退出啮合。

3、根据权利要求1或2所述的推抓式隔水管快速接头，其特征在于所述的公法兰、母法兰上设置有两组U型槽，公法兰、母法兰的外侧环形槽中放有O型密封圈。

4、根据权利要求1或2所述的推抓式隔水管快速接头，其特征在于所述的辅助管线接头模块包括两条压井管线、一条泥浆回流管线和一条液压动力输送管线，这四条管线的管接头结构具体包括销式接头、盒式接头、定位螺母和O型密封圈，盒式接头肩部与公法兰外部凸缘上部贴合，销式接头通过调整螺母与母法兰外部凸缘贴合，管接头和管线之间焊接在一起。

5、根据权利要求3所述的推抓式隔水管快速接头，其特征在于所述的辅助管线接头模块包括两条压井管线、一条泥浆回流管线和一条液压动力输送管线，这四条管线的管接头结构具体包括销式接头、盒式接头、定位螺母和O型密封圈，盒式接头肩部与公法兰外部凸缘上部贴合，销式接头通过调整螺母与母法兰外部凸缘贴合，管接头和管线之间焊接在一起。

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