专利名称：隔水套管海上对接卡具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及海洋工程安装设备，尤其涉及一种用于海洋石油钻井工 程中使用的隔水套管的海上接长作业的隔水套管海上对接卡具。
背景技术：
海上石油幵发工程中，首先要建造海上钻采平台，在钻采平台的安装工 程中，其中隔水套管海上接长工作的技术难度是较大的。
隔水套管的特点， 一是直径较大，,大直径为914.4腿(36")，常用的 隔水套管直径多为508 mm (20 ")和609. 6腿(24 " ); 二是海上对接隔水 套管管段较长，最长的长度为46 m， 一般常用的长度为20 m至30 m。
由于隔水套管的上述特点，因此在海上接长作业时，其对接隔水套管管 段无法使用插尖形式，插尖是在将要接长的隔水套管管段下部焊接一段小于 其内径的管段，使该管段能够方便插入到另一个隔水套管中，使上下两段相 接的隔水套管的管壁对齐，然后进行焊接。因隔水套管是用于钻井作业，其 内壁必须保持平滑，不能设置其它插尖，只能采用对接方式，特别是对于管 径为508mm的隔水套管，无法进人实施焊接。为了保证对接隔水套管的质量， 必须将对接隔水套管管段稳定住，目前的施工方法是，参阅附图l，在导管架 就位后，首先将下半节隔水套管2.插入导管架井口并且锤击到位，在下半节 隔水套管2的顶部均匀组合对接，然后焊接几块对管导向板3，该对管导询板 3的规格一般为PL-13X100X1000，重量大约在10公斤左右，或者焊接角钢， 该角钢的规格一般为L-IOXIOO，重量大约在15公斤左右，作为对接隔水套 管管段的临时支撑；用浮吊将上半节隔水套管l(正在被安装的这截隔水套管) 插入导向板3内安装到位，如图1所示，点焊和焊接隔水套管时，使上半节隔水套管1与下半节隔水套管2成为一个整体。再经过浮吊摘钩、切掉导向 板3、补焊、打磨、探伤检验等工序，从而完成隔水套管的海上对接作业。由 于作业过程中施工环节多，且周期长，给海上施工作业造成不少困难，例如 将上半节隔水套管插入导向板3安装到位后，由于浮吊的不稳定因素，会使 上半节隔水套管不停地摆动，并在对接口处产生较大的弯矩，使对管导向板 起不到应有的作用；若天气恶劣，对管导向板很容易被折断，存在着极不安 全的隐患；在点焊对接口时，由于该处存在较大弯矩，十几秒或几十秒的点
焊工作，经常被吊钩的轻轻摇摆而撕裂，影响焊接质量，且焊接后的最终垂 直度很难达到技术要求，给后续工作带来诸多不便等等。现有的这种施工方 法尤其不适合在较深水域环境条件下进行作业。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种 隔水套管海上对接卡具，用于完成海上隔水套管的连接施工中，可以牢固卡 住上下两节隔水套管，克服海上较恶劣天气施工中浮吊扒杆摇摆的不稳定因 素，保证对管工作中的点焊在平稳状态下进行，提高焊接质量，减少对管工 序，节省人力物力，降低成本，施工操作安全可靠。
本实用新型的目的是由以下技术方案实现的。
本实用新型隔水套管海上对接卡具，其特征在于，其是由两个对称的半 圆形管体对接构成的圆形筒体，该半圆形管体上设有加强肋、焊接孔和垂度 调整结构，半圆形管体上端顶部设有喇叭口，两个半圆形管体对接部位设有 压紧结构。
前述的隔水套管海上对接卡具，其中两个对称的半圆形管体对接构成的 圆形筒体的内径大于或者等于隔水套管的外径，该圆形筒体壁厚大于或者等
于隔水套管的管壁厚度，筒体长度大于或者等于隔水套管外径的3倍。
前述的隔水套管海上对接卡具，其中.半圆形管体上设有的加强肋包括多
个T字形加强肋和环形加强肋；该T字形加强肋分别设置在半圆形管体外侧壁面的中线位置处；该环形加强肋分别设置在半圆形管体外侧壁面的压紧结 构下部位置处。
前述的隔水套管海上对接卡具，其中焊接孔为数个，且对称平行等距设 置在半圆形管体对接构成的圆形筒体的中部。
前述的隔水套管海上对接卡具，其中垂度调整结构包括多个螺母和螺栓， 该螺母分别固定在半圆形管体对接构成的圆形筒体设置的焊接孔上方开设的 通孔上，螺栓分别旋入在螺母内。
前述的隔水套管海上对接卡具，其中两个半圆形管体对接部位设有的压 紧结构包括由多个斜契肋和压紧斜套构成的压紧部以及设在斜契肋上且位于
压紧斜套上方的自锁定位部；该斜契肋分别设置在半圆形管体两端对接部的 上部、中部和下部，压紧斜套分别套设在对接的各个斜契肋外部。
前述的隔水套管海上对接卡具，其中斜契肋斜面的倾斜度为1: 10±2;
所述压紧斜套为c字形槽体，该槽体内侧壁设成与斜契肋斜面倾斜度相应的
斜面，该斜面相应压紧在斜契肋斜面。'
前述的隔水套管海上对接卡具，'其中自锁定位部包括位于斜契肋上方的
自锁定位块以及契嵌在自锁定位块与呈C字形斜套之间的楔形块体；该自锁 定位块包括分别设置在斜契肋上方的定位孔以及插设在对接的斜契肋上方两 个定位孔处的板块，该板块中部设.有两个与定位孔对应的柱形体，该柱形体
插设在定位孔内；该楔形块体为具有斜面的块体，块体的高度为30士10 mm，
长度为300士10 mm，斜面倾斜度为1: 10±2。
前述的隔水套管海上对接卡具，其中半圆形管体的重心位置设有吊点。 前述的隔水套管海上对接卡具，其中圆形筒体长度大于隔水套管外径3
倍时设有爬梯。
本实用新型隔水套管海上对接卡具的有益效果，其是由两个对称的半圆 形管体对接构成的圆形筒体，该半圆形管体上设有加强肋、焊接孔和垂度调 整结构，半圆形管体上端顶部设有导向啤!J叭口，两个半圆形管体对接部位设有压紧结构。在海上对上下隔水套管进行对应连接作业时，可将待对接的上 下隔水套管位于对接钢卡中进行焊接固定，有效实现连接隔水套管的对接，
保障隔水套管的垂直度，以保证施工质量；且通过钢卡的焊接孔进行焊接， 操作安全方便，焊接效率高且质量佳；另外，对接钢卡外侧壁加焊有起横向 加强作用的环形加强肋，以及起纵向加强作用的T字形加强肋和斜楔肋，有 效保证了钢卡的强度；再有本实用新型设置的压紧结构夹紧力强且可靠性好， 因此能够满足隔水套管长度和重量的施工要求；使用本实用新型隔水套管海 上对接卡具后，可以縮短施工周期，节省施工作业船的工作天数，提高作业 效率，降低工程成本，使隔水套管海上接长工作的技术难度得到改善。
图1为现有隔水套管海上对接工具示意图，图中显示上半截隔水套管插 入导向板的状态。
图2为本实用新型隔水套管海上对接卡具立体结构示意图。
图2A为本实用新型隔水套管海上对接卡具俯视图。
图2B为本实用新型隔水套管海上对接卡具自锁实施状态图。
图中主要标号说明
现有技术部分1上半截隔水套管、2下半截隔水套管、3隔水套管对管 导向板；
本实用新型部分l上半截隔水套管、2下半截隔水套管、4半圆形管体、 5为T字形加强肋、6斜契肋、7压紧斜套、8喇叭口、 9环形加强肋、10焊 接孔、ll垂度调整结构、12定位孔、13板块、14楔形块体。
具体实施方式
参阅附图2、图2A，本实用新型隔水套管海上对接卡具，其是由两个对 称的半圆形管体4对接构成的圆形筒体，该半圆形管体4上设有加强肋、焊 接孔10和垂度调整结构11，半圆形管体4上端顶部设有起导向作用的喇叭口 8，两个半圆形管体4对接部位设有压紧结构。参阅附图2、图2A，本实用新型隔水套管海上对接卡具，其中，两个对 称的半圆形管体4对接构成的圆形筒体的内径大于或者等于隔水套管的外径， 圆形筒体壁厚大于或者等于隔水套管的管壁厚度，圆形筒体长度大于或者等
于隔水套管外径的3倍；加强肋包括多个T字形加强肋5和环形加强肋9;该
T字形加强肋5分别设置在半圆形管体4外侧壁面的中线位置处；该环形加强
肋9分别设置在半圆形管体4外侧壁面压紧结构的下部位置处；焊接孔10为 数个，且对称平行等距设置在半圆形管体4对接构成的圆形筒体的中部；垂
度调整结构11包括多个螺母和螺栓，该螺母分别固定在半圆形管体4对接构
成的圆形筒体设置的焊接孔IO上方开设的通孔上，螺栓分别旋入在螺母内；
两个半圆形管体4对接部位设有的压紧结构包括由多个斜契肋6和压紧斜套7
构成的压紧部以及设在斜契肋上且位于压紧斜套上方的自锁定位部；该斜契
肋6分别设置在半圆形管体4两端对接部的上部、中部和下部，压紧斜套7
分别套设在对接的各个斜契肋6外部；斜契肋6斜面的倾斜度为1: 10±2;
压紧斜套7为C字形槽体，该槽体内侧壁设成与斜契肋6斜面倾斜度相应的
斜面，该斜面相应压紧在斜契肋6的斜面；自锁定位部包括位于斜契肋6上 方的自锁定位块以及契嵌在自锁定位块与C字形斜套7之间的楔形块体14; 该自锁定位块包括分别设置在斜契肋6上方的定位孔12以及插设在对接的斜 契肋6上方两个定位孔12处的板块13，该板块13中部设有两个与定位孔对
应的柱形体(图中未示)，该柱形体插设在定位孔12内；该楔形块体14为具
有斜面的块体，块体的高度为30士10mm，长度300士10mm，斜面倾斜度为1:
10±2;半圆形管体4的重心位置设有吊点(图中未示)；圆形筒体长度大于
隔水套管外径3倍时设有爬梯(图中未示)。
参阅附图2、图2A、图2B，本实用新型隔水套管海上对接卡具的制备， 采用强度大于Q235的钢材制成两个相互对称的半圆形管体4，每个半圆形管 体4上端顶部焊接有用相同材料制成的起导向作用的喇叭口，管体壁厚等于 隔水套管的管壁厚度，其厚度大于25 ram，管体长度等于隔水套管外径(508誦)的3倍；在每个半圆形管体4外侧壁面的中线位置处(将两个半圆形管体对
接的两端定为0度和180度，其中线位置即分别为90度和270度的母线)焊 接向外凸起的T字形加强肋5，且在每个半圆形管体4上部、中部和下部等距 焊接三道环形加强肋9;另在每个半圆形管体4中间位置对称平行等距开设两 个方形的焊接孔10 (对接后共有四个方形焊接孔10)，该方形焊接孔的面积 为100X100 mm2，在每个方形焊接孔的上方开设圆形通孔，该通孔的内径为 18mm，每个通孔处焊接一个螺母，该螺母的规格为M-16mm，每个螺母内旋 入一个螺栓；两个半圆形管体对接部位(即0度和180度位置)的上部、中 部和下部焊接三个斜契肋6，三个斜契肋6分别位于三道环形加强肋9的上方， 该斜契肋6两侧斜面的倾斜度为1: 10，采用与斜契肋6相同规格的钢材焊接 制造6套C字形槽体作为压紧斜套7，该槽体内侧壁面的斜度也设置为1: 10， 即与斜契肋6两侧斜面的倾斜度相同；将两个对称的半圆形管体4对接构成 圆形筒体后，把6个压紧斜套分别套设在对接处的各个斜契肋6外部，使压 紧斜套7的倾斜内侧壁面对应压紧在斜契肋6斜面上。再有，在每个斜契肋6 上方70mm，且位于两个半圆形管体4对接缝隙边缘的30mm处，各钻设有两 个直径为20 mm的定位孔12 (共有6处)；制造6个PL-25X75X 150的钢板 块13，该钢板块13中部焊设两个外径为15 mm、长度为30 mm的圆柱形体， 两个圆柱形体之间相距70 mm (因为对接后仍有10 mm左右的缝隙)，将圆柱 形体插入定位孔12后，使钢板块13定位在斜契肋6上方，构成自锁定位块； 再采用与钢板块13相同的钢材制造楔形钢块14，该楔形钢块14具有倾斜度 为1: 10的斜面，且楔形钢块14的高度为30 mm，长度为300 mm，两个楔形 钢块14为一组，分别契嵌在自锁定位块与C字形斜套7之间，使之起到压紧 和自锁的作用。
再者，本实用新型隔水套管海上对接卡具的半圆形管体的重心位置可以 设有装卸钢卡时使用的吊点，当圆形筒体长度大于隔水套管外径3倍以上时 还可以设有爬梯，以方便操作。参阅图2、图2B所示，本实用新型隔水套管海上对接卡具的使用，当导 管架就位后，首先使用浮吊，将第一节(即下半节)隔水套管2插入导管架 并且锤击到位；切掉隔水套管顶头及吊点；在下半节隔水套管2上部至顶部 距离为半个钢卡长度位置处，焊接定位筋板托(图中未示)；用浮吊将钢卡安 装到位，使隔水套管的对接口正好处于钢卡的焊接方孔10中部；通过手工分 别将C字形压紧斜套7套设在对接的斜楔肋6外部，压紧过程为先将定位板 块13的圆柱形体插入定位孔12后，使定位板块13定位在斜契肋6上方，构 成自锁定位块；然后将两个楔形钢块14由斜面端部分别从两侧契嵌在自锁定 位块与C字形斜套7之间，由人工沿着F方向(图2B中箭头所示)的力敲击 楔形钢块14，直至压紧斜套7紧固在斜楔肋6外部，使之起到压紧和自锁的 作用，这样两个半圆形管体对接合拢而构成圆形筒体，成为钢卡；然后摘掉 浮吊挂钩；接着使用浮吊吊装第二节(即上半节)隔水套管，将第二节隔水 套管插入钢卡内；在浮吊的配合下，调节垂度调整螺栓，使隔水套管达到对 接组装的技术要求；开始在焊接方孔中进行点焊(这时可以摘掉浮吊的挂钩)； 点焊牢固后，使用浮吊摘下钢卡；完成隔水套管的对接焊接工作。该钢卡可 以重复再用。
本实用新型隔水套管海上对接卡具的使用原理，其是一种可以平稳完成 隔水套管海上连接工作的钢质装置；首先，该钢卡内径与隔水套管外径相匹 配，钢卡壁厚与隔水套管管壁厚度相匹配，可以卡住上下两节隔水套管，保 证隔水套管在平稳状态下完成海上连接工作。其次，由两个对称的半圆形管 体对接构成圆形筒体的钢卡(90度和270度母线上)焊设有纵向T字形加强 肋以及钢卡对接合拢部位焊设有多个压紧斜契肋，提高了钢卡轴向截面惯性 矩，从而保证钢卡轴向的基本强度，并且可以避免钢卡在无吊机情况下的破 坏。再者，钢卡上端顶部焊设有喇叭口以及在钢卡上中下部位，焊设有多道 环形加强肋，提高了钢卡环向截面惯性矩，保证钢卡环向的基本强度。还有， 钢卡环向两端处(O度和180度的位置)作为钢卡对接合拢部位，分别焊设有具有倾斜度的压紧斜契肋，其与相配套的压紧斜套相互嵌套后，又借助自锁 定位部的作用，使压紧结构的压紧功效更加确实和可靠；其工作原理为(参
阅图2B所示)使用人力水平敲击禊形钢块14，设水平敲击力为F=10 kg， 通过1: 10的楔形钢块14，可以产生10p kg的垂直力作用于C字形斜套7上， 再通过l: 10的斜契肋6，产生1000kg的水平力作用于两个半圆形管体，从
而起到压紧隔水套管的作用。
另外，用以压紧两个半圆形管体而构成筒状体的钢卡，保证钢卡使用时的
整体安全性，达到卡紧两截隔水套管的目的；钢卡上端顶部焊设有起导向作 用的喇叭口，有利于上半节隔水套管的插入和对接组装；钢卡焊接孔上方钻
设有多个通孔，通孔处焊设固定螺母，-螺母内旋入配套调直螺栓，便于调节
上半节隔水套管对接时的垂直度；钢卡中部位置，平行等距开设焊接孔，使 隔水套管的焊接工作可以在焊接孔中，且在'平稳状态下进行，从根本上保证 了焊接的质量。
本实用新型隔水套管海上对接卡具的优点是适用于渤海及浅海平台由 浮吊安装隔水套管的施工，特别是海上较恶劣天气的时候使用，优点更为突 出。由于其整体结构科学合理，轴向与环向均设有加强肋，保证了钢卡的整 体强度，因此能克服浮吊扒杆摇摆的不稳定因素，使隔水套管的焊接工作能 够在平稳状态下进行；钢卡上设有垂度调整结构，可以使隔水套管在对接组 装过程中随时对上半节隔水套管进行垂直度的调整，以符合对接组装的技术 要求，从而有效提高焊接质量。另外，使用本实用新型的隔水套管海上对接 卡具后，减少了现有技术方法中的对管前组对、焊接对管导向板以及焊接后 的切割导向板、打磨隔水套管焊接对管导向板处管壁等工作，节省了人力物 力，降低了成本，使隔水套管海上对接工作经济、便捷且质量优良。还有， 浮吊可以及早摘钩，大大提高浮吊使用率。
以上所述，仅是本实用新型较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式 上限制，凡依本实用新型技术实质对以上实施例作简单修改、等同变化与修 饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求1、一种隔水套管海上对接卡具，其特征在于，其是由两个对称的半圆形管体对接构成的圆形筒体，该半圆形管体上设有加强肋、焊接孔和垂度调整结构，半圆形管体上端顶部设有喇叭口，两个半圆形管体对接部位设有压紧结构。
2、 根据权利要求l所述的隔水套管海上对接卡具，其特征在于，所述两个对称的半圆形管体对接构成的圆形筒体的内径大于或者等于隔水套管的外 径，该圆形筒体壁厚大于或者等于隔水套管的管壁厚度，筒体长度大于或者等于隔水套管外径的3倍。
3、 根据权利要求l所述的隔水套管海上对接卡具，其特征在于，所述半 圆形管体上设有的加强肋包括多个T字形加强肋和环形加强肋；该T字形加 强肋分别设置在半圆形管体外侧壁面的中线位置处；该环形加强肋分别设置 在半圆形管体外侧壁面的压紧结构下部位置处。
4、 根据权利要求l所述的隔水套管海上对接卡具，其特征在于，所述焊 接孔为数个，且对称平行等距离设置在半圆形管体对接构成的圆形筒体的中 部。
5、 根据权利要求l所述的隔水套管海上对接卡具，其特征在于，所述垂 度调整结构包括多个螺母和螺栓，该螺母分别固定在半圆形管体对接构成的 圆形筒体设置的焊接孔上方开设的通孔上，螺栓分别旋入在螺母内。
6、 根据权利要求1所述的隔水套管海上对接卡具，其特征在于，所述两 个半圆形管体对接部位设有的压紧结构包括由多个斜契肋和压紧斜套构成的 压紧部以及设在斜契肋上且位于压紧斜套上方的自锁定位部；该斜契肋分别 设置在半圆形管体两端对接部的上部v中部和下部，压紧斜套分别套设在对 接的各个斜契肋外部。
7 根据权利要求6所述的隔水套管海上对接卡具，其特征在于，所述斜契肋斜面的倾斜度为l: 10±2;所述压紧斜套为C字形槽体，该槽体内侧壁 设成与斜契肋斜面倾斜度相应的斜面，该斜面相应压紧在斜契肋斜面。
8、 根据权利要求6所述的隔水套管海上对接卡具，其特征在于，所述自 锁定位部包括位于斜契肋上方的自锁定位块以及契嵌在自锁定位块与呈C字 形斜套之间的楔形块体；该自锁定位块包括分别设置在斜契肋上方的定位孔以及插设在对接的斜契肋上方两个定位孔处的板块，该板块中部设有两个与定位孔对应的柱形体，该柱形体插设在定位孔内；该楔形块体为具有斜面的块体，块体的高度为30士10mm，长度为300士10mm，斜面倾斜度为1: 10±2。
9、 根据权利要求l所述的隔水套管海上对接卡具，其特征在于，所述半 圆形管体的重心位置设有吊点。
10、 根据权利要求2所述的隔水套管海上对接卡具，其特征在于，所述 圆形筒体长度大于隔水套管外径3倍时设有爬梯。
专利摘要本实用新型提供一种隔水套管海上对接卡具，其是由两个对称的半圆形管体对接构成的圆形筒体，该半圆形管体上设有加强肋、焊接孔和垂度调整结构，半圆形管体上端顶部设有其导向作用的喇叭口，两个半圆形管体对接部位设有压紧结构；用于完成海上隔水套管的连接施工中，可以牢固卡住上下两节隔水套管，克服海上较恶劣天气施工中浮吊扒杆摇摆的不稳定因素，保证对管工作中的点焊在平稳状态下进行，提高焊接质量，减少对管工序，节省人力物力，降低成本，施工操作安全可靠。
文档编号F16L1/26GK201221648SQ20082008019
公开日2009年4月15日 申请日期2008年4月25日 优先权日2008年4月25日
发明者高瑞力 申请人:中国海洋石油总公司;海洋石油工程股份有限公司