一种用于动态柔性复合管线的注胶接头配件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于动态柔性复合管线的注胶接头配件，以固定动态柔性复合管从内到外依次设置的骨架层、内压密封层、抗压铠装层、抗拉铠装层、中间包覆层和外包覆层，其特征在于：它包括一接头前端、一骨架层固定机构、一内压密封层固定机构、一抗压铠装层固定机构、一抗拉铠装层固定机构、一中间包覆层固定机构、一外包覆层固定机构和一接头外套；使用本发明密封连接动态柔性复合管后采用向其密封内部注入环氧树脂，实现密封区域更加紧密的结合，有效保证了在在高压力及海水波动下动态软管的密封性及可靠性。本发明的骨架层内部无接头芯子，因此注胶接头配件无缩径现象，有益于油气的输送效率，同时，由于无缩颈现象，因此避免了清管器堵塞的风险。本发明可以广泛用于深水动态软管领域。
【专利说明】一种用于动态柔性复合管线的注胶接头配件
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种管线接头配件，特别是关于一种用于动态柔性复合管线的注胶接头配件。
【背景技术】
[0002]近年来，国外兴起的柔性复合管线由于防腐蚀性好、海底地形地貌适应性强、铺设速度快、费用低、不易结蜡并且能够重复利用等优点开始应用到海底油、气和水的输送上，但是柔性复合管线长期依赖从国外进口，整体的建造、安装和后续保养工作周期长费用高。适用于海洋的柔性复合管线分为静态柔性管线与动态柔性管线，动态管线是海洋油气开发系统中的咽喉要道，但是动态柔性管线在使用过程中长期处于海洋动力环境，如受风、浪、海流、海冰以及腐蚀的长期作用，因此也是海洋油气装备中的薄弱环节。静态柔性管线接头配件只需要考虑接头在水下的密封性能，不会在水下产生位移，而动态管线接头配件则需要更好的密封性和抗疲劳性。以 FPSO (Floating Production Storage and Offloading,浮式储油卸油装置)生产系统为例，动态管线顶端处于FPSO船底部位，接头配件通过刚性连接装置与FPSO相连，因此船体的垂荡、纵摇、横摇和水平漂移等运动通过端部构件带动动态管线整体上下左右前后三个方向六个自由度的运动。因此，动态管线在使用中将长期承受小角度低频率的横向弯曲作用，同时动态管线由于受输送介质自身的重量以及船体的垂荡作用影响，将长期承受轴向拉伸荷载，则对动态管线接头配件有了更强的抗疲劳性能和更好的密封性能要求，常规的静态管线接头配件无法满足要求。现有的静态软管接头内部无固定机构，无法保证动态软管在高压力及海水波动下的密封性及可靠性；在骨架层内部会有接头芯子，造成接头部分的缩径现象，影响油、气、水的输送效率，在缩径现象严重的情况下(缩径大于清管器的最小通过量)，容易造成清管器无法通过的现象。因此，有必要设计一种无缩径和耐高压接头配件。
【发明内容】
[0003]针对上述问题，本发明的目的是提供一种无缩径和耐高压的用于动态柔性复合管线的注I父接头配件。
[0004]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:一种用于动态柔性复合管线的注胶接头配件，以固定动态柔性复合管从内到外依次设置的骨架层、内压密封层、抗压铠装层、抗拉铠装层、中间包覆层和外包覆层，其特征在于:它包括一接头前端、一骨架层固定机构、一内压密封层固定机构、一抗压销装层固定机构、一抗拉销装层固定机构、一中间包覆层固定机构、一外包覆层固定机构和一接头外套；所述接头前端为一具有内管且纵截面呈工字型的锻件，所述锻件的一端为法兰结构，另一端呈阶梯结构，所述阶梯结构的第一端面上轴向开设有第一圆形凹槽，所述第一圆形凹槽的直径大于所述内管的直径；在所述第一圆形凹槽的外侧还开设有第二圆形凹槽，所述第二圆形凹槽的直径大于所述第一圆形凹槽的直径；在所述阶梯结构的另一端面上还开设有一第一环形凹槽；所述骨架层固定机构为一外壁光滑、内壁具有与骨架层外螺纹相配合的内螺纹的螺纹套，所述骨架层固定机构连接在骨架层端面处；所述内压密封层固定机构为套设在内压密封层端头处的两个半圆第一卡箍，两个所述第一卡箍的端头处通过螺栓紧固连接内压密封层；所述骨架层固定机构和所述内压密封层固定机构依次嵌入所述接头前端的所述第一圆形凹槽与内压密封层之间的环空内；所述抗压铠装层固定机构包括套设在内压密封层上的第一锻件和固定件，所述第一锻件和所述固定件均呈圆环状，且所述第一锻件的一端与内压密封层过渡配合并嵌入所述接头前端的所述第二圆形凹槽与内压密封层之间的环空内，另一端与内压密封层间隙配合；所述固定件一侧具有环形凸台，所述环形凸台嵌入所述第一锻件另一端与内压密封层之间的间隙内；所述固定件另一侧具有呈收缩状的环形端头，所述环形端头内嵌入抗压铠装层；所述抗拉铠装层固定机构为一套设在所述抗压铠装层固定机构外侧的抗拉铠装层、中间包覆层和外包覆层上的环形套管，所述抗拉铠装层固定机构靠近所述抗压铠装层固定机构的一端呈倾斜状，且与抗拉铠装层为过渡配合，抗拉铠装层的端头弯折并固定在所述抗拉铠装层固定机构的倾斜端；所述抗拉铠装层固定机构的另一端与中间包覆层和外包覆层为间隙配合；所述中间包覆层固定机构为两个套设在中间包覆层上的半圆第二卡箍，两个所述第二卡箍的端头处通过螺栓紧固连接中间包覆层；所述外包覆层固定机构为两个套设在外包覆层上的半圆第三卡箍，两个所述第三卡箍的端头处通过螺栓紧固连接外包覆层，所述中间包覆层固定机构和所述外包覆层固定机构依次嵌入所述抗拉铠装层固定机构的另一端与中间包覆层的间隙内；所述接头外套为一套设在外包覆层上的环形锻件，所述接头外套内具有一环形定位凸台，所述定位凸台紧邻所述抗拉铠装层固定机构，且所述定位凸台一侧具有直径与所述接头前端的所述第一端面外径相等的第三圆形凹槽，所述抗压铠装层固定机构和所述抗拉铠装层固定机构均位于所述第三圆形凹槽内，且与所述第三圆形凹槽相对应的管壁嵌入所述第一环形凹槽内，管壁的上部和下部分别开设一排气孔和一注胶孔；在紧邻所述接头外套的外端面设置一环形法兰，所述环形法兰过盈配合在外包覆层上，并通过螺栓与所述接头外套紧固连接。
[0005]所述第一锻件和内压密封层的环空内套设一环形密封圈。
[0006]所述接头外套的定位凸台和外包覆层的环空内套设一密封垫。
[0007]所述抗拉铠装层固定机构倾斜端的倾斜角度为90°?150°。
[0008]所述接头外套的外端面开设第四圆形凹槽，所述第四圆形凹槽内设置有环形密封圈。
[0009]所述接头前端的所述第二圆形凹槽端面、所述第一锻件的环壁和所述固定件的环壁上沿周向开设有若干相贯通的螺栓孔，并通过螺栓固定所述接头前端和所述抗压铠装层固定机构。
[0010]在紧邻所述抗拉铠装层固定机构外侧和所述接头外套之间的外包覆层上套设有环形第二锻件，所述第二锻件的环壁和所述接头前端的端面上沿周向对应开设有若干螺栓孔，并通过螺杆紧固连接所述第二锻件与所述接头前端。
[0011]本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点:本发明中的部件针对骨架层、内压密封层、抗压铠装层、抗拉铠装层、中间包覆层和外包覆层逐层进行固定，并在密封之后采用向其密封内部注入环氧树脂，实现密封区域更加紧密的结合，有效保证了在在高压力及海水波动下动态软管的密封性及可靠性。本发明的骨架层内部无接头芯子，因此注胶接头配件无缩径现象，有益于油气的输送效率，同时，由于无缩颈现象，因此避免了清管器堵塞的风险。本发明可以广泛用于深水动态软管领域。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明应用状态示意图
[0013]图2是本发明的接头前端剖面示意图
[0014]图3是本发明的接头外套剖面示意图
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0016]如图1所示，本发明是针对动态柔性复合管100中从内到外依次设置的骨架层1、内压密封层2、抗压铠装层3、抗拉铠装层4、中间包覆层5和外包覆层6分别进行固定而设计的接头配件。
[0017]如图1所示，本发明包括接头前端7、骨架层固定机构8、内压密封层固定机构9、抗压销装层固定机构10、抗拉销装层固定机构11、中间包覆层固定机构12、外包覆层固定机构13和接头外套14。
[0018]如图2所示，接头前端7为一具有内管71且纵截面呈工字型的锻件，该锻件的一端为法兰结构，另一端呈阶梯结构，该阶梯结构的第一端面上轴向开设有第一圆形凹槽15，该第一圆形凹槽15的直径稍大于内管71的直径。在第一圆形凹槽15的外侧还开设有第二圆形凹槽16，第二圆形凹槽16的直径稍大于第一圆形凹槽15的直径。在阶梯结构的另一端面上还开设有一第一环形凹槽17。
[0019]如图1所示，骨架层固定机构8为一外壁光滑、内壁具有与骨架层I外螺纹相配合的内螺纹的螺纹套，骨架层固定机构8螺纹连接在骨架层I端面处。内压密封层固定机构9为套设在内压密封层2端头处的两个半圆第一卡箍，两个第一卡箍的端头处通过螺栓紧固连接以固定内压密封层2。骨架层固定机构8和内压密封层固定机构9依次嵌入接头前端7的第一圆形凹槽15与内压密封层2之间的环空内。抗压铠装层固定机构10包括套设在内压密封层2上的第一锻件18和固定件19，第一锻件18和固定件19均呈圆环状，且第一锻件18的一端与内压密封层2过渡配合并嵌入接头前端7的第二圆形凹槽16与内压密封层2之间的环空内，另一端与内压密封层2间隙配合。固定件19 一侧具有环形凸台，该环形凸台嵌入第一锻件18另一端与内压密封层2之间的间隙内。固定件19另一侧具有呈收缩状的环形端头，该环形端头内嵌入抗压铠装层3。接头前端7的第二圆形凹槽16端面、第一锻件18的环壁和固定件19的环壁上沿周向开设有若干相贯通的螺栓孔，并通过螺栓固定接头前端7和抗压销装层固定机构10。
[0020]抗拉铠装层固定机构11为一套设在抗压铠装层固定机构10外侧的抗拉铠装层4、中间包覆层5和外包覆层6上的环形套管，抗拉铠装层固定机构11靠近抗压铠装层固定机构10的一端呈倾斜状，且与抗拉铠装层4为过渡配合，抗拉铠装层4的端头弯折并焊接在抗拉铠装层固定机构11的倾斜端，以固定抗拉铠装层4。抗拉铠装层固定机构11的另一端与中间包覆层5和外包覆层6为间隙配合。中间包覆层固定机构12为两个套设在中间包覆层5上的半圆第二卡箍，两个第二卡箍的端头通过螺栓紧固连接以固定中间包覆层5。外包覆层固定机构13为两个套设在外包覆层6上的半圆第三卡箍，两个第三卡箍的端头处通过螺栓紧固连接以固定外包覆层6。中间包覆层固定机构12和外包覆层固定机构13依次嵌入抗拉铠装层固定机构11的另一端与中间包覆层5的间隙内。在紧邻抗拉铠装层固定机构11外侧的外包覆层6上套设有环形第二锻件20，第二锻件20的环壁和接头前端7的端面上沿周向对应开设有若干螺栓孔，并通过螺杆21将第二锻件20与接头前端7紧固连接。
[0021]如图1、图3所示,接头外套14为一套设在外包覆层6上的环形锻件,接头外套14内具有一环形定位凸台21，该定位凸台21紧邻第二锻件20 —侧具有直径与接头前端7的第一端面外径相等的第三圆形凹槽22，抗压铠装层固定机构10、抗拉铠装层固定机构11、第二锻件20均位于第三圆形凹槽22内，且与第三圆形凹槽22相对应的管壁嵌入第一环形凹槽17内，该管壁的上部和下部分别开设一排气孔23和一注胶孔24。在紧邻接头外套14的外端面设置一环形法兰25，环形法兰25过盈配合在外包覆层6上，并通过螺栓与接头外套14紧固连接。
[0022]上述实施例中，抗拉铠装层固定机构11倾斜端的倾斜角度为90°?150°。
[0023]上述实施例中，可以在内压密封层2和第一锻件18的环空内套设一环形密封圈26，以及外包覆层6和接头外套14的定位凸台21之间套设一密封垫27。
[0024]上述实施例中，可以在接头外套14的外端面开设第四圆形凹槽28，第四圆形凹槽28内设置有环形密封圈29。
[0025]本发明的安装方式:依次将环形法兰25、环形密封圈29、接头外套14、密封垫27和第二锻件20安放到动态柔性复合管100的预定位置，以便后续安装。依次剖开动态柔性复合管100的外包覆层6、中间包覆层5、抗拉铠装层4、抗压铠装层3、内压密封层2和骨架层1，根据本发明每层固定部件的需要调整相应动态柔性复合管100每层的长度。在中间包覆层5上套设中间包覆层固定机构12，在外包覆层6上套设外包覆层固定机构13，将抗拉铠装层4折弯安装并焊接在抗拉铠装层固定机构11上。将骨架层固定机构8套设在骨架层I端头处，内压密封层固定机构9套设在内压密封层2上，并用螺栓固定内压密封层固定机构9。骨架层固定机构8和内压密封层固定机构9依次嵌入接头前端7的第一圆形凹槽15内，内压密封层固定机构9后设置抗压铠装层固定机构10的第一锻件18，内压密封层2和第一锻件18的环空内套设一环形密封圈26，密封圈26用于防止骨架层I内部的介质流出，固定件19套设在抗压铠装层3上，通过螺栓穿设在固定件19、第一锻件18和第二圆形凹槽16对应设置的螺栓孔中，固定接头前端7和抗压铠装层固定机构10。在抗拉铠装层固定机构11和外包覆层固定机构13后套设第二锻件20，并通过螺杆21将第二锻件20与接头前端7紧固连接，防止动态柔性复合管100滑出。接头外套14套设在外包覆层6上，夕卜包覆层6和接头外套14的定位凸台21之间套设一密封垫27，在接头外套14的外端面的第四圆形凹槽28内设置环形密封圈29，在紧邻接头外套14的外端面套设环形法兰25，并通过螺栓与接头外套14紧固连接，以实现动态柔性复合管100的密封，此时通过注胶孔24向由接头外套14、接头前端7、抗压铠装层固定机构10和抗拉铠装层固定机构11及软管形成的密闭空间内注入环氧树脂，密闭空间内的空气通过排气孔23排出，加入环氧树脂可以将本发明紧密固定成一体，有效增加了抗拉铠装层4的承拉能力，待环氧树脂固化完成后将注排气孔23和胶孔24焊死。[0026] 上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
【权利要求】
1.一种用于动态柔性复合管线的注胶接头配件，以固定动态柔性复合管从内到外依次设置的骨架层、内压密封层、抗压铠装层、抗拉铠装层、中间包覆层和外包覆层，其特征在于:它包括一接头前端、一骨架层固定机构、一内压密封层固定机构、一抗压销装层固定机构、一抗拉销装层固定机构、一中间包覆层固定机构、一外包覆层固定机构和一接头外套； 所述接头前端为一具有内管且纵截面呈工字型的锻件，所述锻件的一端为法兰结构，另一端呈阶梯结构，所述阶梯结构的第一端面上轴向开设有第一圆形凹槽，所述第一圆形凹槽的直径大于所述内管的直径；在所述第一圆形凹槽的外侧还开设有第二圆形凹槽，所述第二圆形凹槽的直径大于所述第一圆形凹槽的直径；在所述阶梯结构的另一端面上还开设有一第一环形凹槽； 所述骨架层固定机构为一外壁光滑、内壁具有与骨架层外螺纹相配合的内螺纹的螺纹套，所述骨架层固定机构连接在骨架层端面处； 所述内压密封层固定机构为套设在内压密封层端头处的两个半圆第一卡箍，两个所述第一卡箍的端头处通过螺栓紧固连接内压密封层；所述骨架层固定机构和所述内压密封层固定机构依次嵌入所述接头前端的所述第一圆形凹槽与内压密封层之间的环空内； 所述抗压铠装层固定机构包括套设在内压密封层上的第一锻件和固定件，所述第一锻件和所述固定件均呈圆环状，且所述第一锻件的一端与内压密封层过渡配合并嵌入所述接头前端的所述第二圆形凹槽与内压密封层之间的环空内，另一端与内压密封层间隙配合；所述固定件一侧具有环形凸台，所述环形凸台嵌入所述第一锻件另一端与内压密封层之间的间隙内；所述固定件另一侧具有呈收缩状的环形端头，所述环形端头内嵌入抗压铠装层； 所述抗拉铠装层固定机构为一套设在所述抗压铠装层固定机构外侧的抗拉铠装层、中间包覆层和外包覆层上的环形套管，所述抗拉铠装层固定机构靠近所述抗压铠装层固定机构的一端呈倾斜状，且与抗拉铠装层为过渡配合，抗拉铠装层的端头弯折并固定在所述抗拉铠装层固定机构的倾斜端；所述抗拉铠装层固定机构的另一端与中间包覆层和外包覆层为间隙配合； 所述中间包覆层固定机构为两个套设在中间包覆层上的半圆第二卡箍，两个所述第二卡箍的端头处通过螺栓紧固连接中间包覆层；所述外包覆层固定机构为两个套设在外包覆层上的半圆第三卡箍，两个所述第三卡箍的端头处通过螺栓紧固连接外包覆层，所述中间包覆层固定机构和所述外包覆层固定机构依次嵌入所述抗拉铠装层固定机构的另一端与中间包覆层的间隙内； 所述接头外套为一套设在外包覆层上的环形锻件，所述接头外套内具有一环形定位凸台，所述定位凸台紧邻所述抗拉铠装层固定机构，且所述定位凸台一侧具有直径与所述接头前端的所述第一端面外径相等的第三圆形凹槽，所述抗压铠装层固定机构和所述抗拉铠装层固定机构均位于所述第三圆形凹槽内，且与所述第三圆形凹槽相对应的管壁嵌入所述第一环形凹槽内，管壁的上部和下部分别开设一排气孔和一注胶孔；在紧邻所述接头外套的外端面设置一环形法兰，所述环形法兰过盈配合在外包覆层上，并通过螺栓与所述接头外套紧固连接。
2.如权利要求1所述的一种用于动态柔性复合管线的注胶接头配件，其特征在于:所述第一锻件和内压密封层的环空内套设一环形密封圈。
3.如权利要求1所述的一种用于动态柔性复合管线的注胶接头配件，其特征在于:所述接头外套的定位凸台和外包覆层的环空内套设一密封垫。
4.如权利要求2所述的一种用于动态柔性复合管线的注胶接头配件，其特征在于:所述接头外套的定位凸台和外包覆层的环空内套设一密封垫。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种用于动态柔性复合管线的注胶接头配件，其特征在于:所述抗拉铠装层固定机构倾斜端的倾斜角度为90°~150°。
6.如权利要求1或2或3或4所述的一种用于动态柔性复合管线的注胶接头配件，其特征在于:所述接头外套的外端面开设第四圆形凹槽，所述第四圆形凹槽内设置有环形密封圈。
7.如权利要求5所述的一种用于动态柔性复合管线的注胶接头配件，其特征在于:所述接头前端的所述第二圆形凹槽端面、所述第一锻件的环壁和所述固定件的环壁上沿周向开设有若干相贯通的螺栓孔，并通过螺栓固定所述接头前端和所述抗压铠装层固定机构。
8.如权利要求1或2或3或4或7所述的一种用于动态柔性复合管线的注胶接头配件，其特征在于:在紧邻所述抗拉铠装层固定机构外侧和所述接头外套之间的外包覆层上套设有环形第二锻件，所述第二锻件的环壁和所述接头前端的端面上沿周向对应开设有若干螺栓孔，并通过螺杆紧固连接所述第二锻件与所述接头前端。
9.如权利要求5所述的一种用于动态柔性复合管线的注胶接头配件，其特征在于:在紧邻所述抗拉铠装层固定机构外侧和所述接头外套之间的外包覆层上套设有环形第二锻件，所述第二锻件的环壁和所述接头前端的端面上沿周向对应开设有若干螺栓孔，并通过螺杆紧固连接所述第二锻件与所述接头前端。
10.如权利要求6所述的一种用于动态柔性复合管线的注胶接头配件，其特征在于:在紧邻所述抗拉铠装层固定机构外侧和所述接头外套之间的外包覆层上套设有环形第二锻件，所述第二锻件的环壁和所述接头前端的端面上沿周向对应开设有若干螺栓孔，并通过螺杆紧固连接所述第二锻件与所述接头前端。
【文档编号】F16L33/34GK103697270SQ201310750091
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】曹静, 陈星 , 周巍伟, 沙勇, 谢彬, 李新仲, 孙大林, 李丽玮, 刘栋杰, 王世圣, 宋平娜 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油研究总院, 天津市海王星海上工程技术股份有限公司