水下刚性全回转连接臂的制作方法

1.本发明涉及深水海管预调试设备技术领域，尤其涉及一种水下刚性全回转连接臂。


背景技术：

2.sfhm(subsea flooding and hydrotesting module)即水下清管试压模块，应用于海底管道预调试工作，以实现在海底进行清管、测径、试压等功能。sfhm下放到位后距离海管系统接入口仍有一段距离，因为sfhm相对海管系统接入口的位置和距离是多变的，目前行业里尚未相关设备可配置在sfhm上，用于与海管的连接。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题在于，提供一种水下刚性全回转连接臂。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种水下刚性全回转连接臂，包括：
5.第一管道主体与第二管道主体，所述第一管道主体与所述第二管道主体的第二端通过连接组件可转动连接；
6.还包括可转动安装于所述第一管道主体的第一端用于与深水模块管路出口法兰连接的法兰组件；以及可转动安装于所述第二管道主体的第一端用于与水下流体快速连接器可拆卸连接的接头组件。
7.优选地，所述水下刚性全回转连接臂还包括可拆卸安装于所述第一管道主体上的若干第一浮块；
8.优选地，所述水下刚性全回转连接臂还包括可拆卸安装于所述第二管道主体上的若干第二浮块。
9.优选地，所述第一管道主体由若干第一管段通过er309lmo焊材焊接而成。
10.优选地，所述第一管段外径为110-115mm，壁厚为12-13mm。
11.优选地，所述第二管道主体由若干第二管段通过er309lmo焊材焊接而成。
12.优选地，所述第二管段外径为110-115mm，壁厚为12-13mm。
13.优选地，所述第一管道主体上间隔设有若干第一隔板，相邻的两个第一隔板之间形成一个第一安装空间，每一个所述第一安装空间安装有一个所述第一浮块。
14.优选地，所述第二管道主体上间隔设有若干第二隔板，相邻的两个第二隔板之间形成一个第二安装空间，每一个所述第二安装空间安装有一个所述第二浮块。
15.优选地，所述连接组件包括弯头、第三管段与第一旋转接头；
16.所述弯头一端与所述第一管道主体的第二端连接、另一端与所述第三管段连接，所述第三管段远离所述弯头的一端与所述第一旋转接头连接，所述第一旋转接头远离所述第三管段的一端与所述第二管段主体的第二端连接。
17.优选地，所述法兰组件包括第二旋转接头、由壬管段与法兰；
18.所述第二旋转接头与所述第一管道主体的第一端连接，所述由壬管段一端与所述第二旋转接头远离所述第一管道主体的一端连接、另一端与所述法兰连接。
19.优选地，所述接头组件包括第三旋转接头与由壬公接头；
20.所述第三旋转接头一端与所述第二管道主体的第一端连接、另一端与所述由壬公接头连接。
21.实施本发明具有以下有益效果：该水下刚性全回转连接臂满足了水下预调试作业中清管试压模块与海管的连接需求，填补了我国深水海管预调试作业中水下清管试压模块与海管连接方案的空白，有力地保障了深水油气田开发的效率与安全。
附图说明
22.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
23.图1是本发明一些实施例水下刚性全回转连接臂的结构示意图；
24.图2是本发明一些实施例接头组件的结构示意图；
25.图3至图6是本发明一些实施例水下刚性全回转连接臂应用的结构示意图。
具体实施方式
26.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。以下描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。
27.还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上，或者也可能存在一个或更多个居间元件。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
28.请参阅图1，是本发明一些实施例中的一种水下刚性全回转连接臂，包括：
29.第一管道主体1与第二管道主体2，第一管道主体1与第二管道主体2的第二端通过连接组件3可转动连接，还包括可转动安装于第一管道主体1的第一端用于与深水模块管路出口法兰连接的法兰组件4；以及可转动安装于第二管道主体2的第一端用于与水下流体快速连接器可拆卸连接的接头组件5。
30.在一些实施例中，该水下刚性全回转连接臂设计总长度5.8米，宽1.9米，设计最大作业水深为2000m，最大外压20mpa，最大内压22mpa，可承受最大压差为20mpa，应用于水下海管系统的注水、增压、清管、测漏作业。施工时通过水下流体快速连接器hotstab与海管系统连接。该水下刚性全回转连接臂满足了水下预调试作业中清管试压模块与海管的连接需
求，填补了我国深水海管预调试作业中水下清管试压模块与海管连接方案的空白，有力的保障了深水油气田开发的效率与安全。
31.在一些实施例中，该第一管道主体1大致呈圆管结构，该第一管道主体1可以是由若干第一管段11通过er309lmo焊材焊接而成，其中，er309lmo焊材具备高温耐热裂和耐腐蚀性好的特点，可以理解地，该第一管道主体1可以是若干第一管段11焊接而成，如可以是由两个第一管段11焊接而成，或者由三个第一管段11焊接而成，该第一管段11的外径为110-115mm，壁厚为12-13mm，优选地，该第一管段11的外径为114.3mm，壁厚为12.7mm。该第一管段11的材质可以是4130smls。在一些实施例中，若干的第一管段11也可以是可拆卸连接而成，如可以是螺纹连接方式连接在一起。在一些实施例中，该第一管道主体1也可以是一体结构，为一个管段切割而成。整体而言，该水下刚性全回转连接臂最薄焊接处：外径为114.3mm，壁厚为8mm。焊接使用er309lmo焊材，er309lmo焊材抗拉强度为550mpa，屈服强度为440mpa。
32.在一些实施例中，水下刚性全回转连接臂还包括可拆卸安装于第一管道主体1上的若干第一浮块6，该若干第一浮块6结构可以均相同也可以不相同。优选地，该若干第一浮块6可以是柱状结构，如可以是圆柱状结构。在一些实施例中，该若干第一浮块6可以开设由沿其轴向延伸的开口，该若干第一浮块6可以由该开口卡住第一管道主体1上，并通过紧固绳或者绑带进行固定。
33.在一些实施例中，该若干第一浮块6可以是包括第一浮块单元61、第二浮块单元62、第三浮块单元63、第四浮块单元64与第五浮块单元65，其中，该第一浮块单元61靠近该第一管道主体1的第一端设置。优选地，该第一浮块单元61的尺寸可以直径420mm、长度800mm。该第二浮块单元62、第三浮块单元63、第四浮块单元64与第五浮块单元65的尺寸一致，均为直径540mm、长度800mm。优选地，该第一浮块单元61、第二浮块单元62、第三浮块单元63、第四浮块单元64与第五浮块单元65的材质均为聚乙烯，当然，还可以是其他材质制成。
34.优选地，该第一管道主体1上间隔设有若干第一隔板，相邻的两个第一隔板之间形成一个第一安装空间，每一个第一安装空间安装有一个第一浮块。
35.以图1所示为例，该第一管道主体1由其第一端向其第二端方向依次间隔设有第一隔板单元12、第二隔板单元13、第三隔板单元14、第四隔板单元15、第五隔板单元16、第六隔板单元17、第七隔板单元18、第八隔板单元19，该第一隔板单元12与第二隔板单元13之间形成一个供第一浮块单元61安装的安装空间，第三隔板单元14与第四隔板单元15之间形成一个供第二浮块单元62安装的安装空间，第四隔板单元15与第五隔板单元16之间形成一个供第三浮块单元63安装的安装空间，第六隔板单元17与第七隔板单元18之间形成一个供第四浮块单元64安装的安装空间，第七隔板单元18与第八隔板单元19之间形成一个供第五浮块单元65安装的安装空间，其中，该第二隔板单元13与第三隔板单元14之间不安装浮块，该第五隔板单元16与第六隔板单元17之间不安装浮块，由此使得若干第一浮块6布置合理。
36.在本实施例中，该若干第一隔板可以是钢板，其可以是圆形板体结构，其材质可以是q345b，其厚度可以是10mm。当然，该若干第一隔板的尺寸、形状与材质还可以根据实际需求进行适当调整，这里不做具体限定。
37.对应地，在一些实施例中，该第二管道主体2大致呈圆管结构，该第二管道主体2可
以是由若干第二管段21通过er309lmo焊材焊接而成，其中，er309lmo焊材具备高温耐热裂和耐腐蚀性好的特点，可以理解地，该第二管道主体2可以是若干第二管段21焊接而成，如可以是由两个第二管段21焊接而成，或者由三个第二管段21焊接而成，该第二管段21的外径为110-115mm，壁厚为12-13mm，优选地，该第二管段21的外径为114.3mm，壁厚为12.7mm。该第二管段21的材质可以是4130smls。在一些实施例中，若干的第二管段21也可以是可拆卸连接而成，如可以是螺纹连接方式连接在一起。在一些实施例中，该第二管道主体2也可以是一体结构，为一个管段切割而成。
38.在一些实施例中，水下刚性全回转连接臂还包括可拆卸安装于第二管道主体2上的若干第二浮块7，该若干第二浮块7结构可以均相同也可以不相同。优选地，该若干第二浮块7可以是柱状结构，如可以是圆柱状结构。在一些实施例中，该若干第二浮块7可以开设由沿其轴向延伸的开口，该若干第二浮块7可以由该开口卡住第二管道主体2上，并通过紧固绳或者绑带进行固定。
39.在一些实施例中，该若干第二浮块7可以是包括第六浮块单元71、第七浮块单元72、第八浮块单元73、第九浮块单元74与第十浮块单元75，其中，该第六浮块单元71靠近该第二管道主体2的第一端设置。优选地，该第六浮块单元71的尺寸可以直径420mm、长度800mm。该第七浮块单元72、第八浮块单元73、第九浮块单元74与第十浮块单元75的尺寸一致，均为直径540mm、长度800mm。优选地，该第六浮块单元71、第七浮块单元72、第八浮块单元73、第九浮块单元74与第十浮块单元75的材质均为聚乙烯，当然，还可以是其他材质制成。
40.优选地，该第二管道主体2上间隔设有若干第二隔板，相邻的两个第二隔板之间形成一个第二安装空间，每一个第二安装空间安装有一个第二浮块。
41.以图1所示为例，该第二管道主体2由其第一端向其第二端方向依次间隔设有第九隔板单元22、第十隔板单元23、第十一隔板单元24、第十二隔板单元25、第十三隔板单元26、第十四隔板单元27、第十五隔板单元28、第十六隔板单元29，该第九隔板单元22与第十隔板单元23之间形成一个供第六浮块单元71安装的安装空间，第十一隔板单元24与第十二隔板单元25之间形成一个供第七浮块单元72安装的安装空间，第十二隔板单元25与第十三隔板单元26之间形成一个供第八浮块单元73安装的安装空间，第十四隔板单元27与第十五隔板单元28之间形成一个供第九浮块单元74安装的安装空间，第十五隔板单元28与第十六隔板单元29之间形成一个供第十浮块单元75安装的安装空间，其中，该第十隔板单元23与第十一隔板单元24之间不安装浮块，该第十三隔板单元26与第十四隔板单元27之间不安装浮块，由此使得若干第二浮块7布置合理。
42.在本实施例中，该若干第二隔板可以是钢板，其可以是圆形板体结构，其材质可以是q345b，其厚度可以是10mm。当然，该若干第二隔板的尺寸、形状与材质还可以根据实际需求进行适当调整，这里不做具体限定。
43.在本实施例中，连接组件3包括弯头31、第三管段32与第一旋转接头33，该弯头31一端与第一管道主体1的第二端连接、另一端与第三管段32连接，第三管段32远离弯头31的一端与第一旋转接头33连接，第一旋转接头33远离第三管段32的一端与第二管段21主体的第二端连接。优选地，该弯头31可以是4寸弯头肘管90度长半径对焊无缝管，该第三管段32的尺寸可以是外径114.3mm、壁厚12.7mm，其可以是4130无缝管。该第一旋转接头33可以是4
寸fig 1002，其材质可以是4140钢。
44.优选地，该法兰组件4包括第二旋转接头41、由壬管段42与法兰43，该第二旋转接头41与第一管道主体1的第一端连接，由壬管段42一端与第二旋转接头41远离第一管道主体1的一端连接、另一端与法兰43连接。
45.优选地，该第二旋转接头41为4寸fig 1002，其可以是4140钢组成，其结构与第三旋转结构51相似。
46.优选地，该由壬管段42可以是带内螺纹由壬管段，为4寸fig 1002公连接管，其规格可以是：外径114.3mm、壁厚12.7mm。其可以是4130无缝管。
47.优选地，该法兰43可以是带颈对焊法兰，其为油槽密封，压力等级2500，尺寸可以是：外径114.3mm、壁厚11.13mm。优选地，该法兰43为4寸2500lb法兰，用于与深水模块管路出口法兰连接。
48.优选地，该接头组件5包括第三旋转接头51与由壬公接头52，该第三旋转接头51一端与第二管道主体2的第一端连接、另一端与由壬公接头52连接，该第三旋转接头51可以是4寸fig 1002。该由壬公接头52可以是4寸fig.1002由壬公接头，其与hotstab连接，施工时通过hotstab与海管系统连接。
49.参阅图2所示，该第三旋转接头51可以是包括第一弧形管段511与第二弧形管段512，该第一弧形管段511的第二端与第二管道主体2的第一端连接，该第二弧形管段512的第二端设有第一连接槽，该第一连接槽与第一弧形管段511的第一端外周相对设有第一滚动轴承513，使得该第一弧形管段511与第二弧形管段512可以相对转动，该第一滚动轴承513可以是设置多组，该第一连接槽与第一弧形管段511的第一端外周还可以设有第一密封圈514。对应地，该由壬公接头52的第二端设有第二连接槽，该第二连接槽与第二弧形管段512的第一端外周相对设有第二滚动轴承515，使得该第二弧形管段511与由壬公接头52可以相对转动，该第二滚动轴承515可以是设置多组，该第二连接槽与第二弧形管段512的第一端外周还可以设有第二密封圈516。
50.结合图3至图6所示，在本实施例中，水下刚性全回转连接臂(loading arm)，其在水下由rov进行操控。loading arm在水下的重力和浮块提供的浮力相抵消。在水下刚性全回转连接臂的中部和末端的转动关节处绑有猴拳，rov通过机械手抓住猴拳，将水下刚性全回转连接臂从sfhm的架子上提出，并调整位置，放置于海管接入口附近，rov抓住水下刚性全回转连接臂末端的hotstab，插入海管接入口，完成sfhm与海管系统的连接，即可以进行水下清管试压模块作业。
51.可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。