无人船用带压开孔流体爆破装置的制作方法

本发明涉及一种无人船用配件，尤其是一种无人船用带压开孔流体爆破装置。

背景技术：

带压开孔技术是指密闭状态下，以机械切削方式在运行管道上加工出圆形孔的一种作业技术，主要用于石油、化工、管道等行业。当在役管线需要加装支管时，或者因腐蚀穿孔跑冒滴漏人为损坏导致泄露时，采用管道带压开孔封堵技术可以完成，然而很多场合需要采用液体对管线进行爆破，如果结合带压开孔技术，就不会影响管线的正常输送，同时保证安全、高效、环保的完成爆破工作，由此，存在一种需求，即设计一种在特定的带压开孔条件下无人船作业过程中的爆破器，针对特定工作环境和特定工作条件能更高效的完成既定管线作业。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种无人船用带压开孔流体爆破器装置，装置由一个带压开孔鞍形卡或T形座，一个钻孔组件，一个流体爆破器组件和一个支撑框架组件组成。

优选的，支撑框架组件包括一个直立框架，附加在一个用来在海底上垂直支撑直立框架的基础上，支撑框架组件包括多个垂直腿，附加到基础上为支撑框架组件提供支撑，还包括一个夹紧到管道上较低的管道夹钳，管道夹钳采用液压控制，还包括一个垂直的引导元件。

优选的，带压开孔T形座是一个拼合夹具，具有从第一夹具向上延伸，尺寸和形状用于连接钻机组件的第一风门，从第一风门张开一个角度设置的尺寸和形状用于连接流体爆破器的第二风门。

优选的，带压开孔T形座由无人船用远程操纵潜水器操纵，带压开孔T形座用一个密封系统来密封拼合夹具的纵向连接处，连接处的接头被无人船安装的一系列螺柱和螺母夹紧，通过无人船用操作的密封激发系统由压在管道上的附加密封进行管道圆周向的密封，由无人船用压力测试风门确保钻孔操作开始前的密封完整性。

优选的，钻孔组件包括一个钻床，钻床采用液压驱动，包括一个组合的引导钻和套式铣刀，引导钻和套式铣刀用于保持和去除由套式铣刀切割下的试片，密封钻床从而防止钻孔中的压力损失，钻孔组件包括钻头导管，钻床通过它延伸。

优选的，钻孔组件被安装到一个带压开孔T形座上的截断阀上，截断阀具有一个无人船用套爪接头，允许带压开孔钻孔组件的快速安装和去除，钻孔组件通过一个压力补偿的变速箱连接到钻床实现引导钻和套式铣刀的自动走刀，钻孔组件的压力被密封于管道内，当钻床在管道上打出孔时，管道中的流体或材料通过截止阀和钻床导管加压到钻孔组件的内部。

优选的，倒锥位于所述截止阀上方，为钻孔组件在下降至带压开孔T形座时提供引导，套爪接头将钻孔组件连接到带压开孔T形座上，套爪接头包括一个公头和一个母头，用于可释放的互相配合，公头位于倒锥里，母头连接到钻孔组件的钻床导管的下端，套爪接头的母头上方安装一个隔离阀，来阻止在钻出孔后管道流体从钻床导管和钻孔组件泄漏。

在特定的带压开孔条件下使用本发明所设计的无人船作业过程中的爆破器，针对特定工作环境和特定工作条件能更高效的完成既定管线作业。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。本发明的目标及特征考虑到如下结合附图的描述将更加明显，附图中：

图1是连接到海底管道的无人船用带压开孔流体爆破器装置的剖面图；

图2显示了将一个支撑框架组件降至海底的视图；

图3是显示将管道从海底提升的视图；

图4是显示带压开孔T形座的着陆的视图；

图5是夹紧到管道的带压开孔T形座的视图；

图6是钻孔组件着陆的视图；

图7是显示无人船用流体爆破器组件着陆的视图；

图8是显示装配好的无人船用带压开孔流体爆破器装置的视图；

图9是显示钻孔组件和流体爆破其组件收回，管道放在海底的视图；

图10是收回支撑架组件的视图。

具体实施方式

带压开孔流体爆破器装置，一般标记为采用附图标记20，现将具体参考附图描述。参考图1和8，带压开孔流体爆破器装置20由一个带压开孔鞍形卡或T形座22，一个钻孔组件24，一个流体爆破器组件26和一个支撑框架组件28(图8)组成。

参考图2和8，支撑框架组件28包括一个直立的框架30，附加在一个用来在海底F上垂直支撑直立框架30的基础32上。如图2所示，支撑框架组件28可以包括多个垂直腿34，附加到基础32上来给支撑框架组件28提供支撑。支撑框架组件28包括一个较低的管道夹钳36来夹紧到管道P上。管道夹钳36优选液压控制的。支撑框架组件28还包括一个垂直的引导元件38，其原因将在下面解释。需理解的是支撑框架组件28与买得到的支撑框架组件类似。

参考图1和5，带压开孔T形座22是一个拼合夹具40和42，有一个从第一夹具42延伸向上，尺寸和形状用于连接钻孔组件24的第一风门42a，以及从第一风门42a张开一个角度布置，尺寸和形状用于连接流体爆破器26的第二风门42b。优选地，带压开孔T形座22用来被远程操纵潜水器(无人船用)15操纵(图3)。带压开孔T形座22用一个密封系统来密封拼合夹具40和42的纵向连接处。这些接头被无人船用15安装的一系列螺柱和螺母夹紧。对管道P的圆周状密封通过无人船用操作的密封激发系统被压在管道P上的附加的密封(未显示)实现。所有的密封在安装过程中被永久的定位并且不需要进一步的动作来维护密封。优选的，一个无人船用压力测试风门被提供来在钻孔操作开始前确保密封的完整性。

需要理解的是带压开孔T形座22与商业可供的带压开孔T形座相似。密封和夹紧配置没有被改变。被加到带压开孔T形座22上的一个特征是有用于连接流体爆破器26的第二个风门42b。

参考图1，钻孔组件24包括一个钻床44，是一个领域公认的工具，有长历史的着陆和潜水辅助操作。钻床44，优选液压驱动的，包括一个组合的引导钻和套式铣刀46。引导钻和套式铣刀46有一个特别的专长来保持和去除由套式铣刀46切割下的试片。这样的钻孔44在领域内是公知的。钻床44被密封防止钻孔中的压力损失。钻孔组件24包括一个钻床导管54，钻床44通过它延伸。

参考图1，钻孔组件24被安装到一个带压开孔T形座上的截断阀48，那里有一个无人船用套爪接头52，允许带压开孔钻孔组件24的快速安装和去除。一个无人船用带压对口在钻孔操作过程中连接带压开孔钻孔组件24到无人船用的液压系统。通过一个压力补偿的变速箱44a连接到钻床44实现引导钻和套式铣刀46的自动走刀。带压开孔钻和套式铣刀46如下面将解释的切割出一个孔h到管道P。孔的尺寸将依赖于管道直径和流体爆破器软管尺寸。钻孔组件24的压力被密封于管道P，因此当钻床46在管道P上打出孔h时，管道中的流体或材料通过截止阀48和钻床导管54加压到钻孔组件24的内部。

仍然参考图1，一个倒锥50优选的位于截止阀48上方，为钻孔组件24在下降至带压开孔T形座22时提供引导。优选使用一个套爪接头52来连接钻孔组件24到带压开孔T形座22上。套爪接头52包括一个公头52a和一个母头52b用于可释放的互相配合。套爪接头是公知的装置。优选地，公头52a位于倒锥50里，母头52b连接到钻孔组件24的钻床导管54的下端。尽管没有显示，就在套爪接头52的母头52b上方很需要有一个隔离阀来阻止在钻出孔h后管道流体从钻床导管54和钻孔组件24泄漏。

流体爆破器26是一个领域公知的概念，已经被水管工人和阴沟管道清洗专业人员使用了很多年。一个在长400英尺的软管58上的专门的旋转喷嘴56被引入到管道里来打碎并清除石蜡堵塞。软管58通过一个电机驱动的软管绕盘60从用带压开孔钻之前钻出的孔被推进到管道里。一旦在管道里面，喷嘴56面向后方的射流(未显示)拉着软管58进入管道，随着喷嘴前进穿过管道。当喷嘴56到达堵塞物时，向前的移动自动停止直到足够的材料被去除掉，允许喷嘴56前进。从堵塞中间以一个很小的孔洞遂穿，由于切割射流几乎是垂直于管道中线而被阻止。不采用向前的射流。喷嘴56有一个旋转头的特征(未显示)，当喷嘴56推进时移动堵塞材料径向的出去到管道的壁面上。

如图1所示，流体爆破器26包含在一个压力容器62里，阻止了管道流体泄漏出系统。容器62与一个隔离阀64和一个无人船用操作的套爪接头66配合。带压开孔T形座22包括一个接头67和一个截断阀68用来快速简单的连接流体爆破器26。优选采用一个倒锥7，0位于截断阀68上方。套爪接头66包括一个公头66a和一个母头66b用来互相可卸开的配合。优选的，公头66a位于倒锥70里面，母头66b连接到容器62的低端。一个高压泵72，由无人船用驱动，提供压力至流体爆破器喷嘴56。过滤过的海水或其它流体爆破器外边的流体被用作主要的堵塞清除流体。一个容器62外边的无人船用操作接头74允许使用外面提供的流体，例如柴油或溶剂，作为清除流体。液压驱动的软管绕盘60有水平卷曲的能力，提供流体爆破器软管58和喷嘴56的取回。无人船用可读的压力计和一个软管测长仪(未显示)提供对水爆破操作的连续监测。无人船用提供液压流体到软管绕盘60和泵72通过带压的对口连接。

用本发明的装置去除一个海底管道中堵塞的操作如图2-10所示并描述如下。插入点或带压开孔T形座22的位置标识在管道上，然后支撑框架28通过辅助船被降低到海底(图2)。无人船用在支撑框架28被降下时对它引导并定位，从而管道夹钳用一个自动锁住系统将自己附属到管道P上。两个附加的提升框架(未显示)可以着陆在管道P上支撑框架28的两侧，来提供额外的对管道P的支撑从而减小或消除带压开孔位置的弯曲应力(图3)。

无人船用给支撑框架28提供能量并提升框架，如果用的时候，提升管道P离开海底(图4)。每个框架被以足够小的增量提起，防止在管道P上产生的额外应力。当管道P被提升到海底上方足够高度时，无人船用对将要被带压开孔T形座22遮盖的管道表面进行外观检查。无人船用根据需要使用水流清洁或线刷清扫管道P。无人船用然后使用一个操纵器夹持的测量工具来确认管道P是足够的圆和直，能提供不漏的密封。

如图4所示，带压开孔T形座22通过专门的支撑框架28被引导到管道P上。支撑框架28在管道P被从海底举起之前放在管道P上。这种方法用来避免在部署中弯曲载荷不慎的被施加到管道P上。支撑框架28可以以附带带压开孔T形座的形式部署。依赖于安装过程中的海里的情况和容器容量，带压开孔T形座22可以单独的部署也可以与支撑框架28配合部署在海底。对口引导被提供用于单独部署。在带压开孔流体爆破器(HTFP)的安装和运行中支撑框架28和综合的带压对口T形座22提供了对管道P坚固的支撑。

如果带压开孔T形座22没有带着支撑框架28部署，它现在可以通过辅助船被降低并停靠在支撑框架28。当带压开孔T形座22就位了，无人船用操作支撑框架28来提升管道P到带压开孔T形座22的夹紧段。当管道P与带压开孔T形座22接触时，无人船用操纵一个液压阀来关闭管道P周围的T形座加紧段。然后无人船用安装并拧紧纵向的密封螺栓。当这个完成的时候，无人船用激发圆周状密封。然后无人船用连接到测试风门来加压到带压开孔T形座22的内部容积来确保带压开孔T形座22密闭地连接到管道P。

当带压开孔T形座22和支撑框架28坚定的固定到管道P，钻床24被辅助船降下(图6)。无人船用引导钻床24到带压开孔T形座22上的对口引导并设置套爪接头52。无人船用打开在带压开孔T形座钻孔风门42a上的截断阀48。无人船用连接一个带孔对口液压连接到钻床并在管道P上钻出直径3英寸的孔。

在试片已经被切割后，钻孔电机反向旋转，将钻床和试片收回进入钻床本体。然后无人船用关闭带压开孔钻孔风门42a上的截断阀48。钻床可以在这时候移走。

然后液体爆破器26和引导框架27被辅助船降低(图7)。引导框架27被通过无人船用固定在带压开孔T形座22和管道P上。然后流体爆破器26着陆在带压开孔T形座22上并且无人船用设置套爪接头66。然后无人船用能打开带压开孔T形座22上的截断阀68和流体爆破器26上的隔离阀64。无人船用停靠在液体爆破器控制面板并连接到一个带压对口液压供给(图8)。采用软管测长器作为引导，无人船用操作软管绕盘60来推进软管58穿过钻床24钻出的3英寸孔并进入管道P。一个金属引导保护软管58不被孔的切割边缘擦伤。当软管58进入管道P内2至3英尺，无人船用放置软管绕盘60在自由线轴模式并打开高压泵74。然后流体爆破器喷嘴56推动软管58穿过管道P，在它前进时去除石蜡阻挡块。无人船用用软管测长器和压力计监视操作。一旦阻挡被清除掉或者最大管道长度被延伸到，无人船用关闭高压泵74并打开软管绕盘66来收回软管58。当软管测长仪显示软管58被完全收回时，无人船用关闭带压开孔截断阀68。管道P现在可以安装管检器来确认堵塞被完全清除掉了。

一旦操作完成，无人船用关闭流体爆破器隔离阀64并释放分别在流体爆破器26和带压开孔钻24上的套爪接头66和52(图9)。钻床24和流体爆破器26通过辅助船被收回到水面(图10)。带有盲法兰的特定套爪接头通过辅助船被降下并被无人船用安装在带压开孔T形座截断阀上。在外观检查后，无人船用可以拉动释放销来从支撑框架28断开带压开孔T形座22。然后无人船用操纵支撑框架28上的提升机构来降下管道P到海底。一旦管道P安全的静止在海底，无人船用可以拉动每个管道夹钳36上的两个释放销来从管道上释放支撑和提升框架28。支撑和提升框架现在可以被回收到辅助船上。管道P现在准备好正常服务了。

需要理解带压开孔流体爆破器装置20的所有零件可以被潜水员或一个远程操纵潜水器(无人船用)操纵并且适合用在任何水深。带压开孔流体爆破器装置20的组装零件可以从一个潜水员辅助船部署。带压开孔流体爆破器装置20单个的零件可以回收用于偶然的干预。带压开孔流体爆破器装置20包括了密封箱在开孔和堵塞清洗操作过程中包含管道流体。截断阀和隔离阀提供断开过程的最小流体损失。当堵塞清除操作完结时，工具被回收到水面仅留下夹紧带压开孔T形座22在管道P上。带压开孔T形座22被与两个无人船用操纵的截止阀装配并且每个阀的出口安装有盲法兰。管道P回到正常运行，当带压开孔T形座22在插入点密封住管道P。当带压开孔T形座22在位时，可以使用正常的管检器操作。带压开孔T形座密封的生命期望可以合理的预测为超过20年。

虽然本发明已经参考特定的说明性实施例进行了描述，但是不会受到这些实施例的限定而仅仅受到附加权利要求的限定。本领域技术人员应当理解可以在不偏离本发明的保护范围和精神的情况下对本发明的实施例能够进行改动和修改。