本發(fā)明涉及一種無人船用配件，尤其是一種無人船用帶壓開孔流體爆破裝置。

背景技術(shù)：

帶壓開孔技術(shù)是指密閉狀態(tài)下，以機(jī)械切削方式在運(yùn)行管道上加工出圓形孔的一種作業(yè)技術(shù)，主要用于石油、化工、管道等行業(yè)。當(dāng)在役管線需要加裝支管時(shí)，或者因腐蝕穿孔跑冒滴漏人為損壞導(dǎo)致泄露時(shí)，采用管道帶壓開孔封堵技術(shù)可以完成，然而很多場合需要采用液體對管線進(jìn)行爆破，如果結(jié)合帶壓開孔技術(shù)，就不會影響管線的正常輸送，同時(shí)保證安全、高效、環(huán)保的完成爆破工作，由此，存在一種需求，即設(shè)計(jì)一種在特定的帶壓開孔條件下無人船作業(yè)過程中的爆破器，針對特定工作環(huán)境和特定工作條件能更高效的完成既定管線作業(yè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種無人船用帶壓開孔流體爆破器裝置，裝置由一個(gè)帶壓開孔鞍形卡或T形座，一個(gè)鉆孔組件，一個(gè)流體爆破器組件和一個(gè)支撐框架組件組成。

優(yōu)選的，支撐框架組件包括一個(gè)直立框架，附加在一個(gè)用來在海底上垂直支撐直立框架的基礎(chǔ)上，支撐框架組件包括多個(gè)垂直腿，附加到基礎(chǔ)上為支撐框架組件提供支撐，還包括一個(gè)夾緊到管道上較低的管道夾鉗，管道夾鉗采用液壓控制，還包括一個(gè)垂直的引導(dǎo)元件。

優(yōu)選的，帶壓開孔T形座是一個(gè)拼合夾具，具有從第一夾具向上延伸，尺寸和形狀用于連接鉆機(jī)組件的第一風(fēng)門，從第一風(fēng)門張開一個(gè)角度設(shè)置的尺寸和形狀用于連接流體爆破器的第二風(fēng)門。

優(yōu)選的，帶壓開孔T形座由無人船用遠(yuǎn)程操縱潛水器操縱，帶壓開孔T形座用一個(gè)密封系統(tǒng)來密封拼合夾具的縱向連接處，連接處的接頭被無人船安裝的一系列螺柱和螺母夾緊，通過無人船用操作的密封激發(fā)系統(tǒng)由壓在管道上的附加密封進(jìn)行管道圓周向的密封，由無人船用壓力測試風(fēng)門確保鉆孔操作開始前的密封完整性。

優(yōu)選的，鉆孔組件包括一個(gè)鉆床，鉆床采用液壓驅(qū)動(dòng)，包括一個(gè)組合的引導(dǎo)鉆和套式銑刀，引導(dǎo)鉆和套式銑刀用于保持和去除由套式銑刀切割下的試片，密封鉆床從而防止鉆孔中的壓力損失，鉆孔組件包括鉆頭導(dǎo)管，鉆床通過它延伸。

優(yōu)選的，鉆孔組件被安裝到一個(gè)帶壓開孔T形座上的截?cái)嚅y上，截?cái)嚅y具有一個(gè)無人船用套爪接頭，允許帶壓開孔鉆孔組件的快速安裝和去除，鉆孔組件通過一個(gè)壓力補(bǔ)償?shù)淖兯傧溥B接到鉆床實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)鉆和套式銑刀的自動(dòng)走刀，鉆孔組件的壓力被密封于管道內(nèi)，當(dāng)鉆床在管道上打出孔時(shí)，管道中的流體或材料通過截止閥和鉆床導(dǎo)管加壓到鉆孔組件的內(nèi)部。

優(yōu)選的，倒錐位于所述截止閥上方，為鉆孔組件在下降至帶壓開孔T形座時(shí)提供引導(dǎo)，套爪接頭將鉆孔組件連接到帶壓開孔T形座上，套爪接頭包括一個(gè)公頭和一個(gè)母頭，用于可釋放的互相配合，公頭位于倒錐里，母頭連接到鉆孔組件的鉆床導(dǎo)管的下端，套爪接頭的母頭上方安裝一個(gè)隔離閥，來阻止在鉆出孔后管道流體從鉆床導(dǎo)管和鉆孔組件泄漏。

在特定的帶壓開孔條件下使用本發(fā)明所設(shè)計(jì)的無人船作業(yè)過程中的爆破器，針對特定工作環(huán)境和特定工作條件能更高效的完成既定管線作業(yè)。

根據(jù)下文結(jié)合附圖對本發(fā)明具體實(shí)施例的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會更加明了本發(fā)明的上述以及其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征。

附圖說明

后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細(xì)描述本發(fā)明的一些具體實(shí)施例。附圖中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示了相同或類似的部件或部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。本發(fā)明的目標(biāo)及特征考慮到如下結(jié)合附圖的描述將更加明顯，附圖中：

圖1是連接到海底管道的無人船用帶壓開孔流體爆破器裝置的剖面圖；

圖2顯示了將一個(gè)支撐框架組件降至海底的視圖；

圖3是顯示將管道從海底提升的視圖；

圖4是顯示帶壓開孔T形座的著陸的視圖；

圖5是夾緊到管道的帶壓開孔T形座的視圖；

圖6是鉆孔組件著陸的視圖；

圖7是顯示無人船用流體爆破器組件著陸的視圖；

圖8是顯示裝配好的無人船用帶壓開孔流體爆破器裝置的視圖；

圖9是顯示鉆孔組件和流體爆破其組件收回，管道放在海底的視圖；

圖10是收回支撐架組件的視圖。

具體實(shí)施方式

帶壓開孔流體爆破器裝置，一般標(biāo)記為采用附圖標(biāo)記20，現(xiàn)將具體參考附圖描述。參考圖1和8，帶壓開孔流體爆破器裝置20由一個(gè)帶壓開孔鞍形卡或T形座22，一個(gè)鉆孔組件24，一個(gè)流體爆破器組件26和一個(gè)支撐框架組件28(圖8)組成。

參考圖2和8，支撐框架組件28包括一個(gè)直立的框架30，附加在一個(gè)用來在海底F上垂直支撐直立框架30的基礎(chǔ)32上。如圖2所示，支撐框架組件28可以包括多個(gè)垂直腿34，附加到基礎(chǔ)32上來給支撐框架組件28提供支撐。支撐框架組件28包括一個(gè)較低的管道夾鉗36來夾緊到管道P上。管道夾鉗36優(yōu)選液壓控制的。支撐框架組件28還包括一個(gè)垂直的引導(dǎo)元件38，其原因?qū)⒃谙旅娼忉?。需理解的是支撐框架組件28與買得到的支撐框架組件類似。

參考圖1和5，帶壓開孔T形座22是一個(gè)拼合夾具40和42，有一個(gè)從第一夾具42延伸向上，尺寸和形狀用于連接鉆孔組件24的第一風(fēng)門42a，以及從第一風(fēng)門42a張開一個(gè)角度布置，尺寸和形狀用于連接流體爆破器26的第二風(fēng)門42b。優(yōu)選地，帶壓開孔T形座22用來被遠(yuǎn)程操縱潛水器(無人船用)15操縱(圖3)。帶壓開孔T形座22用一個(gè)密封系統(tǒng)來密封拼合夾具40和42的縱向連接處。這些接頭被無人船用15安裝的一系列螺柱和螺母夾緊。對管道P的圓周狀密封通過無人船用操作的密封激發(fā)系統(tǒng)被壓在管道P上的附加的密封(未顯示)實(shí)現(xiàn)。所有的密封在安裝過程中被永久的定位并且不需要進(jìn)一步的動(dòng)作來維護(hù)密封。優(yōu)選的，一個(gè)無人船用壓力測試風(fēng)門被提供來在鉆孔操作開始前確保密封的完整性。

需要理解的是帶壓開孔T形座22與商業(yè)可供的帶壓開孔T形座相似。密封和夾緊配置沒有被改變。被加到帶壓開孔T形座22上的一個(gè)特征是有用于連接流體爆破器26的第二個(gè)風(fēng)門42b。

參考圖1，鉆孔組件24包括一個(gè)鉆床44，是一個(gè)領(lǐng)域公認(rèn)的工具，有長歷史的著陸和潛水輔助操作。鉆床44，優(yōu)選液壓驅(qū)動(dòng)的，包括一個(gè)組合的引導(dǎo)鉆和套式銑刀46。引導(dǎo)鉆和套式銑刀46有一個(gè)特別的專長來保持和去除由套式銑刀46切割下的試片。這樣的鉆孔44在領(lǐng)域內(nèi)是公知的。鉆床44被密封防止鉆孔中的壓力損失。鉆孔組件24包括一個(gè)鉆床導(dǎo)管54，鉆床44通過它延伸。

參考圖1，鉆孔組件24被安裝到一個(gè)帶壓開孔T形座上的截?cái)嚅y48，那里有一個(gè)無人船用套爪接頭52，允許帶壓開孔鉆孔組件24的快速安裝和去除。一個(gè)無人船用帶壓對口在鉆孔操作過程中連接帶壓開孔鉆孔組件24到無人船用的液壓系統(tǒng)。通過一個(gè)壓力補(bǔ)償?shù)淖兯傧?4a連接到鉆床44實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)鉆和套式銑刀46的自動(dòng)走刀。帶壓開孔鉆和套式銑刀46如下面將解釋的切割出一個(gè)孔h到管道P。孔的尺寸將依賴于管道直徑和流體爆破器軟管尺寸。鉆孔組件24的壓力被密封于管道P，因此當(dāng)鉆床46在管道P上打出孔h時(shí)，管道中的流體或材料通過截止閥48和鉆床導(dǎo)管54加壓到鉆孔組件24的內(nèi)部。

仍然參考圖1，一個(gè)倒錐50優(yōu)選的位于截止閥48上方，為鉆孔組件24在下降至帶壓開孔T形座22時(shí)提供引導(dǎo)。優(yōu)選使用一個(gè)套爪接頭52來連接鉆孔組件24到帶壓開孔T形座22上。套爪接頭52包括一個(gè)公頭52a和一個(gè)母頭52b用于可釋放的互相配合。套爪接頭是公知的裝置。優(yōu)選地，公頭52a位于倒錐50里，母頭52b連接到鉆孔組件24的鉆床導(dǎo)管54的下端。盡管沒有顯示，就在套爪接頭52的母頭52b上方很需要有一個(gè)隔離閥來阻止在鉆出孔h后管道流體從鉆床導(dǎo)管54和鉆孔組件24泄漏。

流體爆破器26是一個(gè)領(lǐng)域公知的概念，已經(jīng)被水管工人和陰溝管道清洗專業(yè)人員使用了很多年。一個(gè)在長400英尺的軟管58上的專門的旋轉(zhuǎn)噴嘴56被引入到管道里來打碎并清除石蠟堵塞。軟管58通過一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的軟管繞盤60從用帶壓開孔鉆之前鉆出的孔被推進(jìn)到管道里。一旦在管道里面，噴嘴56面向后方的射流(未顯示)拉著軟管58進(jìn)入管道，隨著噴嘴前進(jìn)穿過管道。當(dāng)噴嘴56到達(dá)堵塞物時(shí)，向前的移動(dòng)自動(dòng)停止直到足夠的材料被去除掉，允許噴嘴56前進(jìn)。從堵塞中間以一個(gè)很小的孔洞遂穿，由于切割射流幾乎是垂直于管道中線而被阻止。不采用向前的射流。噴嘴56有一個(gè)旋轉(zhuǎn)頭的特征(未顯示)，當(dāng)噴嘴56推進(jìn)時(shí)移動(dòng)堵塞材料徑向的出去到管道的壁面上。

如圖1所示，流體爆破器26包含在一個(gè)壓力容器62里，阻止了管道流體泄漏出系統(tǒng)。容器62與一個(gè)隔離閥64和一個(gè)無人船用操作的套爪接頭66配合。帶壓開孔T形座22包括一個(gè)接頭67和一個(gè)截?cái)嚅y68用來快速簡單的連接流體爆破器26。優(yōu)選采用一個(gè)倒錐7，0位于截?cái)嚅y68上方。套爪接頭66包括一個(gè)公頭66a和一個(gè)母頭66b用來互相可卸開的配合。優(yōu)選的，公頭66a位于倒錐70里面，母頭66b連接到容器62的低端。一個(gè)高壓泵72，由無人船用驅(qū)動(dòng)，提供壓力至流體爆破器噴嘴56。過濾過的海水或其它流體爆破器外邊的流體被用作主要的堵塞清除流體。一個(gè)容器62外邊的無人船用操作接頭74允許使用外面提供的流體，例如柴油或溶劑，作為清除流體。液壓驅(qū)動(dòng)的軟管繞盤60有水平卷曲的能力，提供流體爆破器軟管58和噴嘴56的取回。無人船用可讀的壓力計(jì)和一個(gè)軟管測長儀(未顯示)提供對水爆破操作的連續(xù)監(jiān)測。無人船用提供液壓流體到軟管繞盤60和泵72通過帶壓的對口連接。

用本發(fā)明的裝置去除一個(gè)海底管道中堵塞的操作如圖2-10所示并描述如下。插入點(diǎn)或帶壓開孔T形座22的位置標(biāo)識在管道上，然后支撐框架28通過輔助船被降低到海底(圖2)。無人船用在支撐框架28被降下時(shí)對它引導(dǎo)并定位，從而管道夾鉗用一個(gè)自動(dòng)鎖住系統(tǒng)將自己附屬到管道P上。兩個(gè)附加的提升框架(未顯示)可以著陸在管道P上支撐框架28的兩側(cè)，來提供額外的對管道P的支撐從而減小或消除帶壓開孔位置的彎曲應(yīng)力(圖3)。

無人船用給支撐框架28提供能量并提升框架，如果用的時(shí)候，提升管道P離開海底(圖4)。每個(gè)框架被以足夠小的增量提起，防止在管道P上產(chǎn)生的額外應(yīng)力。當(dāng)管道P被提升到海底上方足夠高度時(shí)，無人船用對將要被帶壓開孔T形座22遮蓋的管道表面進(jìn)行外觀檢查。無人船用根據(jù)需要使用水流清潔或線刷清掃管道P。無人船用然后使用一個(gè)操縱器夾持的測量工具來確認(rèn)管道P是足夠的圓和直，能提供不漏的密封。

如圖4所示，帶壓開孔T形座22通過專門的支撐框架28被引導(dǎo)到管道P上。支撐框架28在管道P被從海底舉起之前放在管道P上。這種方法用來避免在部署中彎曲載荷不慎的被施加到管道P上。支撐框架28可以以附帶帶壓開孔T形座的形式部署。依賴于安裝過程中的海里的情況和容器容量，帶壓開孔T形座22可以單獨(dú)的部署也可以與支撐框架28配合部署在海底。對口引導(dǎo)被提供用于單獨(dú)部署。在帶壓開孔流體爆破器(HTFP)的安裝和運(yùn)行中支撐框架28和綜合的帶壓對口T形座22提供了對管道P堅(jiān)固的支撐。

如果帶壓開孔T形座22沒有帶著支撐框架28部署，它現(xiàn)在可以通過輔助船被降低并?？吭谥慰蚣?8。當(dāng)帶壓開孔T形座22就位了，無人船用操作支撐框架28來提升管道P到帶壓開孔T形座22的夾緊段。當(dāng)管道P與帶壓開孔T形座22接觸時(shí)，無人船用操縱一個(gè)液壓閥來關(guān)閉管道P周圍的T形座加緊段。然后無人船用安裝并擰緊縱向的密封螺栓。當(dāng)這個(gè)完成的時(shí)候，無人船用激發(fā)圓周狀密封。然后無人船用連接到測試風(fēng)門來加壓到帶壓開孔T形座22的內(nèi)部容積來確保帶壓開孔T形座22密閉地連接到管道P。

當(dāng)帶壓開孔T形座22和支撐框架28堅(jiān)定的固定到管道P，鉆床24被輔助船降下(圖6)。無人船用引導(dǎo)鉆床24到帶壓開孔T形座22上的對口引導(dǎo)并設(shè)置套爪接頭52。無人船用打開在帶壓開孔T形座鉆孔風(fēng)門42a上的截?cái)嚅y48。無人船用連接一個(gè)帶孔對口液壓連接到鉆床并在管道P上鉆出直徑3英寸的孔。

在試片已經(jīng)被切割后，鉆孔電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，將鉆床和試片收回進(jìn)入鉆床本體。然后無人船用關(guān)閉帶壓開孔鉆孔風(fēng)門42a上的截?cái)嚅y48。鉆床可以在這時(shí)候移走。

然后液體爆破器26和引導(dǎo)框架27被輔助船降低(圖7)。引導(dǎo)框架27被通過無人船用固定在帶壓開孔T形座22和管道P上。然后流體爆破器26著陸在帶壓開孔T形座22上并且無人船用設(shè)置套爪接頭66。然后無人船用能打開帶壓開孔T形座22上的截?cái)嚅y68和流體爆破器26上的隔離閥64。無人船用?？吭谝后w爆破器控制面板并連接到一個(gè)帶壓對口液壓供給(圖8)。采用軟管測長器作為引導(dǎo)，無人船用操作軟管繞盤60來推進(jìn)軟管58穿過鉆床24鉆出的3英寸孔并進(jìn)入管道P。一個(gè)金屬引導(dǎo)保護(hù)軟管58不被孔的切割邊緣擦傷。當(dāng)軟管58進(jìn)入管道P內(nèi)2至3英尺，無人船用放置軟管繞盤60在自由線軸模式并打開高壓泵74。然后流體爆破器噴嘴56推動(dòng)軟管58穿過管道P，在它前進(jìn)時(shí)去除石蠟阻擋塊。無人船用用軟管測長器和壓力計(jì)監(jiān)視操作。一旦阻擋被清除掉或者最大管道長度被延伸到，無人船用關(guān)閉高壓泵74并打開軟管繞盤66來收回軟管58。當(dāng)軟管測長儀顯示軟管58被完全收回時(shí)，無人船用關(guān)閉帶壓開孔截?cái)嚅y68。管道P現(xiàn)在可以安裝管檢器來確認(rèn)堵塞被完全清除掉了。

一旦操作完成，無人船用關(guān)閉流體爆破器隔離閥64并釋放分別在流體爆破器26和帶壓開孔鉆24上的套爪接頭66和52(圖9)。鉆床24和流體爆破器26通過輔助船被收回到水面(圖10)。帶有盲法蘭的特定套爪接頭通過輔助船被降下并被無人船用安裝在帶壓開孔T形座截?cái)嚅y上。在外觀檢查后，無人船用可以拉動(dòng)釋放銷來從支撐框架28斷開帶壓開孔T形座22。然后無人船用操縱支撐框架28上的提升機(jī)構(gòu)來降下管道P到海底。一旦管道P安全的靜止在海底，無人船用可以拉動(dòng)每個(gè)管道夾鉗36上的兩個(gè)釋放銷來從管道上釋放支撐和提升框架28。支撐和提升框架現(xiàn)在可以被回收到輔助船上。管道P現(xiàn)在準(zhǔn)備好正常服務(wù)了。

需要理解帶壓開孔流體爆破器裝置20的所有零件可以被潛水員或一個(gè)遠(yuǎn)程操縱潛水器(無人船用)操縱并且適合用在任何水深。帶壓開孔流體爆破器裝置20的組裝零件可以從一個(gè)潛水員輔助船部署。帶壓開孔流體爆破器裝置20單個(gè)的零件可以回收用于偶然的干預(yù)。帶壓開孔流體爆破器裝置20包括了密封箱在開孔和堵塞清洗操作過程中包含管道流體。截?cái)嚅y和隔離閥提供斷開過程的最小流體損失。當(dāng)堵塞清除操作完結(jié)時(shí)，工具被回收到水面僅留下夾緊帶壓開孔T形座22在管道P上。帶壓開孔T形座22被與兩個(gè)無人船用操縱的截止閥裝配并且每個(gè)閥的出口安裝有盲法蘭。管道P回到正常運(yùn)行，當(dāng)帶壓開孔T形座22在插入點(diǎn)密封住管道P。當(dāng)帶壓開孔T形座22在位時(shí)，可以使用正常的管檢器操作。帶壓開孔T形座密封的生命期望可以合理的預(yù)測為超過20年。

雖然本發(fā)明已經(jīng)參考特定的說明性實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是不會受到這些實(shí)施例的限定而僅僅受到附加權(quán)利要求的限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解可以在不偏離本發(fā)明的保護(hù)范圍和精神的情況下對本發(fā)明的實(shí)施例能夠進(jìn)行改動(dòng)和修改。