一种海底管道法兰水下对接安装方法.pdf

本发明公开了一种海底管道法兰水下对接安装方法，将主法兰连接装置安装在海底管道A的对接端部，将副法兰连接装置安装在海底管道B的对接端部，利用主法兰连接装置和副法兰连接装置将待对接的海底管道A和海底管道B连接在一起，能够克服海况对水下法兰连接的不利影响；能够克服船舶晃动对海底管道A和海底管道B运动的影响，简化潜水员水下调整的步骤，方便潜水员对海底管道A和海底管道B进行位置调整，既能降低潜水员的水下作业难度，减少潜水员的水下作业时间，又能确保水下法兰对正靠近，使法兰垫圈受力一致，变形均匀，提高法兰密封性。从而提高法兰连接的质量，又能节省支持船的作业时间，缩短整体船队工期，提高工作效率，节省安装费用。

权利要求书
1.  一种海底管道法兰水下对接安装方法，待对接的海底管道A和海底管道B的对接端均已焊接法兰，其特征在于，采用以下步骤进行海底管道A和海底管道B的法兰对接：
一)潜水员指挥支持船上的吊机，将主法兰连接装置下放至海底管道A的对接端部；所述主法兰连接装置包括一横梁Ⅰ及与其垂直固接的竖梁、钢丝绳和卷筒及其驱动电机，所述钢丝绳缠绕在所述卷筒上，所述卷筒及其驱动电机垂直安装在所述竖梁上，在所述横梁Ⅰ上形成有吊装孔Ⅰ，并且在所述横梁Ⅰ的两个端部分别设有与其滑动连接的左侧吊臂Ⅰ和右侧吊臂Ⅰ，在所述左侧吊臂Ⅰ和所述右侧吊臂Ⅰ的下端内侧均设有管道夹板Ⅰ，所述左侧吊臂Ⅰ和所述右侧吊臂Ⅰ均设有驱动油缸Ⅰ，所述驱动油缸Ⅰ连接在所述横梁Ⅰ上；在所述左侧吊臂Ⅰ的外侧设有左耳板Ⅰ，在所述左耳板Ⅰ上设有左侧导向孔Ⅰ；在所述右侧吊臂Ⅰ的外侧设有右耳板Ⅰ，在所述右耳板Ⅰ上连接有挂钩；在所述主法兰连接装置下放到位后，潜水员将两个所述管道夹板Ⅰ分别摆放在海底管道A的两侧；利用支持船上的液压站，使所述驱动油缸Ⅰ驱动所述管道夹板Ⅰ夹紧固定在海底管道A上；
二)潜水员指挥支持船上的吊机将副法兰连接装置吊放在海底管道B的对接端部，所述副法兰连接装置包括一横梁Ⅱ，在所述横梁Ⅱ上形成有吊装孔Ⅱ，并且在所述横梁Ⅱ的两个端部分别设有与其滑动连接的左侧吊臂Ⅱ和右侧吊臂Ⅱ，在所述左侧吊臂Ⅱ和所述右侧吊臂Ⅱ的下端内侧均设有管道夹板Ⅱ，所述左侧吊臂Ⅱ和所述右侧吊臂Ⅱ均设有驱动油缸Ⅱ，所述驱动油缸Ⅱ连接在所述横梁Ⅱ上；在所述左侧吊臂Ⅱ的外侧设有左耳板Ⅱ，在所述左耳板Ⅱ上设有左侧导向孔Ⅱ；在所述右侧吊臂Ⅱ的外侧设有右耳板Ⅱ，在所述右耳板Ⅱ上设有右侧导向孔；在所述副法兰连接装置下放到位后，潜水员将两个所述管道夹板Ⅱ分别摆放在海底管道B的两侧；利用支持船上的液压站，使所述驱动油缸Ⅱ驱动所述管道夹板Ⅱ夹紧固定在海底管道B上；
三)潜水员将所述钢丝绳依次穿过所述左侧导向孔Ⅰ、所述左侧导向孔Ⅱ和所述右侧导向孔后与所述挂钩连接；
四)利用支持船上的吊机吊起所述主法兰连接装置和所述副法兰连接装置，使所述海底管道A和所述海底管道B离开海底泥面，利用支持船上的电源启动所述驱动电机，使所述卷筒旋转收紧钢丝绳，拉动所述海底管道A和所述海底管道B彼此靠近，进而使所述海底管道A和所述海底管道B上的两片对接法兰彼此靠近至相距20-30cm，切断所述 驱动电机的电源；
五)潜水员指挥支持船上的吊机将所述海底管道A和所述海底管道B下放至海底泥面，并调整海底管道A和所述海底管道B上的两片对接法兰的周向相对位置，使它们的连接孔位置相对，之后安装法兰密封圈，然后采用螺栓将所述海底管道A和所述海底管道B上的两片对接法兰连接在一起；启动所述驱动电机，使卷筒旋转释放钢丝绳，然后将钢丝绳从所述挂钩上摘下来，采用加力杆或液压拉伸器对螺栓进行加力锁紧，完成海底法兰对接工作。

2.  根据权利要求1所述的海底管道法兰水下对接安装方法，其特征在于，所述步骤二)：在所述横梁Ⅱ的外侧固接有导向管，所述导向管位于所述左侧吊臂Ⅱ和所述右侧吊臂Ⅱ之间；所述步骤三)：潜水员将所述钢丝绳依次穿过所述左侧导向孔Ⅰ、所述左侧导向孔Ⅱ、所述导向管和所述右侧导向孔后与所述挂钩连接。

3.  根据权利要求1所述的海底管道法兰水下对接安装方法，其特征在于，所述步骤一)：所述钢丝绳的端部设有钢丝绳扣；所述步骤三)：所述钢丝绳通过所述钢丝绳扣与所述挂钩连接。

4.  根据权利要求1所述的海底管道法兰水下对接安装方法，其特征在于，所述步骤一)：所述挂钩设有防脱钩保险。

5.  根据权利要求1所述的海底管道法兰水下对接安装方法，其特征在于，所述步骤一)：在所述竖梁的两侧各设有一个加固支架，所述加固支架与所述横梁Ⅰ固接。

说明书一种海底管道法兰水下对接安装方法
技术领域
本发明涉及管道对接方法，尤其涉及海底各类型管道水下法兰对接安装的方法。
背景技术
在海洋石油开发工程中，需要在海底铺设很多管道，通常有钢制管道和柔性软管两大类。用于输送油、气、水、混合介质或其它流体介质。钢制管道通常包括：立管、膨胀弯、水平管。膨胀弯连接立管和水平管，使之连成一体，连接点采用法兰连接。通常先安装立管和平管，再由潜水员水下测量立管和平管法兰角度、距离，然后在船舶甲板上进行膨胀弯预制，再水下法兰连接。柔性软管通常包括：钢制立管、柔性软管膨胀弯、水平软管。柔性软管膨胀弯两端连接点采用法兰连接，由潜水员水下测量距离后进行甲板预制，再水下法兰连接。
由于海况(流速、水温、水深、能见度等)、潜水员本身(测量设备是否良好应用，测量钢丝收紧度)、测量设备、预制钢制弯头的角度(弯头根据设计文件提前预制)、海底泥面障碍物、船舶吊机下放膨胀弯方向与设计路由误差等多种原因影响，将导致待连接的两片法兰面相互有一定的距离、错位、八字口等情况发生，潜水员水下调整过程中也容易发生过度调整、碰撞等风险。
一般做法是，通过支持船舶上的起重机吊起海管的法兰端头，潜水员指挥进行水下对接，而且每次只允许一名潜水员在水下作业(安全规定)，受海况(流速、水温、水深、能见度等)、船舶起伏晃动、管径大小、膨胀弯长度等影响，单靠潜水员体力很难调整法兰角度和管道距离，该工作已成为海管连接的关键，经常出现对接法兰距离远，潜水员反复调整也难于靠近、两片法兰靠近后出现错位和八字口，影响螺栓紧固、法兰垫圈受力变形不一致，出现接头渗漏等问题。可以说全靠潜水员个人能力完成，不但潜水员水下作业时间长，支持船舶也需始终在平台附近配合作业，对潜水人员、施工船舶设备、平台固定设施安全隐患均较大。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种海底管道法兰水下对接安装方法。采用该方法既能降低潜水员的水下作业难度，减少潜水员的水下作业时间，又能确保水下法兰对正靠近，使法兰垫圈受力一致，提高法兰的密封性。从而提高法兰连接质 量，又能缩短海上施工工期，节省人力、物力和财力。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种海底管道法兰水下对接安装方法，待对接的海底管道A和海底管道B的对接端均已焊接法兰，采用以下步骤进行海底管道A和海底管道B的法兰对接：一)潜水员指挥支持船上的吊机，将主法兰连接装置下放至海底管道A的对接端部；所述主法兰连接装置包括一横梁Ⅰ及与其垂直固接的竖梁、钢丝绳和卷筒及其驱动电机，所述钢丝绳缠绕在所述卷筒上，所述卷筒及其驱动电机垂直安装在所述竖梁上，在所述横梁Ⅰ上形成有吊装孔Ⅰ，并且在所述横梁Ⅰ的两个端部分别设有与其滑动连接的左侧吊臂Ⅰ和右侧吊臂Ⅰ，在所述左侧吊臂Ⅰ和所述右侧吊臂Ⅰ的下端内侧均设有管道夹板Ⅰ，所述左侧吊臂Ⅰ和所述右侧吊臂Ⅰ均设有驱动油缸Ⅰ，所述驱动油缸Ⅰ连接在所述横梁Ⅰ上；在所述左侧吊臂Ⅰ的外侧设有左耳板Ⅰ，在所述左耳板Ⅰ上设有左侧导向孔Ⅰ；在所述右侧吊臂Ⅰ的外侧设有右耳板Ⅰ，在所述右耳板Ⅰ上连接有挂钩；在所述主法兰连接装置下放到位后，潜水员将两个所述管道夹板Ⅰ分别摆放在海底管道A的两侧；利用支持船上的液压站，使所述驱动油缸Ⅰ驱动所述管道夹板Ⅰ夹紧固定在海底管道A上；二)潜水员指挥支持船上的吊机将副法兰连接装置吊放在海底管道B的对接端部，所述副法兰连接装置包括一横梁Ⅱ，在所述横梁Ⅱ上形成有吊装孔Ⅱ，并且在所述横梁Ⅱ的两个端部分别设有与其滑动连接的左侧吊臂Ⅱ和右侧吊臂Ⅱ，在所述左侧吊臂Ⅱ和所述右侧吊臂Ⅱ的下端内侧均设有管道夹板Ⅱ，所述左侧吊臂Ⅱ和所述右侧吊臂Ⅱ均设有驱动油缸Ⅱ，所述驱动油缸Ⅱ连接在所述横梁Ⅱ上；在所述左侧吊臂Ⅱ的外侧设有左耳板Ⅱ，在所述左耳板Ⅱ上设有左侧导向孔Ⅱ；在所述右侧吊臂Ⅱ的外侧设有右耳板Ⅱ，在所述右耳板Ⅱ上设有右侧导向孔；在所述副法兰连接装置下放到位后，潜水员将两个所述管道夹板Ⅱ分别摆放在海底管道B的两侧；利用支持船上的液压站，使所述驱动油缸Ⅱ驱动所述管道夹板Ⅱ夹紧固定在海底管道B上；三)潜水员将所述钢丝绳依次穿过所述左侧导向孔Ⅰ、所述左侧导向孔Ⅱ和所述右侧导向孔后与所述挂钩连接；四)利用支持船上的吊机吊起所述主法兰连接装置和所述副法兰连接装置，使所述海底管道A和所述海底管道B离开海底泥面，利用支持船上的电源启动所述驱动电机，使所述卷筒旋转收紧钢丝绳，拉动所述海底管道A和所述海底管道B彼此靠近，进而使所述海底管道A和所述海底管道B上的两片对接法兰彼此靠近至相距20-30cm，切断所述驱动电机的电源；五)潜水员指挥支持船上的吊机将所述海底管道A和所述海底管道B下放至海底泥面，并调整海底管道A和所述海底管道B 上的两片对接法兰的周向相对位置，使它们的连接孔位置相对，之后安装法兰密封圈，然后采用螺栓将所述海底管道A和所述海底管道B上的两片对接法兰连接在一起；启动所述驱动电机，使卷筒旋转释放钢丝绳，然后将钢丝绳从所述挂钩上摘下来，采用加力杆或液压拉伸器对螺栓进行加力锁紧，完成海底法兰对接工作。
所述步骤二)：在所述横梁Ⅱ的外侧固接有导向管，所述导向管位于所述左侧吊臂Ⅱ和所述右侧吊臂Ⅱ之间；所述步骤三)：潜水员将所述钢丝绳依次穿过所述左侧导向孔Ⅰ、所述左侧导向孔Ⅱ、所述导向管和所述右侧导向孔后与所述挂钩连接；
所述步骤一)：所述钢丝绳的端部设有钢丝绳扣；所述步骤三)：所述钢丝绳通过所述钢丝绳扣与所述挂钩连接。
所述步骤一)：所述挂钩设有防脱钩保险。
所述步骤一)：在所述竖梁的两侧各设有一个加固支架，所述加固支架与所述横梁Ⅰ固接。
本发明具有的优点和积极效果是：利用主法兰连接装置和副法兰连接装置将待对接的海底管道A和海底管道B连接在一起，能够克服海况(流速、水温、水深、能见度等)对水下法兰连接的不利影响；采用主法兰连接装置和副法兰连接装置使待对接的海底管道A和海底管道B同步移动靠近，能够克服船舶晃动对海底管道A和海底管道B相对运动的影响，同时简化了潜水员水下调整的步骤，方便潜水员对海底管道A和海底管道B进行位置调整，缩短了潜水员水下作业时间，降低人员风险，提高了水下作业效率；同时保证了水下法兰的对正靠近，使法兰垫圈受力一致，变形均匀，提高法兰密封性，从而保证了法兰的连接质量，又节省支持船的作业时间，缩短整体船队工期，提高工作效率，节省安装费用；尤其适用于水深比较深、大口径管道海底法兰连接，潜水员水下很难调整管端位置的情况。
综上所述，本发明能够降低海况、水深、潜水员个人能力、船舶晃动、膨胀弯下放角度等因素的影响，提高了潜水员水下工作效率，减少了潜水员水下作业时间，节省了人力物力财力，解决了水下法兰安装的难题。
附图说明
图1为应用本发明的结构示意图；
图2为图1省略吊机后的俯视图；
图3为本发明步骤一)中的主法兰连接装置的俯视图；
图4为图3的仰视图；
图5为图3的左视图；
图6为图3的右视图；
图7为本发明步骤二)中的副法兰连接装置的俯视图；
图8为图7的仰视图；
图9为图7的左视图。
图中：1、主法兰连接装置；1-1、横梁Ⅰ；1-2、竖梁；1-3、钢丝绳；1-4、驱动电机；1-5、吊装孔Ⅰ；1-6、左侧吊臂Ⅰ；1-7、右侧吊臂Ⅰ；1-8、管道夹板Ⅰ；1-9、驱动油缸Ⅰ；1-10、左耳板Ⅰ；1-11、左侧导向孔Ⅰ；1-12、右耳板Ⅰ；1-13、挂钩；1-14、钢丝绳扣；1-15、加固支架；2、副法兰连接装置；2-1、横梁Ⅱ；2-2、吊装孔Ⅱ；2-3、左侧吊臂Ⅱ；2-4、右侧吊臂Ⅱ；2-5、管道夹板Ⅱ；2-6、驱动油缸Ⅱ；2-7、左耳板Ⅱ；2-8、左侧导向孔Ⅱ；2-9、右耳板Ⅱ；2-10、右侧导向孔；2-11、导向管；3-1、海底管道A；3-2、海底管道B；4、法兰；5、潜水员；6、支持船；7、吊机。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1～图9，一种海底管道法兰水下对接安装方法，待对接的海底管道A3-1和海底管道B3-2的对接端均已焊接法兰4，采用以下步骤进行海底管道A3-1和海底管道B3-2的法兰对接：
一)潜水员5指挥支持船6上的吊机7，将主法兰连接装置1下放至海底管道A3-1的对接端部；所述主法兰连接装置1包括一横梁Ⅰ1-1及与其垂直固接的竖梁1-2、钢丝绳1-3和卷筒及其驱动电机1-4，所述钢丝绳1-3缠绕在所述卷筒上，所述卷筒及其驱动电机1-4垂直安装在所述竖梁1-2上，在所述横梁Ⅰ1-1上形成有吊装孔Ⅰ1-5，并且在所述横梁Ⅰ1-1的两个端部分别设有与其滑动连接的左侧吊臂Ⅰ1-6和右侧吊臂Ⅰ1-7，在所述左侧吊臂Ⅰ1-6和所述右侧吊臂Ⅰ1-7的下端内侧均设有管道夹板Ⅰ1-8，所述左侧吊臂Ⅰ1-6和所述右侧吊臂Ⅰ1-7均设有驱动油缸Ⅰ1-9，所述驱动油缸Ⅰ1-9连接在所述横梁Ⅰ1-1上；在所述左侧吊臂Ⅰ1-6的外侧设有左耳板Ⅰ1-10，在所述左耳板Ⅰ1-10上设有左侧导向孔Ⅰ1-11；在所述右侧吊臂Ⅰ1-7的外侧设有右耳板Ⅰ1-12，在所述右耳板Ⅰ1-12上连接有挂钩1-13；在主法兰连接装置1下放到位后，潜水员5将两个所述管道夹板Ⅰ 1-8分别摆放在海底管道A3-1的两侧；利用支持船6上的液压站，使所述驱动油缸Ⅰ1-9驱动所述管道夹板Ⅰ1-8夹紧固定在海底管道A3-1上。
二)潜水员5指挥支持船6上的吊机7将副法兰连接装置2吊放在海底管道B3-2的对接端部，所述副法兰连接装置2包括一横梁Ⅱ2-1，在所述横梁Ⅱ2-1上形成有吊装孔Ⅱ2-2，并且在所述横梁Ⅱ2-1的两个端部分别设有与其滑动连接的左侧吊臂Ⅱ2-3和右侧吊臂Ⅱ2-4，在所述左侧吊臂Ⅱ2-3和所述右侧吊臂Ⅱ2-4的下端内侧均设有管道夹板Ⅱ2-5，所述左侧吊臂Ⅱ2-3和所述右侧吊臂Ⅱ2-4均设有驱动油缸Ⅱ2-6，所述驱动油缸Ⅱ2-6连接在所述横梁Ⅱ2-1上；在所述左侧吊臂Ⅱ2-3的外侧设有左耳板Ⅱ2-7，在所述左耳板Ⅱ2-7上设有左侧导向孔Ⅱ2-8；在所述右侧吊臂Ⅱ2-4的外侧设有右耳板Ⅱ2-9，在所述右耳板Ⅱ2-9上设有右侧导向孔2-10；在所述副法兰连接装置2下放到位后，潜水员5将两个所述管道夹板Ⅱ2-5分别摆放在海底管道B3-2的两侧；利用支持船6上的液压站，使所述驱动油缸Ⅱ2-6驱动所述管道夹板Ⅱ2-5夹紧固定在海底管道B3-2上。
三)潜水员5将所述钢丝绳1-3依次穿过所述左侧导向孔Ⅰ1-11、所述左侧导向孔Ⅱ2-8和所述右侧导向孔2-10后与所述挂钩1-13连接。
四)利用支持船6上的吊机7吊起所述主法兰连接装置1和所述副法兰连接装置2，使所述海底管道A3-1和所述海底管道B3-2离开海底泥面，利用支持船6上的电源启动所述驱动电机1-4，使所述卷筒旋转收紧钢丝绳1-3，拉动所述海底管道A3-1和所述海底管道B3-2彼此靠近，进而使所述海底管道A3-1和所述海底管道B3-2上的两片对接法兰4彼此靠近至相距20-30cm，切断所述驱动电机1-4的电源。
五)潜水员5指挥支持船6上的吊机7将所述海底管道A3-1和所述海底管道B3-2下放至海底泥面，并调整海底管道A3-1和所述海底管道B3-2上的两片对接法兰4的周向相对位置，使它们的连接孔位置相对，之后安装法兰密封圈，然后采用螺栓将所述海底管道A3-1和所述海底管道B3-2上的两片对接法兰4连接在一起；启动所述驱动电机1-4，使卷筒旋转释放钢丝绳1-3，然后将钢丝绳1-3从所述挂钩1-13上摘下来，然后再采用加力杆或液压拉伸器等对螺栓进行加力锁紧，完成海底法兰对接工作。
在本实施例中，为了保证钢丝绳1-3不划伤海底管道B3-2，上述步骤二)：在所述横梁Ⅱ2-1的外侧固接有导向管2-11，所述导向管2-11位于所述左侧吊臂Ⅱ2-3和所述右侧吊臂Ⅱ2-4之间；所述步骤三)：潜水员5将所述钢丝绳1-3依次穿过所述左侧导向孔Ⅰ1-11、所述左侧导向孔Ⅱ2-8、所述导向管2-11和所述右侧导向孔2-10后与所述挂 钩1-13连接。为了方便连接，所述步骤一)：所述钢丝绳1-3的端部设有钢丝绳扣1-14；所述步骤三)：所述钢丝绳1-3通过所述钢丝绳扣1-14与所述挂钩1-13连接。为了施工安全，所述步骤一)：所述挂钩1-13设有防脱钩保险。为了竖梁1-2的稳固，所述步骤一)：在所述竖梁1-2的两侧各设有一个加固支架1-15，所述加固支架1-15与所述横梁Ⅰ1-1固接。
本文中涉及的方向均以图2为准。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。