CN102022088B - 插板连接 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及插板连接。插板连接如下提供：提供包含插板并由水下结构所携带的第一部分(1)；提供包含由工具(4)所携带的插板的第二部分(2)；使工具与所述第一部分啮合；使用工具将所述部分组合在一起，以使得插板相互配合；通过使由第一部分所携带的部分(6)与由第二部分所携带的部分(10)相啮合，使用工具将第一部分和第二部分锁在一起；将工具从第一部分脱离；以及将工具从插板连接移除。

Description

插板连接
技术领域
本发明涉及插板连接(stabplate connection)。
背景技术
通常经由脐带缆将电力和液压动力、化学灌浆以及信息从基于水面或陆地的平台输送至海底井，其中，脐带缆终止在脐带缆终端装置(umbilicaltermination assembly)(UTA)处。通过大量自动封闭的单独的连接器实现液压动力和化学灌浆从UTA至容纳井控制系统的井采油树(well tree)的供应。为了通过遥控操作潜水器(remotely operated vehicle)(ROV)促进液压动力和化学灌浆连接器在海底的配合或解配合，通常将它们一起安装在称为插板的板上，使得单个ROV行为配合所有的连接器。通常为井的液压动力和化学灌浆供应保留该插板布置。ROV使插板位于安装在海底采油树上的固定的往复板上，并且通常通过ROV操作螺钉机构来强制两个板配合并将它们锁在一起。该配合和锁紧螺钉机构通常是插板连接的一部分，并且在井的操作期间保持在海底。为了维护/修补目的，插板连接的解配合包括ROV的旋开螺钉机构的操作，这被设计为强制配合的板分开。
上述布置存在两个问题。将螺钉机构长时间放置在海底可能导致可能使得螺钉机构卡住的腐蚀和污染(例如，生物生长)。结果是需要其它强制方法将插板与固定板分开(总是导致对于井采油树和插板连接的部分昂贵的损害)或在插板连接的设计中包括次级释放机构的额外的成本。此外，现有的锁紧机构在作用时还将大量的昂贵的装备置入每个插板连接中，这增加了重量、复杂性和成本。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种提供插板连接的方法，包括步骤：
(a)提供包含插板并且附着至水下结构的第一部分；
(b)提供包含由工具携带的插板的第二部分；
(c)使所述工具与所述第一部分啮合；
(d)使用所述工具将所述第一部分和所述第二部分组合在一起，以使得所述插板相互配合；
(e)通过使由所述第一部分所携带的部分与由所述第二部分所携带的部分相啮合，使用所述工具将所述第一部分和所述第二部分锁在一起；
(f)将所述工具从所述第一部分脱离；以及
(g)将所述工具从所述插板连接移除。
所述工具可以具有端部，作为穿过所述第一部分和第二部分的结果，所述端部与所述第一部分啮合或脱离所述第一部分。
所述第二部分的所述部分可以包含使用所述工具移动的锁紧爪(locking dog)。在这种情况下，所述工具可以移动所述第二部分所携带的轴环，以移动所述锁紧爪，所述轴环包含卡口，所述卡口适于由于所述轴环的旋转而锁至所述第二部分或从所述第二部分解锁。
可选地，所述部分可以包含所述第一部分和第二部分之一的可旋转闩锁部件，所述闩锁部件与所述第一部分和第二部分中的另一个的闩锁部件啮合。
优选使用携带所述工具的ROV执行步骤(c)～(g)。
本发明还包括由根据本发明的方法所提供的插板连接。
本发明还包含用于断开根据本发明的方法所提供的插板连接的方法，包括以下步骤：
(h)将所述工具与第一部分和第二部分啮合；
(i)通过使所述第一部分和第二部分的所述部分脱离，使用所述工具将所述第一部分和第二部分相互解锁；
(j)使用所述工具将所述插板相互解配合；以及
(k)使用所述工具移除所述第二部分。
优选使用携带所述工具的ROV执行步骤(h)～(k)。
根据本发明的另一方面，提供用于提供插板连接的布置，包括：
第一部分，其被附着至水下结构并且包含插板；以及
第二部分，其包含由工具所携带的插板，所述布置使得：
所述工具与所述第一部分和第二部分可啮合；
所述工具能够用于将所述第一部分和所述第二部分组合在一起，以使得所述插板相互配合；
通过使所述第一部分所携带的部分与所述第二部分所携带的部分相啮合，所述工具能够用于将所述第一部分和第二部分锁在一起；并且
所述工具从所述第一部分可脱离，并且从所述插板连接可移除。
附图说明
图1示出根据本发明的用于设置插板连接的布置的第一例子的组件；
图2-4示出设置插板连接时的步骤；
图5示出所得到的插板连接；
图6-9示出解锁、解配合和分开插板连接时的步骤；
图10是根据本发明的用于设置插板连接的布置的第二例子的分解图；
图11是示出使用时图10布置的部分的剖视图；以及
图12是示出根据本发明的布置的第三个例子的剖视图。
具体实施方式
图1示出使用螺纹工具将包含插板的固定部分和包含插板的可移除部分放在一起然后通过由卡口锁轴环(bayonet locking collar)保持在适当位置的滑动爪(sliding dog)锁在适当的位置的布置的组件部分。更具体地，该插板布置包含包括附着至海底结构(诸如井采油树)的插板1的固定部分以及包括携带通常由UTA供给的连接器3的插板2和包括装载插板1的工具4的可恢复工具(recoverable tool)的第二可移除部分。插板1携带将与连接器3配合的连接器5，为了清楚，剩余的附图中省略了连接器5和3。尽管为了简单仅示出了四个连接器3和四个连接器5，但是在实践中可能存在更多连接器。插板1携带均附着至插板1的、具有两个圆周凹槽的管6和具有如视图A所示的十字形横截面的中心孔的锚块7。插板2携带附着至插板2并且具有如视图B所示的横截面的孔的爪支撑架(dogsupport cage)8、卡口锁轴环9、一对锁紧爪10以及卡口锁紧销定位器(bayonet locking pin locator)11。可收回的工具4具有带有如视图D所示的十字形横截面的倒角端部12、截面为爪支撑架8中的孔的凸面(参见视图C)的闩锁/解锁板13、附着至可收回的工具4的轴环15并且车有螺纹且旋进工具包的内螺纹管16的轴14、附着在管16周围的轴环17、同心地经过管16的端部方正的轴18以及在管16的在工具4的端部12之前的端部的锥形部分19。板13花键联接至轴16上-参见视图C。
图2-9示出由携带工具4的ROV实现插板布置的操作时的步骤。
图2示出利用可收回的工具4的倒角端部12位于管6内来使插板2与固定的插板1配合的第一阶段。
图3示出插板2进一步向固定的插板1推进，使得可收回的工具4的倒角端部12穿过锚块7的孔。旋转倒角端部12大约45度，以通过倒角端部12经由锚块7与插板1啮合并在孔的锥形入口处接收锥形端部分19来将可收回的工具4锁至固定的板1。通过旋转同心穿过可回收的工具4并附着至倒角端部12的端部方正的轴18实现此。使端部12与锚块7配合并锁紧后，旋转螺纹轴14以旋进管16，使得轴环15挤压闩锁/解锁板13，并因而挤压爪支撑架8，这强制插板1和2在一起并提供安装在插板上的连接器3和5配合所需的实际力。
图4示出在完成经由连接器3和5的插板配合之后向前推进卡口锁紧轴环9的下一行为，使得强制锁紧爪10与轴环6中的凹槽啮合。然后，旋转卡口锁紧轴环9，以将其卡口销(bayonet pin)与卡口锁紧销定位器11啮合，从而将配合的插板1和2锁紧在一起。旋转螺纹轴14以旋出管16，以便释放爪支撑架8上的轴环15和闩锁/解锁板13上的力，从而允许端部正方的轴18旋转大约负45度，因而允许释放可回收的工具4的倒角端部12并允许其从配合的插板1和2撤出，结果如图5所示。如果必要的话，使用ROV使工具4返回表面。
图6示出使插板解配合(通常使用ROV)的第一阶段，可收回的工具4被插入管6中，并且端部正方的轴18被旋转以将倒角端部12锁在锚块7的孔后面。通过旋转管16内的螺纹轴14将板夹在一起，以将板拖在一起并卸载锁紧爪。
图7示出旋转卡口锁紧轴环9以使其脱离卡口锁紧销定位器11而使得轴环9撤回至图中右侧的下一阶段，这释放锁紧爪10，从而解锁插板1和2。尽管此时通过旋转卡口锁紧轴环9解锁了插板，然而，插板依然由可回收的工具4保持在一起，即，插板连接依然连接并充分地运作。该特征给予在插板连接系统充分运行的同时行使永久展开的闩锁机构的能力。这支持以下事实：即该系统不需要次级释放机构并且是根据本发明的布置的重要特征。
为了分开插板1和2，必需相当大的力以使插板1和2解配合。如图8所示，这通过将闩锁/解锁板13移动至爪支撑架9的内部来提供。在此阶段，将释放由轴14和管16施加的预负载，并且将发生板的一些部分分离，如这里所述，这允许进行下一阶段的板分离。闩锁/解锁板13花键接合至管16的外表面上，使得附着至管16的轴环15的旋转转动板13，以允许板13沿花键穿过爪支撑架8的孔滑动至图中的左侧。进一步转动管16大约45度，以防止闩锁/解锁板13穿过爪支撑架8返回，使得组件在如图8所示的位置。
图9示出通过从管16旋开螺纹轴14完成的插板1和2的分离，由此，附着至管16的轴环17压紧闩锁/解锁板13，并因而压紧爪支撑架8的内表面，从而强制插板1和2分离。通过旋转正方端部的轴18以如图9所示使倒角端部12从锚块7脱离并向右抽出该组件来最终实现插板2连同可收回的工具4的拆除。
现在参考图10和11，附图标记20表示携带工具包的ROV形式的工具，该工具包包含通常为圆柱形的ROV操作的可转动夹持工具22内的伸长的ROV操作的可转动的锁紧部件21。工具22携带销23和三个箍(tag)24，并且锁紧部件21携带箍25。用于插板连接的可移除部分26包含内部存在锁紧圈28(参见图11)的支架(housing)27、锁紧圈支架29和插板30(下文中称为“飞板(flying plate)”)。在支架27的前开口处存在三个箍31。用于插板连接的固定部分32固定至诸如井采油树的水下结构，并且包含在其开口处具有三个外部箍34和四个内部箍35的固定的中心支架33、固定的插板36以及用于插板36和支架33的固定围绕物37。
图10的布置的操作如下：
插板安装过程
阶段1-工具包捡起飞板
通过使锁紧部件21穿过飞板30将工具包20插入部分26中。
将销23和箍24插入支架27上的箍31之间，使得销23与安装在支架27与锁紧圈支架29之间并在支架27与锁紧圈支架29之间旋转的圈28中的槽配合。
通过携带工具包20的ROV的螺钉螺纹机构沿图10中的逆时针旋转夹持工具22大约45度，以使得工具包20啮合在飞板30中。箍24在箍31之后啮合以将飞板锁紧至工具包上，且通过销23与圈28中的槽连接，夹持工具22的旋转还将圈28旋转至“开锁”位置。
工具包20现在携带包含部分26的飞插板组件。在实践中，经由为了清除省略的ROV桶向支架27的前表面推动工具包20。
阶段2-将飞板安装至固定板
工具包20将飞板30移动至固定板36上，飞板30与支架33连接。锁紧部件21穿过支架33内部，并且板30和36如下配合。沿图10中的顺时针旋转锁紧部件21大约45度，以使得箍25与支架33的内部箍35啮合。然后，通过螺钉螺纹机构推动锁紧部件21，以使用箍35的后表面作为一个反作用力点并且支架27的前表面作为第二反作用力点将部分26拉至部分32上，当锁紧圈支架29的后表面与固定板36的前表面利用板30和36的连接器相互连接时，安装完成。
阶段3-闩锁安装
在施加完全预负载(即，锁紧圈支架29与固定板36配合)的情况下，沿图10中的顺时针将夹持工具22和销23旋转大约45度，以使得锁紧圈28与支架33的外部箍34啮合。这将两个板30和36锁在一起，并且还将箍24与支架27的前面的箍31之间的槽对齐以移除。
阶段4-移除工具包
利用锁紧圈28啮合，移除锁紧部件21上的预负载，这允许板30和36处于闩锁(即，锁紧)位置。然后，沿图10的逆时针旋转锁紧部件21大约45度，以使其从支架33内部的箍35脱离。现在可以撤回工具包20(例如使用ROV返回至表面)，现在通过安装并锁紧板30和36完成了插板连接。
插板断开/移除操作
阶段5-工具包插入
将工具包20安装至配合的板的中心，销23和箍24被调准以穿过支架27的前面的箍31之间-在该位置处，销23刚好放入锁紧圈28上的槽。此外，锁紧部件21被调准以穿过支架33内部上的箍35之间。
阶段6-解锁
在图10中，沿图10中的顺时针将锁紧部件21旋转大约45度，以使得箍25与箍35啮合，并且将足以卸载锁紧圈28的预负载施加至锁紧部件21。然后，沿图10中的逆时针将夹持工具22和销23旋转大约45度，以脱离锁紧圈28并使夹持工具22上的箍24与支架27外侧上的箍31内部啮合。
阶段7-解配合板
通过携带工具包20的ROV的螺钉螺纹机构将相反的负载施加在锁紧部件21上，以在反作用力点(箍35后的支架33内和支架27的前面的箍31的内表面)之间施加分离力。施加负载直到完全分离了板30和36上的所有连接器为止。然后，沿图10中的逆时针将锁紧部件21旋转大约45度，以将其从箍35脱离并抽出部分26，现在插板断开完成。
阶段8-将工具包从飞板部分移除
在支撑部分26的情况下，沿图10中的顺时针将夹持工具22和销33旋转大约45度，以将夹持工具22上的箍24从支架27上的箍31脱离，并且通过ROV从部分26抽出工具包20。
现在参考图12(图12中与图10中相同的项使用与图10中相同的附图标记)，现在将说明根据本发明的布置的另一例子，其中，水压操作工具包。在图12中，附图标记38表示旋转致动器，附图标记39表示水压致动器主体，附图标记40表示水压致动器轴41(部件21的延伸)上的水压致动器活塞，附图标记42表示闩锁操作杆，并且附图标记43表示ROV桶。
水压致动的工具包20操作与以上参考图10和11说明的插板连接布置相同的布置。然而，不是使用螺钉螺纹机构施加将板30和36拉在一起所需的预负载，相反，使用线性水压致动器布置39、40、41(具有大约5”的短的冲程)。
将线性水压致动器布置安装在旋转水压致动器38上，并且继而通过适当的装备将其固定至ROV。从ROV提供水压能，以驱动a)线性水压致动器布置以及b)旋转致动器。
通过法兰或类似的装置将线性致动器轴41固定至旋转致动器36，并且这将促使该轴根据需要沿任一方向旋转大约45度，以使得锁紧部件25与支架33内的箍35啮合和脱离。
由于轴41固定，活塞40的移动促使工具包横向移动，从而施加用于插板连接的预负载，或可选地，提供作用在如上所述的反作用力面上的分离力。
旋转锁紧圈28在飞板组件的相同位置并且由安装在夹持工具22上的销23操作，但是可以使用上述水压致动，夹持工具22由杆42操作。如先前所述，需要旋转的角度大约为45度。
操作序列如上，但通过水压能致动。
使用本发明的优点
通过将锁紧机构的绝大部分移动至可收回的工具并留下用于海底长时间安装的诸如锁紧机构的最小装备，本发明能够减小重量和复杂性，并因而降低插板系统的成本。此外，本发明使得不需要在捕获的情况下在插板上设置复杂的且成本高的次级释放系统，进而减小复杂性和成本，并且本发明使得能够在原位置运用锁紧机构而不实际分离插板。

Claims (14)

1.一种提供插板连接的方法，包括以下步骤：
(a)提供包含插板并且附着至水下结构的第一部分；
(b)提供包含由工具携带的插板的第二部分；
(c)使所述工具与所述第一部分啮合；
(d)使用所述工具将所述第一部分和所述第二部分组合在一起，以使得所述插板相互配合；
(e)通过使由所述第一部分所携带的部分与由所述第二部分所携带的部分相啮合，使用所述工具将所述第一部分和所述第二部分锁在一起；
(f)将所述工具从所述第一部分脱离；以及
(g)将所述工具从所述插板连接移除。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述工具具有端部，作为穿过所述第一部分和所述第二部分的结果，所述端部与所述第一部分啮合或脱离所述第一部分。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第二部分的所述部分包含使用所述工具移动的锁紧爪。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述工具移动由所述第二部分所携带的轴环以移动所述锁紧爪，所述轴环包含卡口，所述卡口适于由于所述轴环的旋转而锁至所述第二部分或从所述第二部分解锁。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一部分所携带的部分与所述第二部分所携带的部分包括所述第一部分和所述第二部分中的一个的可旋转闩锁部件，所述可旋转闩锁部件与所述第一部分和所述第二部分中的另一个的闩锁部件啮合。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，使用携带所述工具的遥控操作潜水器(ROV)执行步骤(c)～(g)。
7.一种插板连接，根据任一前述权利要求所述的方法提供。
8.一种用于断开插板连接的方法，所述插板连接根据权利要求1～6中任意一项所述的方法来提供，包括以下步骤：
(h)将所述工具与所述第一部分啮合；
(i)通过使所述第一部分和所述第二部分的所述部分脱离，使用所述工具将所述第一部分和所述第二部分相互解锁；
(j)使用所述工具将所述插板相互解配合；以及
(k)使用所述工具移除所述第二部分。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，使用携带所述工具的遥控操作潜水器(ROV)执行步骤(h)～(k)。
10.一种用于提供插板连接的布置，包括：
第一部分，其被附着至水下结构并且包含插板；以及
第二部分，其包含由工具所携带的插板，所述布置使得：
所述工具与所述第一部分和所述第二部分可啮合；
所述工具能够用于将所述第一部分和所述第二部分组合在一起，以使得所述插板相互配合；
通过使所述第一部分所携带的部分与所述第二部分所携带的部分相啮合，所述工具能够用于将所述第一部分和所述第二部分锁在一起；并且
所述工具从所述第一部分可脱离，并且从所述插板连接可移除。
11.根据权利要求10所述的布置，其中，所述工具具有端部，作为穿过所述第一部分和所述第二部分的结果，所述端部与所述第一部分可啮合。
12.根据权利要求10或11所述的布置，其中，所述第二部分的所述部分包含使用所述工具可移动的锁紧爪。
13.根据权利要求12所述的布置，包括由所述第二部分携带的轴环，所述轴环通过所述工具可移动以移动所述锁紧爪，所述轴环包含卡口，所述卡口适于由于所述轴环的旋转而锁至所述第二部分。
14.根据权利要求10或11所述的布置，其中，所述第一部分所携带的部分与所述第二部分所携带的部分包括所述第一部分和所述第二部分中的一个的可旋转闩锁部件，所述可旋转闩锁部件与所述第一部分和所述第二部分中的另一个的闩锁部件可啮合。
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