CN106112852A - 无人船海底带压开孔系统提升下降装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无人船海底带压开孔系统提升下降装置，包括：测量工具，标记工具，挖掘工具，清洗工具，下降工具，以及从水面降下来跨在管道上，用于提升管道的管道提升框架。通过该无人船海底带压开孔系统提升下降装置的设置以及使用方法的安排，管道放置和提升更加高效，位置更加准确，并且通过智能化的操作，使得人员的成本和设备的成本大大降低。

Description

无人船海底带压开孔系统提升下降装置

技术领域

本发明涉及一种无人船用配件，尤其是一种无人船海底带压开孔系统提升下降装置。

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和维修的一种作业技术，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，采用管道带压开孔系统技术可以完成管线的提升下降，从而完成后续的安装和维修高能工作，并且结合带压开孔技术，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提升下降装置，使得管道放置和提升更加高效，位置更加准确，并且通过智能化的操作，使得人员的成本和设备的成本大大降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人船海底带压开孔系统提升下降装置，包括：测量工具，包括海底摄影机、侧扫描声纳，放置在无人船上，被用来定位和识别一个关注的区域；标记工具，在感兴趣区域检测管道，并标记在圆柱状管道焊接之间的管道段；挖掘工具，用于从管道下面挖掘土壤、沙或淤泥，无人船用水泵来形成海水射流冲走管道下方的沙或淤泥，建立管道下方挖掘或暴露区域，或者无人船采用抽的装置来建立所需挖掘；清洗工具，无人船操作的刷子或低压力水射流清洁干净选择区域的管道，去掉管道外的保护涂层；下降工具，用于将测量或度量工具在选定区域从水面降到管道，来检查管道的外圆周圆度并同时检查管道的轴向对齐及直度，并且确定合适的下降位置；管道提升框架，从水面降下来跨在管道上，用于提升管道。

优选的，至少使用一对管道提升框架，每个提升框架包括一对对置的结构引导件及一个交叉框架，在提升框架上跨装一个无人船控制面板，还包括可以旋转延伸来提供海底支撑的可延伸的泥垫，泥垫安装在提升框架的两侧。

优选的，泥垫固定在液压缸上。

优选的，横梁安装在竖直结构引导件间，并从上面伸出一个管道夹紧装置，管道夹紧装置被横向移动或者绕管道下降，并通过远程操纵无人船提供液压系统的方法降低到管道上面并通过无人船控制面板控制。

优选的，在提升管道前，通过液压的降低到位将泥垫牢固固定在海底。

优选的，管道夹紧装置包括一对转动来打开或关闭的爪子，管道夹紧装置打开并降低从而与管道配合，初始接触后，管道夹紧装置在管道周围被关闭并通过机械方式被锁住后，将管道升起到所需高度。

本发明的目的还在于提供一种无人船海底带压开孔系统提升下降装置的工作方法，包括如下步骤：

(1)将管道定位并且将执行一系列复杂过程，海底摄影机、侧扫描声纳、放置在无人船上，用来定位和识别一个关注的区域，通过水下摄像机进行初步的外观观察，报告底部状况，水流状况，绕着管道的可视性，海底的土壤类型，管道的深度以及一定条件下，圆周状的管道接缝和焊接的位置以及管道外部的自然和覆盖条件；

(2)在感兴趣区域检测管道，并标记在圆柱状管道焊接之间的管道段，管道上的优选位置是没有任何纵向焊接的地方，如果有，可以稍后由无人船操作的研磨工具或其它类似机构去除掉；

(3)定位圆柱状焊接，然后沿着管道从圆周状焊接不远处定位一个位置，从而没有带压开孔配置安装在圆柱状焊接或紧邻处；

(4)从管道下面挖掘土壤、沙或淤泥；

(5)无人船用水泵来形成海水射流冲走管道下方的沙或淤泥或者采用抽的装置，建立管道下方挖掘或暴露区域；

(6)测量或度量工具在选定区域从水面降到管道，来检查管道的外圆周圆度并同时检查管道的轴向对齐及直度，测量工具由无人船引导到位置并通过水面的操作员驱动并控制无人船的系统，测量工具移动一个测试仪和相机在圆柱状的管道表面周围沿轴向前后移动来测量椭圆度和检查表面瑕疵，如果管道被检测到在允许的圆度和直度内，测量工具可以被移走并送到水面，或者将测量工具留在管道或相邻的位置以备操作的晚点步骤中使用；

(7)如果管道在一个位置未通过圆度和直度的测试，测量工具将轴向移动到管道的另一个位置，测量测试将再度执行直到找到一个满意的位置；

(8)在确定好沿着管道的一个合适位置，一对管道提升框架从水面降下来跨在管道上；

(9)横向移动或者绕管道下降管道夹紧装置，并通过远程操纵无人船提供液压系统的方法降低到管道上面并通过无人船控制面板控制，通过无人船控制的液压系统作用于液压汽缸或竖直结构引导间的其它延伸机构，按照平滑和逐渐增加的顺序将管道夹紧装置升到一个所需高度；

(10)在提升管道前，通过液压的降低将泥垫牢固固定在海底；

(11)管道夹紧装置打开并降低，与管道配合，初始接触后，管道夹紧装置在管道周围关闭并通过机械方式被锁住，此后将管道升起到所需高度；

(12)在每个其它的提升框架或框架组上重复以上相同地操作顺序；

(13)安装管道提升框架并且将管道提升到所需高度，再次使用测量工具来检查管道的圆周圆度和直度；

(14)如果测量工具没有被遗留在管道上，再次在管道提升框架之间安装测量工具，远程操作无人船，从而驱动和操作测量工具；

(15)再次检验管道的圆度和直度以确定管道被提升后的影响，如果管道在所需误差范围内，测量工具将被移走和取回到水面，如果管道未通过检测，管道提升框架将被再定位并为即将来临地带压开孔选择新位置。

通过该无人船海底带压开孔系统提升下降装置的设置以及使用方法的安排，本发明取得如下有益效果：管道放置和提升更加高效，位置更加准确，并且通过智能化的操作，使得人员的成本和设备的成本大大降低。

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显示了本发明实施例中应用的一个水下深海管道静止在海底；

图2显示了根据本发明实施例远程操纵无人船的例子；

图3显示了在本发明实施例实施过程中使用的测量工具；

图4显示了本发明无人船无潜水员带压开孔系统过程的一部分，安装一对管道提升框架；

图5显示了附属的泥垫收回使管道提升框架正被降低；

图6显示了根据本发明实施例的着陆在海底位于管道上方的管道提升框架；

图7显示了根据本发明实施例的管道提升框架夹在了管道上并提升管道离开海底。

具体实施方式

在本发明已经带有一定特殊性的描述后，需要注意，很多对本发明建设和它的零件安排的细节的更改可以在不离开本公开的精神和范围而做出。需理解本发明不受限于这里用来示例的实施例。

具体参考附图，图1显示了静止在海底14并被它支撑的一段水下的深海管道12。图1，显示是本发明所应用的管道12。管道12将由多段与多个环状的焊接16连接在一起组成。依赖于管道的尺寸和其他因素，也可能采用纵向焊接(未显示)。深水位置，比如在6000英尺和以下，是已知相对于管道的内压能够在管道外产生高压力的环境。本发明可以用不同直径的管道但特别适用于10英寸至20英寸直径的管道。

一个无人船18，显示在图2里，将用于执行本发明将要描述的很多步骤或操作。无人船18将从水上控制或者供应动力。

在本发明的初始步骤，管道12将被定位并且将执行一系列复杂过程。海底摄影机、侧扫描声纳、放置在无人船上，被用来定位和识别一个关注的区域。将会通过水下摄像机进行初步的外观观察。底部状况将被报告，水流将被报告，绕着管道的可视性将被报告，海底的土壤类型将被报告，最后管道的深度将被报告。可能需要调查并执行其它信息。此外，如果有，圆周状的管道接缝和焊接的位置需要被报告。管道外部的自然和覆盖条件，例如混凝土或其他材料，也将被报告。

将在感兴趣区域检测管道12，并标记在圆柱状管道焊接16之间的管道段。管道上的优选位置是没有任何纵向焊接的地方，如果有，可以稍后由无人船操作的研磨工具或其它类似机构去除掉。圆柱状焊接16将被定位，然后沿着管道从圆周状焊接16不远处定位一个位置，从而没有带压开孔配置安装在圆柱状焊接或紧邻处。

首先，从管道12下面挖掘土壤、沙或淤泥，是这里要描述的工具可以不受限制的安装。在一个操作中，无人船18将用水泵来形成海水射流冲走管道下方的沙或淤泥，建立管道下方挖掘或暴露区域。可选的，无人船18可以采用抽的装置来建立所需挖掘。

因此，选择区域的管道12将被无人船操作的刷子或低压力水射流清洁干净。在一些实例中，管道外的保护涂层，比如熔融粘合树脂、混凝土或水泥及类似的，将在下一步骤前被去除掉。很多工具被发展来去除这些涂层并且也可用，在本发明的领域中它们的应用是可能的。

一旦正在进行的预备过程被完成，图3所示的测量或度量工具将在选定区域从水面降到管道12，来检查管道的外圆周圆度并同时检查管道的轴向对齐及直度。测量工具由无人船引导到位置并通过水面的操作员驱动并控制无人船的系统。测量工具移动一个测试仪和相机在圆柱状的管道表面周围沿轴向前后移动来测量椭圆度和检查表面瑕疵。如果管道被检测到在允许的圆度和直度内，测量工具可以被移走并送到水面。可选的，测量工具30可以留在管道12或相邻的位置在操作的晚点步骤中使用。

如果管道在一个位置未通过圆度和直度的测试，测量工具30将轴向移动到管道12的另一个位置，测量测试将再度执行直到找到一个满意的位置。

如图4显示的，在确定好沿着管道12的一个合适位置，一对管道提升框架36和38将从水面降下来跨在管道12上。图5显示了一个提升框架36或38的放大图，正如它已经被降低到位了。

将至少使用一对管道提升框架。在一些应用中，需要四个提升框架(仅显示两个)来达到所需结果。每个提升框架36和38将包括一对对置的结构引导件40和42及一个交叉框架44，在它上面跨装一个无人船控制面板46。可以旋转延伸来提供海底支撑的可延伸的泥垫48和50安装在提升框架的两侧。在本实施例中，泥垫固定在液压缸上。图5显示了泥垫在缩回移动中的位置。一个横梁52安装在竖直结构引导40和42间，并从上面伸出一个管道夹紧装置54。

管道夹紧装置54可以被横向移动或者绕管道12下降，并通过远程操纵无人船18提供液压系统的方法降低到管道12上面并通过无人船控制面板46控制。管道夹紧装置54可以被以平滑和逐渐增加的顺序升到一个所需高度，通过无人船控制的液压系统46作用于液压汽缸或竖直结构引导40和42间的其它延伸机构(未显示)。

在提升管道12前，泥垫48和50被液压的降低到位来牢固固定在海底，如图6所示。在本实施例中，泥垫通过液压缸定位。

管道夹紧装置包括一对转动来打开或关闭的爪子。管道夹紧装置54打开并降低与管道12配合。在初始接触后，管道夹紧装置54在管道12周围关闭并通过机械方式被锁住。然后管道12被升起到所需高度，图7显示了这一情形。

然后在每个其它的提升框架或框架组上重复相同地操作顺序。

在管道提升框架36和38都已经如所述地安装并且管道12提升到了所需高度，将再次使用测量工具30来检查管道12地圆周圆度和直度。

如测量工具没有遗留在管道12上，它将再次安装在管道提升框架36和38之间。远程操作无人船18，从而驱动和操作测量工具30。管道的圆度和直度将再次被检验以决定前面提到的管道被提升后的影响。如果管道12在所需误差范围内，测量工具30将被移走和取回到水面。如果管道未通过检测，管道提升框架将被再定位并为即将来临地带压开孔选择新位置。

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。

Claims (10)

1.一种无人船海底带压开孔系统提升下降装置，其特征在于包括：

测量工具，包括海底摄影机、侧扫描声纳，放置在无人船上，被用来定位和识别一个关注的区域；

标记工具，在感兴趣区域检测管道(12)，并标记在圆柱状管道焊接(16)之间的管道段；

挖掘工具，用于从管道(12)下面挖掘土壤、沙或淤泥，无人船(18)用水泵来形成海水射流冲走管道下方的沙或淤泥，建立管道下方挖掘或暴露区域，或者无人船(18)采用抽的装置来建立所需挖掘；

清洗工具，无人船操作的刷子或低压力水射流清洁干净选择区域的管道(12)，去掉管道外的保护涂层；

下降工具，用于将测量或度量工具在选定区域从水面降到管道(12)，来检查管道的外圆周圆度并同时检查管道的轴向对齐及直度，并且确定合适的下降位置；

管道提升框架(36，38)，从水面降下来跨在管道(12)上，用于提升管道。

2.根据权利要求1所述的一种无人船海底带压开孔系统提升下降装置，其特征在于：至少使用一对管道提升框架，每个提升框架(36，38)包括一对对置的结构引导件(40，42)及一个交叉框架(44)。

3.根据权利要求2所述的一种无人船海底带压开孔系统提升下降装置，其特征在于：在所述提升框架上跨装一个无人船控制面板(46)。

4.根据权利要求3所述的一种无人船海底带压开孔系统提升下降装置，其特征在于：还包括可以旋转延伸来提供海底支撑的可延伸的泥垫(48，50)，所述泥垫(48，50)安装在提升框架的两侧。

5.根据权利要求4所述的一种无人船海底带压开孔系统提升下降装置，其特征 在于：所述泥垫(48，50)固定在液压缸上。

6.根据权利要求1所述的一种无人船海底带压开孔系统提升下降装置，其特征在于：所述横梁(52)安装在竖直结构引导件(40，42)间，并从上面伸出一个管道夹紧装置(54)。

7.根据权利要求6所述的一种无人船海底带压开孔系统提升下降装置，其特征在于：所述管道夹紧装置(54)被横向移动或者绕管道(12)下降，并通过远程操纵无人船(18)提供液压系统的方法降低到管道(12)上面并通过无人船控制面板(46)控制。

8.根据权利要求7所述的一种无人船海底带压开孔系统提升下降装置，其特征在于：在提升所述管道(12)前，通过液压的降低到位将所述泥垫(48，50)牢固固定在海底。

9.根据权利要求7所述的一种无人船海底带压开孔系统提升下降装置，其特征在于：所述管道夹紧装置(54)包括一对转动来打开或关闭的爪子。

10.根据权利要求9所述的一种无人船海底带压开孔系统提升下降装置，其特征在于：所述管道夹紧装置(54)打开并降低从而与管道(12)配合，初始接触后，管道夹紧装置(54)在管道(12)周围被关闭并通过机械方式被锁住后，将所述管道(12)升起到所需高度。