CN201273419Y - 用于海洋钻井平台的耐火液压胶管总成 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于海洋钻井平台的耐火液压胶管总成。包括管体、金属接头，该金属接头的密封部分、抗拔脱连接部分分别可与管体端部的密封部分、抗拔脱连接部分相配合，在二者密封部分、抗拔脱连接部分各自形成的配合间隙中分别充注有密封胶、连接树脂；管体端部的过渡连接部分设有造坡层，在造坡层及金属接头上设有隔热层、阻燃层。本胶管口径大，承压能力高，隔热阻燃、耐天候老化及耐介质性能好，在高压密闭的情况下不会被介质溶胀和油气渗透，达到零泄漏要求且变形量极小；弯曲柔韧性适宜，金属接头与管体之间结合牢固稳定，具有优良的抗拔脱性能、密封性能，本胶管总成还可用于其他行业成为有耐火要求的液压输送胶管。

Description

用于海洋钻井平台的耐火液压胶管总成

一、技术领域：

本实用新型涉及胶管总成，更详细地讲是用于海洋钻井平台的耐火液压胶管总成。

二、背景技术：

目前，在深海作业的飘浮型海洋钻井平台，为了保持自身的垂直性与平稳性，需用6根胶管在平台与船体之间进行液压支撑，每根胶管上都装有与供油相通的油缸，当船体处于浮动状态时，胶管在指挥中心控制下输送液压油，通过油缸中活塞杆带动活塞上下移动来调节液压张力，从而克服海洋钻井平台因船体漂浮倾斜而产生的偏移，保持海洋钻井平台始终处于水平状态，保证海洋钻井平台的正常工作。

但是，用于海洋钻井平台的胶管必须具备口径大、承压能力高、柔曲性好、耐介质、耐天候老化及阻燃隔热性能好、使用安全稳定、寿命长等特点。由于胶管的结构复杂、口径大、工艺难度高，目前还没有通用设备可以采用，而一般的高压胶管的生产设备无法完成上述胶管的生产任务。

用于海洋钻井平台的胶管与金属接头之间必须要有牢固稳定、安全可靠的连接能力，才能达到抗拔脱要求，而且密封性能也要得到保障。以往的扣压式、捆扎式、缩压式等金属接头的结构已经无法完成与上述胶管的连接，也就更达不到上述连接的要求。

因此到目前为止，还没有能够适用于飘浮型海洋钻井平台并在船体与平台之间实现液压支撑的胶管总成。

三、实用新型内容：

本实用新型的目的就是要提供一种能够克服上述不足的用于海洋钻井平台的耐火液压胶管总成，本胶管总成能够在船体与平台之间实现液压支撑，以消除因船体飘浮倾斜而给钻井平台带来的偏斜影响，其耐介质、耐天候老化及隔热阻燃性能好，弯曲柔韧性适宜，承压能力高，使用寿命长，管体与金属接头之间的抗拔脱、密封性能好。

为了达到上述目的，本实用新型的技术解决方案是：用于海洋钻井平台的耐火液压胶管总成，其特征在于：包括管体、金属接头；该金属接头的密封部分与管体端部的密封部分相配合，在二者密封部分形成的配合间隙中充注有密封胶；该金属接头的抗拔脱连接部分与管体端部的抗拔脱连接部分相配合，在二者抗拔脱连接部分形成的配合间隙中充注有连接树脂；在管体端部的过渡连接部分设有造坡层，在上述造坡层以及金属接头的外圆周面上包覆缠绕有隔热层、阻燃层；在金属接头的外连接部分设有外连接件。

所述的管体从内到外依次包括螺旋内衬套、耐介质层、承压骨架层、隔热层和阻燃层，上述各层硫化交联为一体结构。

所述的耐介质层包括第一布层、内胶层和第二布层；所述的承压骨架层包括钢丝绳层、包含在中胶层的捆扎钢丝帘线层；所述的隔热层包括第三布层、包含有捆扎钢丝绳层的中胶层、第四布层；所述的阻燃层为包含有钢丝帘线层的耐火外胶层；上述各层相互硫化交联为一体结构。

所述的耐介质层中的第一布层为1-5层，内胶层为2-10mm，第二布层为1-5层；所述的承压骨架层中的捆扎钢丝帘线层为2-6层，直径为ф1mm-ф4mm；中胶层为3-9层；钢丝绳层为2-8层，直径为ф2mm-ф6mm；所述的隔热层中的第三布层、第四布层分别为2-10层，中胶层为2-10mm；所述的阻燃层中的耐火外胶层为2-10mm。

所述的造坡层包括造坡中胶层、造坡胶布层、造坡捆扎钢丝绳层。

所述的管体端部的密封部分为多层柱形台阶；所述的管体端部的抗拔脱连接部分为多段连续的外径不同的锥形台阶；在相邻的两段锥形台阶中，靠近管体端部的一段台阶的外径比远离管体端部的另一段台阶的外径要小；而在同一段锥形台阶中，靠近管体端部的一端的外径要大于远离管体端部的另一端的外径。

所述的金属接头的密封部分为多层柱形台阶孔，其在与上述台阶孔相对应的部位还设有小注胶孔；所述的金属接头抗拔脱连接部分为多段连续的内径不同的锥形孔，其在与上述锥形孔相对应的部位设有大注胶孔；在相邻的两段锥形孔中，靠近尾端的锥形孔的内径大于远离尾端的锥形孔的内径；而在同一段锥形孔中，靠近尾端的一端的孔径小于远离尾端的另一端的孔径；该锥形孔的锥角为1°-3°，其内表面呈沿圆周方向排列的多个环形凹槽形状；在金属接头的尾端设有校正孔，其尾端的外圆周面为3°-10°锥角的坡度斜面。

所述的金属接头的抗拔脱连接部分设有的锥形孔的内表面可以呈波纹形、沟槽形或三角槽形。

所述的外连接件为活套法兰盘，该活套法兰盘通过卡簧套装在金属接头的外连接部分。

所述的外连接件为固定法兰盘，该固定法兰盘可与金属接头的外连接部分加工或者焊接为一体结构，在固定法兰盘的外端面上设有密封环槽。

本实用新型与已有技术相比，具有以下优点和积极效果：

1、本胶管总成采用了新材料、新工艺、新设备进行生产制造，优化了产品结构，是目前国内大口径、高压力胶管的一次新的突破。

2、耐介质性能好：为应对胶管长期接触液压油和新型环保液压油的介质腐蚀，已对胶管的内胶层进行了耐介质配方优化验证，确保了胶管的耐介质要求，在高压密闭的工作情况下，减小其被介质溶胀和油气渗透，达到零泄漏要求。

3、弯曲柔韧性适宜：对胶管的承压骨架层进行了改进设计，采用高强力钢丝绳为骨架材料、多层交叉缠绕的结构设计，赋予胶管以适宜的柔曲性能、极高的承压能力。层间钢丝帘线的大角度缠绕保证了胶管在高压密闭状态下产生极小的变形量，压力变化影响小，抗脉冲能力高，保证了胶管在使用中的长度变化符合使用要求。

4、耐火耐天候性能好：对胶管外胶层的耐火、耐天候老化进行了配方研究。作为外防护层，采用新型阻燃材料与配方结构，使胶料的难燃性能达到产品要求，其物理性能和耐天候适应需求，赋予胶管以优良的保护作用，使产品在海洋环境中的耐火、耐天候老化性能得到保证。

5、隔热阻燃性能好：在结构上增加了隔热层，有效地减缓了胶管在环境意外着火时的热传导，使胶管的隔热阻燃性能达到了检测要求，胶管耐火性能符合LLOYDS标准OD1000/499中的700℃*30分钟不泄漏要求。

6、抗拔脱性能好：由于胶管的承压高、口径大，需要极高的连接能力，采用的连接树脂也须高强力、低收缩耐热才能达到抗拔脱要求，因此在金属接头与胶管的连接及密封部分采用浇灌式接头、密封胶和树脂浇灌的新工艺技术，使二者的配合连接更加具备超强的抗拔脱能力、牢固可靠、安全稳定的特点。

7、本胶管总成不仅可以应用于在深海作业的飘浮型海洋钻井平台，还可以应用于其他行业成为有耐火要求的液压输送胶管。本胶管总成用于海洋钻井平台实现液压支撑连接时，能使海洋钻井平台在工作时具有液压支撑稳定可靠、操作控制简易敏捷等特点。

四、附图说明：

图1为实用新型耐火液压胶管总成的外形结构示意图

图2为图1中管体的B-B剖视图

图3为图2中的管体的详细结构示意图

图4为图1中的管体端部与金属接头相配合的A-A剖视图

图5为图4中管体端部的结构示意图

图6为金属接头的另一种结构示意图

图中各部件的标号为：

1活套法兰盘，2金属接头的外连接部分，3金属接头，4管体，5螺旋内衬套，6耐介质层，7承压骨架层，8隔热层，9阻燃层，10第一布层，11内胶层，12第二布层，13钢丝绳层，14中胶层，15捆扎钢丝帘线层，16第三布层，17捆扎钢丝绳层，18中胶层，19第四布层，20钢丝帘线层，21耐火外胶层，22卡簧，23密封胶层，24小注胶孔，25连接树脂，26、27大注胶孔，28校正孔，29造坡中胶层，30造坡胶布层，31造坡捆扎钢丝绳层，32金属接头的密封部分，33扩张套，34、36管体端部的抗拔脱连接部分，35、37金属接头的抗拔脱连接部分，38锥形螺旋套，39管体端部的密封部分，40管体端部的过渡连接部分，3-1固定法兰盘，3-2密封环槽

五、具体实施方式：

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细地说明。

由图1可知，本实用新型包括管体4和两个金属接头3；其中：

(1)管体的结构，参照图2、图3。

根据管体4各构成部分所起的作用不同进行划分，大致是以下几层结构：从内到外依次是螺旋内衬套5、耐介质层6、承压骨架层7、隔热层8和阻燃层9，上述各层之间通过硫化相互交联成一体结构；其中：

管体的最里面为螺旋内衬套5。该螺旋内衬套可以由不锈钢或者碳钢材料制成，其为管体形成内支撑。在管体端部的内腔中设有扩张套33，其可与螺旋内衬套5焊接在一起。

在螺旋内衬套5的外表面上紧密地包覆缠绕有耐介质层6。该耐介质层包括硫化交联在一起的第一布层10、内胶层11和第二布层12；第一布层为1-5层，内胶层为2-10mm，第二布层为1-5层，内胶层选用优质合成橡胶为配方主体，符合在高压密闭情况下的耐介质要求。

在耐介质层6的外表面上硫化交联有承压骨架层7。该承压骨架层7包括钢丝绳层13、中胶层14，在最内钢丝绳层的内表面、最外的钢丝绳层的外表面及相邻的两层钢丝绳层之间均粘结有中胶层14。中胶层为3-9层；钢丝绳层为2-8层，选用直径为ф2mm-ф6mm的高强力钢丝绳为骨架材料，多层交叉缠绕，赋予胶管优良的弯曲柔韧性能、极高的承压能力。

在承压骨架层7中还可以设有捆扎钢丝帘线层15，并且捆扎钢丝帘线层需要包含在中胶层中。该捆扎钢丝帘线层为2-6层，是由直径为ф1mm-ф4mm的捆扎钢丝帘线进行大角度缠绕而成，其作用是能够稳定管体的长度变化，使其在高压密闭的条件下变形量极小。

在承压骨架层7的外表面上硫化交联有隔热层8。该隔热层包括第三布层16、捆扎钢丝绳层17、中胶层18、第四布层19，在上述中胶层中包含有捆扎钢丝绳层。第三、四布层16、19分别为2-10层，中胶层18为2-10mm。在意外着火的情况下，隔热层8能及时有效地阻止热能传递，延长胶管在火灾情况下的正常工作时间，从而保证海洋钻井平台的安全平稳性。

在隔热层8的外表面上硫化交联有阻燃层9。该阻燃层9包括钢丝帘线层20、耐火外胶层21，在上述耐火外胶层21中粘结包含有钢丝帘线层20；耐火外胶层为2-10mm。阻燃层9极大地提高了胶管在意外着火环境中的难燃能力和耐天候老化能力。

上述所有布层的表面上都要附带有橡胶，这样便于管体的各层之间通过硫化相互交联成一体结构。

(2)管体端部的结构，参照图4、图5。

两个管体端部的结构相同。根据管体端部与金属接头3形成配合连接时，各部分结构所起的不同作用，可将管体端部沿轴向划分为三部分结构：密封部分39、抗拔脱连接部分34、36、过渡连接部分40；其中：

管体端部的密封部分：其结构包括扩张套33、粘结在扩张套上的密封胶层23；其外圆周面呈多层柱形台阶形状，是由扩张套33的端部、粘结在扩张套上的密封胶层23、锥形螺旋套38的端部构成的。

管体端部的抗拔脱连接部分：其外形呈多段连续的外径不同的锥形台阶形状。也就是说，在相邻的两段锥形台阶中，靠近管体端部的一段台阶34的外径比远离管体端部的另一段台阶36的外径要小；而在同一段锥形台阶中，靠近管体端部的一端的外径要大于远离管体端部的另一端的外径。

由图5可知，本实施例中的抗拔脱连接部分只分两段，其中：一段锥形台阶36的结构从内到外依次是由螺旋内衬套5、耐介质层6、锥形螺旋套38和钢丝绳层13构成，上述钢丝绳层为四层；另一段锥形台阶34的结构只是比上一段台阶36的结构减少了两层钢丝绳，其它结构相同；这样不仅是为了减小其外径，而且还要保证管体端部具有足够的强度。锥形螺旋套38的作用：由于锥形螺旋套38靠近管体端部的一端为外径较大的一端，因此可使管体端部抗拔脱连接部分的外圆周面带有锥度，从而使柱形台阶变成了锥形台阶。

管体端部的过渡连接部分：其结构是在上述管体结构的基础上去掉了隔热层8和阻燃层9，其它结构相同。为了使管体端部与金属接头之间能够形成更好地过渡连接，需要在管体端部的过渡连接部分40设有造坡层；该造坡层包括造坡中胶层29、造坡胶布层30、造坡捆扎钢丝绳层31。

(3)金属接头的结构：参照图4和图6。

由图4可知，金属接头3包括密封部分32、抗拔脱连接部分35、37和外连接部分2，这是根据其与管体端部进行配合连接时，各部分结构所起的不同作用沿轴向来划分的，其中：

该金属接头的密封部分32位于中部，其内圆周面为多层柱形台阶孔，并可与管体上的扩张套33的端部、锥形螺旋套38的端部形成紧密的止口连接，还可与密封胶层23相配合。该密封部分在与上述台阶孔相对应的部位设有2-8个在同一圆周上均匀分布的小注胶孔24，本实施例中为6个。

该金属接头的抗拔脱连接部分35、37位于尾部，其内腔为多段连续的内径不同的锥形孔，本实施例中为2段，该锥形孔的锥角为1°-3°。在上述两段锥形孔中，靠近尾端即胶管插入端的锥形孔37的内径大于远离尾端的锥形孔35的内径；但在同一段锥形孔中，靠近尾端的孔径小于远离尾端的孔径；每段锥形孔的内圆周表面呈沿圆周方向排列的多个环形凹槽形状，可以是波纹形、沟槽形、三角槽形中的任意一种。该抗拔脱连接部分35、37在与每段锥形孔相对应的部位分别设有1-2个大注胶孔26、27。

该抗拔脱连接部分尾端的外圆周面为锥角为3°-10°的坡度斜面，成为与管体连接时的过渡部分，这种结构便于与胶管进行更好的过渡连接；在上述尾端还设有3-8个在同一圆周上均匀分布的校正孔28，本实施例中为4个，起调整偏心作用。

该金属接头的外连接部分2位于头部，其上设有外连接件。由图4可知，该外连接件可以是活套法兰盘1，该外连接部分的外圆周面上设有环形凹槽，活套法兰盘的内圆周面上也设有环形凹槽，卡簧22正好同时与两个环形凹槽相配合，并将二者配合连接在一起。

由图6可知，该外连接件也可以是固定法兰盘3-1，在固定法兰盘的外端面上设有密封环槽3-2。该固定法兰盘与金属接头的外连接部分可一体加工为整体结构，或者是将固定法兰盘焊接在金属接头的外连接部分。本实施例中金属接头的其它结构与图4中的金属接头的结构相同。

(4)管体端部与金属接头的连接结构，参照图4。

先将管体端部插入金属接头3中，并使管体端部的密封部分39及抗拔脱连接部分34、36，分别与金属接头的密封部分32及抗拔脱连接部分35、37形成配合连接；然后再通过小注胶孔24向二者的密封部分之间的配合间隙中注入密封胶，通过大注胶孔26、27向二者的抗拔脱连接部分之间的配合间隙中注入连接树脂25，从而使二者之间不仅达到需要的密封性能，而且能够实现耐温树脂高温固化后的高强力连接。在完成注胶任务后，需用螺钉把上述大注胶孔26、27、小注胶孔24和校正孔28全部封住。

然后，还需要在管体端部的过渡连接部分40设置造坡层，以完成与金属接头尾端的坡度斜面的过渡连接。

最后在上述造坡层、金属接头中部及尾部的外圆周面上包缠粘结上隔热层8、阻燃层9。

通常管体内径为ф51mm-ф305mm，目前海洋钻井平台上常用的耐火液压胶管的管体内径为ф152mm和ф207mm两种规格；管体的最大外径为ф305mm，金属接头的最大外径为ф350mm；工作压力为21Mpa。

将金属接头的内腔设计成与胶管端部的外形相似的结构，是为了二者之间能够形成适宜的配合连接，保证管体4与金属接头3之间能够形成牢固稳定、安全可靠的连接关系。管体内径与金属接头内径之间的一致性，可以消除蜗流现象，提高输送量。对于不同的压力要求，可以调整金属接头的内径、胶管端部的外径以及二者之间的连接长度。

Claims (10)

1、用于海洋钻井平台的耐火液压胶管总成，其特征在于：

a、包括管体(4)、金属接头(3)；

b、该金属接头的密封部分(32)与管体端部的密封部分(39)相配合，在二者密封部分形成的配合间隙中充注有密封胶；

c、该金属接头的抗拔脱连接部分(35)、(37)与管体端部的抗拔脱连接部分(34)、(36)相配合，在二者抗拔脱连接部分形成的配合间隙中充注有连接树脂(25)；

d、在管体端部的过渡连接部分(40)设有造坡层，在上述造坡层以及金属接头的外圆周面上包覆缠绕有隔热层(8)、阻燃层(9)；在金属接头的外连接部分(2)设有外连接件。

2、根据权利要求1所述的用于海洋钻井平台的耐火液压胶管总成，其特征在于所述的管体(4)从内到外依次包括螺旋内衬套(5)、耐介质层(6)、承压骨架层(7)、隔热层(8)和阻燃层(9)，上述各层硫化交联为一体结构。

3、根据权利要求2所述的用于海洋钻井平台的耐火液压胶管总成，其特征在于所述的耐介质层(6)包括第一布层(10)、内胶层(11)和第二布层(12)；所述的承压骨架层(7)包括钢丝绳层(13)、包含在中胶层(14)的捆扎钢丝帘线层(15)；所述的隔热层(8)包括第三布层(16)、包含有捆扎钢丝绳层(17)的中胶层(18)、第四布层(19)；所述的阻燃层(9)为包含有钢丝帘线层(20)的耐火外胶层(21)；上述各层相互硫化交联为一体结构。

4、根据权利要求3所述的用于海洋钻井平台的耐火液压胶管总成，其特征在于所述的耐介质层(6)中的第一布层(10)为1-5层，内胶层(11)为2-10mm，第二布层(12)为1-5层；所述的承压骨架层(7)中的捆扎钢丝帘线层(15)为2-6层，直径为ф1mm-ф4mm；中胶层(14)为3-9层；钢丝绳层(13)为2-8层，直径为ф2mm-ф6mm；所述的隔热层(8)中的第三布层(16)、第四布层(19)分别为2-10层，中胶层(18)为2-10mm；所述的阻燃层(9)中的耐火外胶层(21)为2-10mm。

5、根据权利要求1所述的用于海洋钻井平台的耐火液压胶管总成，其特征在于所述的造坡层包括造坡中胶层(29)、造坡胶布层(30)、造坡捆扎钢丝绳层(31)。

6、根据权利要求1至5中的任一项所述的用于海洋钻井平台的耐火液压胶管总成，其特征在于所述的管体端部的密封部分为多层柱形台阶；所述的管体端部的抗拔脱连接部分为多段连续的外径不同的锥形台阶；在相邻的两段锥形台阶中，靠近管体端部的一段台阶(34)的外径比远离管体端部的另一段台阶(36)的外径要小；而在同一段锥形台阶中，靠近管体端部的一端的外径要大于远离管体端部的另一端的外径。

7、根据权利要求6所述的用于海洋钻井平台的耐火液压胶管总成，其特征在于所述的金属接头的密封部分(32)为多层柱形台阶孔，其在与上述台阶孔相对应的部位还设有小注胶孔(24)；所述的金属接头抗拔脱连接部分(35)、(37)为多段连续的内径不同的锥形孔，其在与上述锥形孔相对应的部位设有大注胶孔(26)、(27)；在相邻的两段锥形孔(35)、(37)中，靠近尾端的锥形孔(37)的内径大于远离尾端的锥形孔(35)的内径；而在同一段锥形孔中，靠近尾端的一端的孔径小于远离尾端的另一端的孔径；该锥形孔的锥角为1°-3°，其内表面呈沿圆周方向排列的多个环形凹槽形状；在金属接头的尾端设有校正孔(28)，其尾端的外圆周面为3°-10°锥角的坡度斜面。

8、根据权利要求7所述的用于海洋钻井平台的耐火液压胶管总成，其特征在于所述的金属接头的抗拔脱连接部分设有的锥形孔的内表面可以呈波纹形、沟槽形或三角槽形。

9、根据权利要求8所述的用于海洋钻井平台的耐火液压胶管总成，其特征在于所述的外连接件为活套法兰盘(1)，该活套法兰盘(1)通过卡簧(22)套装在金属接头的外连接部分。

10、根据权利要求8所述的用于海洋钻井平台的耐火液压胶管总成，其特征在于所述的外连接件为固定法兰盘(3-1)，该固定法兰盘(3-1)可与金属接头的外连接部分加工或者焊接为一体结构，在固定法兰盘的外端面上设有密封环槽(3-2)。

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