CN204623783U - 自封闭式封隔器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自封闭式封隔器，应用于海上钻井平台中桩与套筒的环形间隙的密封，其设置于套筒和桩之间，其关键在于：包括与套筒同轴且设置在其内侧底部的橡胶套，橡胶套底部借助底部固定装置与套筒密封连接并与橡胶套与套筒间的间隙形成水泥浆容置腔、顶部借助顶部固定装置与套筒连接并设有灌浆口。本实用新型的有益效果是：仅有橡胶套及相应的固定装置实现自动密闭，结构简单，容易制造、成本低；具有主动式封隔器的安全系数高，被动式封隔器安装简单，不需要管线和动力系统等优点。

Description

自封闭式封隔器

技术领域

本实用新型属于海上固定式平台用封隔器技术领域，具体为一种自封闭式封隔器。

背景技术

参看附图8，海上固定式平台一般是由上部组块15和下部导管架17组成。导管架17与海底19的固定一般是通过安置在导管架17主腿底部的套筒1与穿过套筒1并打入海底19的钢桩18之间的固定连接来完成的。而套筒1内径和桩18外径之间的固定是通过水泥灌浆的形式来达到的。

海上用水下封隔器的主要功能是在打桩完毕后灌浆时，在套筒1底部封堵环形套筒1内侧与桩18外径之间的空间，防止水泥浆流出。对于软土海床，需要封隔器自身或配套的装置用来防止海底的泥巴进入桩18外径和套筒1之间的环形空间，保证水泥浆不被污染。

目前，海上用的水下封隔器按工作类型分为主动式封隔器和被动式封隔器。主动式封隔器主要有一种产品-气胀式封隔器，参看附图9，气胀式封隔器的优点是：在打柱过程中气胀式封隔器的内表面不与柱的外表面接触；不受水泥浆重量（灌浆高度）和水深的限制；能够允许桩18的反向运动（当导管架17进行调平作业时）和桩18的适度偏心；可以经受打桩时的振动和桩18在下桩过程中由于海上吊机垂向运动而引起的桩18的冲击荷载。缺点是系统复杂，需要配备动力站、液压管线、ROV（水下机器人）应急接口。一旦管线损坏需要ROV水下连接软管；陆地安装调试工作量大和费用高，海上操作复杂；有残留的五金件消耗阳极，管线的存在危害潜水员水下操作；造价高（通常比被动式封隔器价格要高出几倍）。

被动式封隔器主要有机械式封隔器和Crux封隔器（参见附图10）。被动式封隔器的优点是：不需要管线、动力系统，阀门安装和水下ROV备用系统；不需要陆地调试和海上操作，同时起到阻挡泥巴进入环形空间的作用（隔离器的作用）；没有残留的五金件消耗阳极，没有危害潜水员水下操作的各种管线和阀门；价格便宜。缺点主要有：应用水深受限制（特别是机械式封隔器）；桩18快速下落，有可能造成封隔器破坏、失效。

基于上述理由，有必要设计一种水下封隔器，兼具主动式封隔器和被动式封隔器的优点，而且达到结构简单、密封效果好、成本低的目的。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种自封闭式封隔器，在套筒的内侧直接设置橡胶筒，在橡胶筒与套筒间的空容置腔中灌注水泥浆时，由于水泥浆的比重比海水重而使得橡胶筒底部伸长并向桩侧扩张，并且还受到底部安置的环形底托板的限制从而起到密封作用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种自封闭式封隔器，位于套筒和桩之间，其关键在于：包括与套筒同轴且设置在其内侧底部的橡胶套，橡胶套底部借助底部固定装置与套筒密封连接并与橡胶套与套筒间的间隙形成水泥浆容置腔、顶部借助顶部固定装置与套筒连接并设有灌浆口。

 上述技术方案中：橡胶套的底部向套筒折弯或沿其径向向套筒突出，折弯部或突出部借助底部固定装置与套筒密封固定；在橡胶套的顶部设有连接条，所述连接条沿橡胶套的周向均匀设置至少4组，所述连接条借助顶部固定装置固定在套筒内侧形成橡胶套顶部与套筒的连接结构；在橡胶套外侧沿轴向设置多组环形带骨架材料条带，所述骨架为高分子或金属骨架；橡胶套中间段的内径小于桩的直径，在橡胶套内侧周面设置有降低摩擦系数的高分子涂层；在所述橡胶套的底部下端设有固定在套筒上的环形底托板。

本实用新型的设计原理是利用水泥浆容置腔内外压差变化当向水泥浆容置腔中灌注水泥浆时，当水泥浆容置腔中压力（随着水泥柱的高度而增加）大于外部水压力时，橡胶筒自动向侧向和底部扩张，直至将桩与套筒间的环形间隙密封。随着这种压力差的增加（水泥柱的高度的增加），套筒间的环形间隙密封效果会得到进一步改善。

本实用新型的有益效果是：用橡胶套及相应的固定装置实现自动密封，而且密封能力随着灌入水泥浆柱高度的增加而变大；其可以直接安装在钢桩护套上，能够节省钢材；结构设计充分考虑了封隔器的使用环境，具有主动式封隔器的安全系数高的优点；同时安装工序简单，不需要管线和动力系统，不需要安装后调试工序等优点。

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1是本实用新型的立体示意图；

图2是本实用新型实施例一的结构示意图；

图3是图2中底部固定装置的结构示意图；

图4是图2中底部固定装置的另一结构示意图；

图5是本实用新型实施例二的结构示意图；

图6是图5中底部固定装置的结构示意图；

图7是本实用新型中顶部固定装置的结构示意图；

图8是海上固定式平台的结构示意图；

图9是气胀式封隔器的结构示意图；

图10是Crux封隔器的结构示意图。

在附图中：1是套筒，2是橡胶套，3是灌浆口，4是压板，5是连接螺栓，6是连接条，7是间隙块，8是压块，9是压紧螺栓，10是灌浆通道，11是环形底托板，12是压紧板，13是连接板，14是折弯条，15是组块，16 是水线面，17 是导管架，18 是桩，19 是海底。

具体实施方式

实施例一：参看附图1，一种自封闭式封隔器，位于套筒1和桩18之间，其关键在于：包括与套筒1同轴且设置在其内侧底部的橡胶套2，橡胶套2底部借助底部固定装置与套筒1密封连接并与橡胶套2与套筒1间的间隙形成水泥浆容置腔、顶部借助顶部固定装置与套筒1连接并设有灌浆口3。

参看附图2和图3，橡胶套2的底部向套筒1折弯，折弯部借助底部固定装置与套筒1形成密封固定结构。橡胶套2的折弯部即形成橡胶套2与套筒1的间隙，进而形成水泥浆容置腔。

 橡胶套2中间段的内径小于桩18的直径，在橡胶套2内侧周面设置有降低摩擦系数的高分子涂层。此设计使得橡胶套2的中间段紧密贴在桩18的外表面，使得灌注水泥浆时，水泥浆能完全流入水泥浆容置腔中。而高分子涂层的设置能够将桩18在打桩工作时对橡胶套2的磨损降低到最小。

 参看附图3，底部固定装置是设在橡胶套2底部内侧的压板4及贯穿压板4和橡胶套2的折弯部并与套筒1连接的连接螺栓5。

 参看附图4，底部固定装置还可以是包括设置在套筒1底部内侧的连接板13、位于在橡胶套2底部内侧的压板4及贯穿压板4和橡胶套2的折弯部并与连接板13连接的连接螺栓5。

进一步的，底部固定装置还可以是包括设置在套筒1底部内侧的带有凹槽的连接板13、位于橡胶套2底部内侧的压板4及贯穿压板4和橡胶套2的折弯部并与连接板13中凹槽中的螺纹孔连接的连接螺栓5。压板4为L形，其折弯处向套筒1延伸并位于连接板13下方，在套筒1的内侧设有与折弯处形成迷宫式压紧结构的折弯条14。这样的设计比图3的底部固定装置的稳定性更好，形成第二层密封结构。

本实用新型在具体实施时：当打桩完毕后灌浆时，向套筒1与桩的环形间隙中注入水泥浆，水泥浆从灌浆口3和灌浆通道10进入水泥浆容置腔中。水泥浆容置腔中的压力大于外部的压力时，橡胶套2向外扩张，自动实现密封桩18与套筒1之间的环形空间的目的。

参看附图5和6，与实施例一不同的是橡胶套2的底部沿其径向向套筒1突出，突出部借助底部固定装置与套筒1密封固定。固定装置的结构与实施例一中的相同。

参看附图7，上述实施例中，在橡胶套2的顶部设有连接条6，所述连接条6沿橡胶套2的周向均匀设置至少4组，所述连接条6借助顶部固定装置固定在套筒1内侧形成橡胶套2顶部与套筒1的连接结构。连接条6可以是与橡胶套2一体的，也可以是固定在橡胶套2上的。与橡胶套2的底部的固定方式不同，连接条6是被压紧在套筒1上。连接条6间隔固定在套筒1的间隙块7的两侧，所述顶部固定装置包括设在套筒1内侧的压块8、压紧板12及压紧螺栓9，所述压紧螺栓9贯穿压紧板12与压块8配合形成连接条压紧固定结构。在连接条6的自由端设有凸出部，以防止连接条6从顶部固定装置中脱出。灌浆口3是相邻连接条6与套筒1固定形成的橡胶套2与套筒1间的缺口。

 为保证橡胶套2的强度，在橡胶套2外侧沿轴向设置多组环形带骨架材料条带，骨架为高分子或金属骨架。

 为防止桩18下降时与灌浆口3的边缘发生干涉，所述灌浆口3的边缘与套筒1的垂直距离与橡胶套1壁厚之和小于间隙块7的厚度。

  为防止橡胶套2的下部过度扩张和强制性使橡胶套2的底部向桩18表面扩张，在所述橡胶套2的下端设有固定在套筒1上的环形底托板11。

  为进一步加强水泥浆进入水泥浆容置腔的速度，在间隙块7上设有连通水泥浆容置腔的灌浆通道10。

Claims (15)

1.一种自封闭式封隔器，位于套筒（1）和桩（18）之间，其特征在于：包括与套筒（1）同轴且设置在其内侧底部的橡胶套（2），橡胶套（2）底部借助底部固定装置与套筒（1）密封连接并与橡胶套（2）与套筒（1）间的间隙形成水泥浆容置腔、顶部借助顶部固定装置与套筒（1）连接并设有灌浆口（3）。

2.根据权利要求1所述的自封闭式封隔器，其特征在于：所述橡胶套（2）的底部向套筒（1）折弯，折弯部借助底部固定装置与套筒（1）形成密封固定。

3.根据权利要求1所述的自封闭式封隔器，其特征在于：所述橡胶套（2）的底部沿其径向向套筒（1）突出，突出部借助底部固定装置与套筒（1）形成密封固定。

4.根据权利要求1所述的自封闭式封隔器，其特征在于：在橡胶套（2）的顶部设有连接条（6），所述连接条（6）沿橡胶套（2）的周向均匀设置至少4组；所述连接条（6）借助顶部固定装置固定在套筒（1）内侧形成橡胶套（2）顶部与套筒（1）的连接结构。

5.根据权利要求4所述的自封闭式封隔器，其特征在于：所述连接条（6）间隔固定在套筒（1）的间隙块（7）下部的两侧，所述顶部固定装置包括设在套筒（1）内侧的压块（8）、压紧板（12）及压紧螺栓（9），所述压紧螺栓（9）贯穿压紧板（12）与压块（8）配合形成连接条压紧固定结构。

6.根据权利要求4所述的自封闭式封隔器，其特征在于：在所述连接条（6）的自由端设有凸出部。

7.根据权利要求4所述的自封闭式封隔器，其特征在于：所述灌浆口（3）是相邻连接条（6）与套筒（1）固定形成的橡胶套（2）与套筒（1）间的缺口。

8.根据权利要求1所述的自封闭式封隔器，其特征在于：在橡胶套（2）外侧沿轴向设置多组环形带骨架材料条带，所述骨架为高分子或金属骨架。

9.根据权利要求1所述的自封闭式封隔器，其特征在于：橡胶套（2）中间段的内径小于桩（18）的直径，在橡胶套（2）内侧周面设置有降低摩擦系数的高分子涂层。

10.根据权利要求1所述的自封闭式封隔器，其特征在于：所述灌浆口（3）的边缘与套筒（1）的垂直距离与橡胶套（1）壁厚之和小于间隙块（7）的厚度。

11.根据权利要求1所述的自封闭式封隔器，其特征在于：在所述橡胶套（2）的底端下部设有固定在套筒（1）上的环形底托板（11）。

12.根据权利要求1-11任一项所述的自封闭式封隔器，其特征在于：所述底部固定装置是设在橡胶套（2）底部内侧的压板（4）及贯穿压板（4）和橡胶套（2）并与套筒（1）连接的连接螺栓（5）。

13.根据权利要求1-11任一项所述的自封闭式封隔器，其特征在于：所述底部固定装置包括设置在套筒（1）底部内侧的连接板（13）、位于在橡胶套（2）底部内侧的压板（4）及贯穿压板（4）和橡胶套（2）并与连接板（13）连接的连接螺栓（5）。

14.根据权利要求1-11任一项所述的自封闭式封隔器，其特征在于：所述底部固定装置包括设置在套筒（1）底部内侧的带有凹槽的连接板（13）、位于橡胶套（2）底部内侧的压板（4）及贯穿压板（4）和橡胶套（2）并与连接板（13）凹槽中的螺纹孔连接的连接螺栓（5）。

15.根据权利要求14所述的自封闭式封隔器，其特征在于：所述压板（4）为L形，其折弯处向套筒（1）延伸并位于连接板（13）下方，在套筒（1）的内侧设有与折弯处形成迷宫式压紧结构的折弯条（14）。