本發(fā)明涉及一種海洋工程領(lǐng)域油氣輸送管道發(fā)生泄漏時(shí)用的堵漏裝置，特別是涉及一種油氣危險(xiǎn)區(qū)域高壓工藝管道不停輸工況下的液壓快速堵漏裝置及其堵漏方法。

背景技術(shù)：
海上油氣田開發(fā)中，油氣井采出液、合格原油、伴生氣等帶壓油氣介質(zhì)廣泛采用管道的方式進(jìn)行輸送，由于管道本身制造工藝的缺陷及輸送流體時(shí)介質(zhì)腐蝕等因素，導(dǎo)致管道難免會(huì)發(fā)生各種形式的泄漏，由此引發(fā)油氣資源浪費(fèi)、海水污染、火災(zāi)和爆炸、關(guān)井停產(chǎn)、甚至危及平臺(tái)有限區(qū)域內(nèi)人身安全等一系列問題和嚴(yán)重后果。帶壓油氣輸送管道，尤其是平臺(tái)特殊工況下的高壓工藝管道快速堵漏是海上油氣管輸作業(yè)安全運(yùn)行的重要保障，同時(shí)由于高壓不停輸堵漏所產(chǎn)生的成本不僅包括堵漏裝置及人力和物力費(fèi)用，而且還包含堵漏作業(yè)過程中泄漏油氣的成本，由此利用海上平臺(tái)有限資源對(duì)快速堵漏技術(shù)進(jìn)行研究將具有重要意義。帶壓快速堵漏的方式和途徑有多種，目前國內(nèi)外常用的快速堵漏技術(shù)可以歸納為：1)鋼帶捆扎技術(shù)，其產(chǎn)品定型無需預(yù)制，對(duì)泄漏區(qū)域管線的現(xiàn)場應(yīng)變能力較強(qiáng)，但僅靠鋼帶拉緊所產(chǎn)生的作用力難以滿足高壓工藝管道的流體輸送要求；2)低壓粘補(bǔ)技術(shù)，同樣只適用于較低壓力工況的堵漏，并且現(xiàn)有的各種膠粘劑均不易直接進(jìn)行帶壓粘補(bǔ)，而需要一種導(dǎo)流裝置來實(shí)現(xiàn)帶壓粘補(bǔ)，現(xiàn)場操作不方便；3)注劑式技術(shù)，如環(huán)氧樹脂等，可用于壓力大于2MPa的油氣泄漏，但易對(duì)工藝管道的管體產(chǎn)生沖擊破壞，且注劑設(shè)備本身復(fù)雜龐大，現(xiàn)場材料制作和操作工藝復(fù)雜，不利于海上平臺(tái)管道的快速堵漏；4)堵焊技術(shù)，在工藝管道的泄漏點(diǎn)處先采用打木塞的方式進(jìn)行前期堵漏，再采用電焊進(jìn)行修補(bǔ)，雖然可以實(shí)現(xiàn)堵漏，但是施工不方便，堵漏時(shí)間較長，且施焊方式本身并不適用于海上平臺(tái)油氣危險(xiǎn)區(qū)域的堵漏作業(yè)。綜上所述，現(xiàn)有的快速堵漏技術(shù)在海上平臺(tái)特定場合施工中存在諸多的問題，一部分快速堵漏技術(shù)是由于技術(shù)本身適用范圍的限制，限制了在油氣危險(xiǎn)區(qū)域和高壓工藝管道上的推廣應(yīng)用，另一部分快速堵漏技術(shù)是由于堵漏工藝復(fù)雜且速度慢，達(dá)不到快速堵漏的要求。為此依托現(xiàn)有可行性技術(shù)的基礎(chǔ)上，從施工成本、平臺(tái)有限資源利用、作業(yè)時(shí)間和勞動(dòng)強(qiáng)度、危險(xiǎn)區(qū)域作業(yè)要求等多方面加以考慮，設(shè)計(jì)出適用高壓工藝管道泄露的快速堵漏裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有帶壓油氣輸送管道快速堵漏技術(shù)存在的缺陷和不足，本發(fā)明的目的是提供一種適合海上平臺(tái)高壓工藝管道泄漏用的液壓模式快速堵漏裝置。該液壓快速堵漏裝置采用金屬墊片和○型環(huán)雙重密封技術(shù)，并依據(jù)液壓軸向和周向推進(jìn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高壓工藝管道的快速夾緊和堵漏，具備操作簡便、施工成本低、堵漏時(shí)間短、作業(yè)強(qiáng)度低等特點(diǎn)，尤其適用于海上平臺(tái)油氣危險(xiǎn)區(qū)域下高壓工藝管道不停輸作業(yè)的快速堵漏要求。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是開發(fā)一種海上平臺(tái)高壓工藝管道液壓快速堵漏裝置，主要由推進(jìn)夾緊器、液壓軸向推進(jìn)系統(tǒng)、墊片密封器、液壓周向推進(jìn)系統(tǒng)和堵漏器幾部分組成。堵漏作業(yè)中，推進(jìn)夾緊器通過上下卡瓦、螺旋軸和球形墊片快速夾緊于高壓工藝管道泄漏點(diǎn)的一側(cè)，然后墊片密封器和堵漏器通過液壓周向推進(jìn)系統(tǒng)快速夾緊高壓工藝管道，并經(jīng)墊片密封器的鎖緊體實(shí)現(xiàn)鎖緊，同時(shí)維持液壓周向推進(jìn)系統(tǒng)的推力，依靠液壓軸向推進(jìn)系統(tǒng)將堵漏器和墊片密封器軸向推進(jìn)，直至○型環(huán)的幾何中心與泄漏點(diǎn)的中心近似重合，然后快速旋緊堵漏器的各夾緊螺柱，依靠堵漏本體所傳遞的夾緊壓力，○型環(huán)產(chǎn)生變形并與高壓工藝管道外環(huán)面形成○型環(huán)密封，接著旋緊墊片密封器的調(diào)節(jié)螺柱，依靠調(diào)節(jié)環(huán)和推進(jìn)環(huán)所傳遞的推力，金屬墊片軸向移動(dòng)并逐步與高壓工藝管道貼合后產(chǎn)生變形，形成金屬墊片密封，達(dá)到止住流體繼續(xù)泄漏的目的。推進(jìn)夾緊器采用上下剖分式卡瓦結(jié)構(gòu)和滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)，作為液壓軸向推進(jìn)系統(tǒng)液壓缸沿軸向推進(jìn)的支點(diǎn)，它包括上下卡瓦、轉(zhuǎn)動(dòng)輪、螺旋軸、球形墊片和左支座。轉(zhuǎn)動(dòng)輪采用輪輻式結(jié)構(gòu)，用來實(shí)現(xiàn)螺旋軸的快速螺旋傳動(dòng)，它由轉(zhuǎn)動(dòng)手柄和轉(zhuǎn)動(dòng)手輪組成，通體鍍鉻處理，柱形轉(zhuǎn)動(dòng)手柄通過其下端的螺紋與轉(zhuǎn)動(dòng)手輪的輪緣進(jìn)行聯(lián)接，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪的輪緣采用圓形截面的環(huán)體，并通過沿圓周方向均勻布置的輪輻與輪轂進(jìn)行聯(lián)接，輪轂采用厚壁筒結(jié)構(gòu)，中間設(shè)置方形通孔，與貫穿其中的螺旋軸方徑接頭過盈配合進(jìn)行聯(lián)接。螺旋軸用來傳遞動(dòng)力，并通過傳力軸的軸向運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)上下卡瓦的快速夾緊，它由方徑接頭、傳力軸、球面軸頸和軸頭組成，其材質(zhì)選用中碳結(jié)構(gòu)鋼且整體調(diào)質(zhì)處理，方徑接頭位于螺旋軸的最上端，主體采用方體構(gòu)造，其下連接的傳力軸是螺旋軸的主體；傳力軸通過梯形螺紋實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)和上下卡瓦夾緊后的自鎖，其下端設(shè)置有卸載槽實(shí)現(xiàn)傳力軸和球面軸頸間的連接，卸載槽用來減輕由于傳力軸和球面軸頸端面變化引發(fā)的應(yīng)力集中現(xiàn)象；球面軸頸采用半球體構(gòu)造，其球心位于螺旋軸的軸線上，用于及時(shí)調(diào)整上下卡瓦結(jié)合面不平行時(shí)引發(fā)的偏心現(xiàn)象，球面軸頸上端面的直徑小于傳力軸梯形螺紋的公稱直徑而其下端面的直徑則等于軸頭外環(huán)面的直徑。上下卡瓦均采用兩頭寬中間窄的半圓形筒體結(jié)構(gòu)，并通過螺旋軸實(shí)現(xiàn)推進(jìn)夾緊器與高壓工藝管道間的快速夾緊，上下卡瓦通體噴漆處理。上卡瓦的左端布置有三個(gè)等間距排列的銷軸套，銷軸套中間設(shè)有與銷軸配合的孔眼；下卡瓦的左端設(shè)置兩個(gè)等間距分布的銷軸套，并與上卡瓦的銷軸套依次交錯(cuò)排列，下卡瓦銷軸套中間加工有與上卡瓦銷軸套等徑的孔眼。上下卡瓦的銷軸套與卡瓦本體結(jié)合的部位均焊接有補(bǔ)強(qiáng)板進(jìn)行加強(qiáng)，銷軸分別與上卡瓦銷軸套和下卡瓦銷軸套的孔眼配合，其軸端配置開口銷進(jìn)行固定，從而實(shí)現(xiàn)上卡瓦和下卡瓦間的鉸接。上卡瓦的右端設(shè)有水平布置的上卡板，上卡板中部輔以柱形凸臺(tái)加強(qiáng)其強(qiáng)度和剛度，同時(shí)上卡板和凸臺(tái)的中央部位加工有與傳力軸相匹配的梯形螺紋孔；下卡瓦的右端水平布置有與上卡板同樣大小的下卡板，下卡板的中部加工有拱形槽，拱形槽的槽寬大于傳力軸的外徑，拱形槽的四周沿圓周方向均勻布置有三個(gè)螺釘孔。左支座均勻分布于上下卡瓦的外環(huán)面，共分三組，其中一組位于上卡瓦的正上方，每組左支座均含有兩個(gè)單體的左支托，每個(gè)左支托的規(guī)格尺寸相同，且其寬度均等于上下卡瓦筒體中部的軸向長度，每個(gè)左支托中間的開孔直徑均相等，并分別與各左銷軸配合而實(shí)現(xiàn)上下卡瓦與液壓軸向推進(jìn)系統(tǒng)各液壓缸間的聯(lián)接。球形墊片采用柱形銅板，其中部設(shè)有與下卡板同樣大小的拱形槽，而其下端布置有精密研磨的球面，并與球面軸頸配合；同時(shí)球形墊片拱形槽的四周設(shè)置有與下卡板螺釘孔相匹配的變截面圓形孔眼，并通過螺釘實(shí)現(xiàn)球形墊片在下卡瓦上的定位。推進(jìn)夾緊器的作業(yè)流程為，下卡瓦繞過高壓工藝管道后蓋好上卡瓦，通過轉(zhuǎn)動(dòng)輪旋緊螺旋軸的傳力軸將推進(jìn)夾緊器快速夾緊于高壓工藝管道泄漏點(diǎn)的一側(cè)，同時(shí)通過螺旋軸球面軸頸與球形墊片間的球面配合及時(shí)調(diào)整上下卡瓦結(jié)合面之間產(chǎn)生的偏心。海上平臺(tái)高壓工藝管道液壓快速堵漏裝置包含兩套獨(dú)立的液壓推進(jìn)系統(tǒng)，即液壓軸向推進(jìn)系統(tǒng)和液壓周向推進(jìn)系統(tǒng)，用來提供動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)高壓工藝管道的快速夾緊，以縮短堵漏時(shí)間并降低作業(yè)強(qiáng)度。液壓軸向推進(jìn)系統(tǒng)通過左支座和右支座實(shí)現(xiàn)推進(jìn)夾緊器和墊片密封器間的聯(lián)接，并完成墊片密封器和堵漏器的軸向推進(jìn)和定位，液壓軸向推進(jìn)系統(tǒng)采用沿高壓工藝管道圓周方向均勻分布的三個(gè)獨(dú)立液壓缸，各液壓缸軸向布置；而液壓周向推進(jìn)系統(tǒng)通過上支架實(shí)現(xiàn)墊片密封器和堵漏器前后兩分體部件的合攏，并完成墊片密封器和堵漏器與高壓工藝管道的快速夾緊，液壓周向推進(jìn)系統(tǒng)包括兩個(gè)獨(dú)立的液壓缸，分別徑向布置于堵漏器的兩側(cè)。所有獨(dú)立液壓缸的液壓油均通過主油泵和多路換向閥統(tǒng)一供給和分配，分別實(shí)現(xiàn)軸向推進(jìn)和周向推進(jìn)兩個(gè)功能，以及液壓軸向推進(jìn)系統(tǒng)的自動(dòng)同步軸向推進(jìn)和液壓周向推進(jìn)系統(tǒng)的自動(dòng)同步周向推進(jìn)。所有獨(dú)立的液壓缸均采用活塞式油缸，通過兩端進(jìn)出液壓油口的通油或回油實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)動(dòng)，液壓軸向推進(jìn)系統(tǒng)液壓缸的缸筒通過右銷軸與墊片密封器進(jìn)行固定，其液壓缸的活塞桿通過左銷軸與推進(jìn)夾緊器進(jìn)行錨定，而液壓周向推進(jìn)系統(tǒng)的液壓缸則通過上銷軸與堵漏器錨定在一起，左銷軸與上銷軸的軸端均配置有開口銷加以固定，而右銷軸的軸端加工有螺紋盲孔并配置圓柱頭螺釘進(jìn)行固定。墊片密封器依據(jù)變截面的階梯回轉(zhuǎn)體及鍥形自鎖結(jié)構(gòu)...