一种用于管道排水的机械可变径清管器

技术领域

本发明涉及海油工程技术领域，具体而言，特别是涉及一种用于管道排水的机械可变径清管器。

背景技术

海底油气管道在完成施工后开展油气输送前，需要进行清管、试压和排水干燥惰化等一系列调试工作。海底管道清管和排水干燥惰化过程需要使用清管器，目前工程常用的清管器类型主要有泡沫清管器、皮碗清管器和直板清管器。在海底管道整体内径相同时，常规清管器均可有效对海底管道进行清洁，将气体与管内水分隔良好完成排水作业。然而随着海上边际油气田的开发，越来越多的小型新建油气田接入海上现有油气生产设施，为降低开发成本，高效利用已有设施的管道系统，变径海底管道系统应用普遍增加，随之各式各样的可变径清管器应用增加。

目前涉及管道清洗的可变径清管器较多，专利号为CN107051993A的“一种可变径清管器”解决了现有技术中存在的清管器长度固定，无法适用于不同管径的管道清理工作，在管道发生变径时，需要更换不同的清管器继续工作，成本高，效率低下的技术问题。专利号为CN115921453A的“一种长输原油管道变径清管器”有效降低了原油管道定期清管或内检测清管的发球次数。

然而，目前可变径清管器的结构形式设计多用于管道的智能检测与管道清洁，暂无适用管道排水施工的可变径清管器。管道排水所需的可变径清管器不仅需要具有较强的变径通过能力，同时还需要提供足够的气体密封能力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适用于多种管径的管道排水施工时进行管道清洗的可变径清管器。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于管道排水的机械可变径清管器，包括有主轴，所述主轴的首部至尾部依次设置有高密度聚氨酯导向密封板、第一自动伸缩支撑轮组、第一低密度聚氨酯密封板、第二自动伸缩支撑轮组、高密度聚氨酯密封板和第二低密度聚氨酯密封板，所述高密度聚氨酯导向密封板、高密度聚氨酯密封板、第一低密度聚氨酯密封板和第二低密度聚氨酯密封板均固定套设于主轴，且所述高密度聚氨酯导向密封板和高密度聚氨酯密封板的直径尺寸小于第一低密度聚氨酯密封板和第二低密度聚氨酯密封板的直径尺寸，所述第一自动伸缩支撑轮组和第二自动伸缩支撑轮组连接于主轴且在外力作用下可在主轴径向自由伸缩。

根据本发明优选的一个实施例，所述清管器还包括有拉环，所述拉环固定在主轴的首端。

根据本发明优选的一个实施例，所述清管器还包括有抗撞端头，所述抗撞端头固定于拉环和高密度聚氨酯导向密封板之间的主轴上。

根据本发明优选的一个实施例，所述清管器还包括有尾板或信号发射器，所述尾板或信号发射器通过螺栓连接于所述主轴的末端。

根据本发明优选的一个实施例，所述清管器还包括有磁铁，所述磁铁通过螺栓连接于第二低密度聚氨酯密封板和尾板或信号发射器之间的主轴。

根据本发明优选的一个实施例，所述第一自动伸缩支撑轮组与第二自动伸缩支撑轮组在周向至少包含三个支撑轮且使用同一联动机构。

根据本发明优选的一个实施例，所述第一自动伸缩支撑轮组与第二自动伸缩支撑轮组在所述主轴的周向均匀分布。

根据本发明优选的一个实施例，所述第一自动伸缩支撑轮组与第二自动伸缩支撑轮组通过销轴与所述主轴连接。

根据本发明优选的一个实施例，所述高密度聚氨酯导向密封板、高密度聚氨酯密封板、第一低密度聚氨酯密封板和第二低密度聚氨酯密封板均采用螺栓与主轴连接。

本发明的技术效果在于：

1、本发明一种用于管道排水的机械可变径清管器，在用于海底管道排水施工时，清管器的前端为水，清管器的尾端为气体，持续地向管道内注入气体驱动清管器，第一自动伸缩支撑轮组和第二自动伸缩支撑轮组会根据管道内径的变化自动伸缩贴合管壁，时刻保持清管器的轴线中心与管道的轴线中心保持一致，增强了清管器的通过性，避免了清管器的卡住，第一低密度聚氨酯密封板和第一低密度聚氨酯密封板在小尺寸管道内将被压缩，在大尺寸管内恢复伸展状态，起到了非常良好的气体密封作用，提升了变径海底管道排水效率与效果，进而实现了适用于管道排水施工时进行清管并且可变径的有益效果。

2、本发明一种用于管道排水的机械可变径清管器，结构简单，使用方便，通过自动伸缩支撑轮组实现可变径适应能力，同时对清管器起到支持作用，增加了清管器运行时的稳定性，高密度聚氨酯导向密封板与低密度聚氨酯密封板实现了变径海底管道的气体密封作用，用于隔离清管器前端的水与尾部的气体。机械可变径清管器最大可满足变径率59%的海底管道排水施工。

附图说明

图1是本发明一种用于管道排水的机械可变径清管器的结构示意图。

附图标记：1-拉环；2-抗撞端头；3-高密度聚氨酯导向密封板；4-第一自动伸缩支撑轮组；5-主轴；6-第一低密度聚氨酯密封板；7-第二自动伸缩支撑轮组；8-高密度聚氨酯密封板；9-第二低密度聚氨酯密封板；10-磁铁；11-尾板或信号发射器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对发明的限定。

如图1所示，一种用于管道排水的机械可变径清管器，包括有主轴5，所述主轴5的首部至尾部依次设置有高密度聚氨酯导向密封板3、第一自动伸缩支撑轮组4、第一低密度聚氨酯密封板6、第二自动伸缩支撑轮组7、高密度聚氨酯密封板8和第二低密度聚氨酯密封板9，所述高密度聚氨酯导向密封板3、高密度聚氨酯密封板8、第一低密度聚氨酯密封板6和第二低密度聚氨酯密封板9均固定套设于主轴5，且所述高密度聚氨酯导向密封板3和高密度聚氨酯密封板8的直径尺寸小于第一低密度聚氨酯密封板6和第二低密度聚氨酯密封板9的直径尺寸，所述第一自动伸缩支撑轮组4和第二自动伸缩支撑轮组7连接于主轴5且在外力作用下可在主轴5径向自由伸缩。

在实施例中，上述机械可变径清管器在用于海底管道排水施工时，清管器的前端为水，清管器的尾端为气体，通常为压缩空气或氮气，空压机或制氮机持续的向管道内注入空气或氮气驱动清管器，第一自动伸缩支撑轮组4和第二自动伸缩支撑轮组7会根据管道内径的变化自动伸缩贴合管壁，时刻保持清管器的轴线中心与管道的轴线中心保持一致，增强了清管器的通过性，避免了清管器的卡住，可满足最大变径率59%的海管通过性。大尺寸第一低密度聚氨酯密封板6和大尺寸第二低密度聚氨酯密封板9在小尺寸管道内将被压缩，在大尺寸管内恢复伸展状态，起到了非常良好的气体密封作用，提升了变径海底管道排水效率与效果。

如图1所示，本实施例的一种用于管道排水的机械可变径清管器，包括包括拉环1、抗撞端头2、小尺寸高密度聚氨酯导向密封板3、第一自动伸缩支撑轮组4、主轴5、大尺寸第一低密度聚氨酯密封板6、第二自动伸缩支撑轮组7、小尺寸高密度聚氨酯密封板8、大尺寸第二低密度聚氨酯密封板9、磁铁10及尾板或信号发射器11。第一自动伸缩支撑轮组4与第二自动伸缩支撑轮组7在主轴5的周向均匀分布，可以在外力作用下自由的在主轴5径向方向伸缩，便于使用不同内径的管道，同时起到支撑清管器作用。小尺寸高密度聚氨酯导向密封板3位于主轴5的前端，起到导向与对小尺寸内径管道密封的作用。大尺寸第一低密度聚氨酯密封板6与大尺寸第二低密度聚氨酯密封板9位于主轴5的中部与后部，可以对大尺寸内径管道实现密封作用，磁铁10位于主轴的尾部，可以对管道内的含铁杂进行吸附。

具体地，拉环1固定在主轴5上，便于机械可变径清管器的吊运，清管器到达管道末端后便于操作人员使用钩具将清管器取出。

具体地，抗撞端头2布置在清管器的前端，清管器到达管道末端时由于惯性会撞击管道末端的盲板，抗撞端头2可以有效降低冲击力对清管器整体的损伤。

具体地，小尺寸高密度聚氨酯导向密封板3、小尺寸高密度聚氨酯密封板8、大尺寸第一低密度聚氨酯密封板6和大尺寸第二低密度聚氨酯密封板9均采用螺栓与主轴5连接，分别对不同尺寸内径的管道实现密封，通过参数设计，可满足变径率59%海底管道的排水施工。

具体地，第一自动伸缩支撑轮组4与第二自动伸缩支撑轮组7通过销轴与主轴5连接，轮组在周向至少包含三个支撑轮，轮组使用一个联动机构，以满足所有支撑轮的伸缩同步完成，轮组的作用一为便于清管器适应不同尺寸内径管道，作用二为对清管器起到支撑作用，使得可变径清管器的轴线与海底管道的中心轴线，增强清管器的稳定性，同时确保密封板与管壁的密封效果良好。

具体地，磁铁10与主轴5间通过螺栓连接，可以对管内残存的含铁杂质进行清除。

具体地，尾板11与主轴通过螺栓连接，尾板可以扩展替换为清管器信号发射器，用于清管器在管道内的定位。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。