事故管道钳扁装置及其钳扁方法

专利名称：事故管道钳扁装置及其钳扁方法
技术领域：
本发明涉及管道输送过程中发生事故，在截止阀失效时可及时截止管道中的输送 液体防止事故扩大的一种抢险工具和方法，特别涉及一种适用于在石油开采时发生井喷事 故以及石油管道爆炸失火导致截止阀失效并无法接近源头时，及时截止石油管道、阻止事 故扩大的事故管道钳扁装置及其钳扁方法。
背景技术：
现代石油开采、运输的规模庞大，事故风险亦随之增加，一旦发生事故，将会导致 巨大的灾害和环境污染。此时抢险方案不外两种一种是消除已泄漏的液体，如使用消油 剂或是收集到另一容器内，如2010年4月在墨西哥湾发生的海上石油钻井平台起火爆炸事 故，英国石油公司采取“切管盖帽”法将漏油管道进行控制，并将原油抽取到船上，同时采用 消油剂、吸油材料等清除已泄漏到海里的原油。其缺点是作业时间长，在遇到不良的气候条 件时无法实施。另一种是消除漏油的源头，可以采用打减压井将油层内的石油从另一处抽 出，减少油井的油压，使石油不再喷出，此方法效果最为彻底，但是处理的成本高、时间长； 或可使用“灭顶法”，用水泥封堵泄漏管道，但其固化时间长，当油压高时极易将未固化的水 泥冲走，实施困难大。石油开采中事故的处理，不但要有效而且要快速，因为原油一旦进入海域，就是对 生态环境的巨大破坏，而且自然环境中的原油非常难以清除，需要花费巨大的成本，甚至有 环保人士要求停止在深海进行石油开采。因此能否在发生石油事故之后快速有效的阻止泄 漏是海底石油开采需要解决的关键技术之一。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种在事故之后能快速 有效的控制输油管道原油泄漏，将事故产生的损失减至最小、适用于韧性管材的事故管道 钳扁装置及其钳扁方法。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为事故管道钳扁装置，包括第一钳 臂、第二钳臂以及设置在第一钳臂和第二钳臂之间的钳口，钳口包括与第一钳臂固定连接 的第一 T型钢臂、与第二钳臂固定连接的第二 T型钢臂以及设置在第一 T型钢臂和第二 T 型钢臂之间的固定销，第一 T型钢臂和第二 T型钢臂通过固定销相铰接；第一钳臂、第二钳 臂和钳口上分别设置有至少一个缆绳连接部，第一钳臂和第二钳臂分别设置有驱动钳口闭 合的施力装置。为优化上述技术方案，采取的措施还包括 上述的施力装置可以根据事故发生地点及事故状况的不同，选择不同的设备，如 液压装置、滑轮副等。液压装置包括与第一钳臂和与第二钳臂相连接的液压施力装置。滑 轮副包括第一滑轮组和第二滑轮组，第一钳臂和第二钳臂的末端分别制有第一锥形部和第 二锥形部，在第一锥形部上连接有第一定位缆绳，在第二锥形部上连接有第二定位缆绳，第一定位缆绳和第二定位缆绳分别套设有能上下移动的第一定位环和第二定位环，第一定位 环通过第一吊环连接有第一滑轮组，第二定位环通过第二吊环连接有第二滑轮组；第一滑 轮组和第二滑轮组上穿连有驱动钳口闭合的牵引缆绳，并通过牵引缆绳组成滑轮副；第一 吊环和第二吊环分别设置在第一滑轮组和第二滑轮组的一端，每个吊环上连接有升降缆 绳，升降缆绳能控制第一滑轮组和第二滑轮组分别沿第一定位缆绳和第二定位缆绳下放至 第一钳臂和第二钳臂端部。若钳扁装置的钳力不足，则可将滑轮副数量相应增加，使钳力加 倍；或可在滑轮副两端同时进行牵引，以增加钳力，同时可使扭力相互抵消，使钳扁装置施 力更加平衡。上述的第一 T型钢臂的铰接端制有第一固定销钣，第二 T型钢臂的铰接端制有第 二固定销钣，第一固定销钣和第二固定销钣分别制有定位孔，固定销与第一固定销钣的定 位孔和第二固定销钣的定位孔相配合。第一固定销钣上制有两片钢板，第一固定销钣上制 有一片钢板，第一 T型钢臂和第二 T型钢臂的铰接端为二嵌一的铰接形式，若要加大固定销 的承受剪力，第一固定销钣和第一固定销钣的钢板数量可相应增加，让第一 T型钢臂和第 二 T型钢臂的铰接端扩至三嵌二、四嵌三等复式铰接。第一 T型钢臂和第二 T型钢臂末端 制有坡面，两边制有三角钣和边支钣，以增加T型钢的刚性和稳定性。钳口受力很大，其材 料具有高硬度和轫性。上述的第一固定销钣固定在第一 T型钢臂轴线的内侧，第二固定销钣固定在第二 T型钢臂轴线的内侧；钳口合拢后，第一 T型钢臂和第二 T型钢臂之间留有空隙，该空隙控 制在略小于待钳扁管壁的两倍厚度，可防止钳紧时管壁由于受力过大而破裂。上述的每个缆绳连接部上分别连接有第三定位缆绳。固定销两端各制有一个插销 孔，插销孔与第一固定销钣和第二固定销钣之间分别套设有垫圈。上述的第一钳臂和第二钳臂由多节桁架连接而成，第一钳臂和第二钳臂一端的首 节桁架与第一 T型钢臂和第二 T型钢臂相连接，另一端的末节桁架尾部收缩为第一锥形部 和第二锥形部。首节桁架与相邻桁架的连接端面分别制有5度至30度的斜面，使桁架在连 接后让第一钳臂和第二钳臂向外折出，便于施力装置在钳扁时有存放空间。事故管道钳扁装置的管道钳扁方法包括有定位步骤、钳扁步骤和回收步骤定位步骤是控制第一定位缆绳、第二定位缆绳和第三定位缆绳将事故管道钳扁装 置移动至待钳扁的管道一侧，收放第一定位缆绳、第二定位缆绳和第三定位缆绳使钳口定 位于需钳扁的管道部位，并使第一钳臂、第二钳臂和钳口位于同一平面；钳扁步骤是移动第一定位缆绳、第二定位缆绳和第三定位缆绳使第一钳臂和第二 钳臂逐渐靠拢，从而合拢钳口对管道进行钳扁，同时配合第一钳臂和第二钳臂的移动对第 一定位缆绳、第二定位缆绳和第三定位缆绳进行收放与移动，使第一钳臂、第二钳臂和钳口 始终处于同一平面内；若上述钳扁动作未完全密封管道，则可使用施力装置对管道进行再 次钳扁。使用液压装置时，通过液压施力装置对第一钳臂和第二钳臂施加压力，使钳口钳 紧，从而对管道进行再次钳扁；使用滑轮副时，收紧牵引缆绳并通过第一滑轮组和第二滑轮 组驱动钳口钳紧，从而对管道进行再次钳扁。若上述钳扁步骤还未使管道完全密封，可放松钳口，收放第一定位缆绳、第二定位 缆绳和第三定位缆绳，在管道的其他部位重新进行定位步骤和钳扁步骤，对管道多处进行 钳扁，直至管道中的液体被完全截止。5
回收步骤是移动和收起第一定位缆绳、第二定位缆绳和第三定位缆绳使钳口展 开，并收起第一钳臂、第二钳臂和钳口使钳扁装置回到原位。本发明的事故管道钳扁装置由第一钳臂、第二钳臂和钳口组成了一个巨大的夹钳 系统。事故管道钳扁装置的第一定位缆绳、第二定位缆绳和第三定位都与定位设备相连接。 定位设备控制钳扁装置在定位的过程中保证整体位置稳定准确，在钳扁过程中保持钳口与 需钳扁的管道相对位置不变，使钳扁过程快速准确。滑轮副上连有牵引缆绳，牵引缆绳与牵 引设备相连接，由牵引设备提供钳扁装置在钳扁管道时所需的动力。在使用时，定位设备以 扇形编队控制事故管道钳扁装置移动至需钳扁的管道，将钳口定位至需钳扁的管道部位。 定位设备控制定位缆绳将第一钳臂和第二钳臂向中间靠拢，同时定位设备配合钳臂的移动 收放定位缆绳，使整个钳扁装置保持稳定并始终处于同一平面内。待管道被钳扁后，定位设 备移动定位缆绳使第一钳臂和第二钳臂展开。若需在管道多处进行钳扁，只需控制定位缆 绳使钳扁装置上升或下降，在需钳扁的管道部位重新定位，并重复钳扁过程即可。与现有技 术相比，本发明的优点在于本发明不需要人员接近事故管道进行操作，只需控制牵引设备 移动和控制定位缆绳，即可进行定位及钳扁；且对于任何韧性材料的管道本发明的钳扁装 置皆可适用，有效减少了救灾成本与设备制造时间；钳扁装置操作方便简单，实施过程所需 时间短，可快速有效阻止原油的泄漏，最大限度的减少事故的损失。


图1是本发明实施例的总体示意图；图2是钳口的局部示意图；图3是事故管道钳扁装置的俯视示意图；图4是第二滑轮组的局部示意图。
具体实施例方式以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。如图1至图4所示，图标号说明如下第一钳臂1、第一 T型钢臂11、第一固定销钣 12、第一定位缆绳13、第一定位环14、第一滑轮组15、第二钳臂2、第二 T型钢臂21、第二固 定销钣22、第二定位缆绳23、第二定位环24、第二滑轮组25、钳口 3、固定销31、插销孔31a、 定位孔32、垫圈33、缆绳连接部4、第一锥形部51、第二锥形部52、第一吊环61、第二吊环 62、牵引缆绳7、第三定位缆绳8。本发明最佳实施例的事故管道钳扁装置，包括第一钳臂1、第二钳臂2以及设置在 第一钳臂1和第二钳臂2之间的钳口 3，钳口 3包括与第一钳臂1固定连接的第一 T型钢臂 11、与第二钳臂2固定连接的第二 T型钢臂21以及设置在第一 T型钢臂11和第二 T型钢 臂21之间的固定销31，第一 T型钢臂11和第二 T型钢臂21通过固定销31相铰接；第一 钳臂1、第二钳臂2和钳口 3上分别设置有缆绳连接部4，第一钳臂1和第二钳臂2分别设 置有驱动钳口 3合拢的施力装置。施力装置可以根据事故发生地点及事故状况的不同，选择不同的设备，如液压装 置、滑轮副等，本发明最佳实施例中施力装置为滑轮副。第一钳臂1和第二钳臂2的末端分 别制有第一锥形部51和第二锥形部52，在第一锥形部51上连接有第一定位缆绳13，在第二锥形部52上连接有第二定位缆绳23，第一定位缆绳13和第二定位缆绳23分别套设有能 上下移动的第一定位环14和第二定位环对，第一定位环14通过第一吊环61连接有第一滑 轮组15，第二定位环M通过第二吊环62连接有第二滑轮组25，第一滑轮组15和第二滑轮 组25上穿连有驱动钳口 3合拢的牵引缆绳7，并通过牵引缆绳7组成滑轮副；第一吊环61 和第二吊环62上连接有升降缆绳，升降缆绳能控制第一滑轮组15和第二滑轮组25分别沿 第一定位缆绳13和第二定位缆绳23从拖轮下放至第一钳臂1和第二钳臂2两端。第一固定销钣12固定在第一 T型钢臂11轴线的内侧，第二固定销钣22固定在第二 T型钢臂21轴线的内侧；钳口 3合拢后，第一 T型钢臂11和第二 T型钢臂21之间留有空隙。该空隙控制在略小于待钳扁管壁的两倍厚度，可防止钳紧时管壁由于受力过大而破 m农。第一 T型钢臂11的铰接端制有第一固定销钣12，第二 T型钢臂21的铰接端制有 第二固定销钣22，第一固定销钣12和第二固定销钣22分别制有定位孔32，固定销31与第 一固定销钣12的定位孔32和第二固定销钣22的定位孔32相配合。第一固定销钣12上 制有两片钢板，第二固定销钣22上制有一片钢板，第一 T型钢臂11和第二 T型钢臂21的 铰接端为二嵌一的铰接形式。第一 T型钢臂11和第二 T型钢臂21末端制有坡面，两边制 有三角钣和边支钣，以增加T型钢的刚性和稳定性。钳口受力很大，其材料具有高硬度和轫 性。每个缆绳连接部4上分别连接有第三定位缆绳8。固定销31两端各制有一个插销 孔31a，插销孔31a与第一固定销钣12和第二固定销钣22之间分别套设有垫圈33。第一钳臂1和第二钳臂2由多节桁架连接而成，第一钳臂1和第二钳臂2 —端的 首节桁架分别与第一 τ型钢臂11和第二 T型钢臂12相连接，另一端的末节桁架尾部收缩 为第一锥形部51和第二锥形部52。首节桁架与相邻桁架的连接端面分别制有5度至30度 的斜面，使桁架在连接后让第一钳臂1和第二钳臂2向外折出，便于施力装置在钳扁时有存 放空间。本发明最佳实施例的第一定位缆绳13、第二定位缆绳23、第三定位缆绳8和牵引 缆绳7都与一艘拖轮相连接，每艘拖轮上都安装有拖缆机。拖缆机是一种能设定拖缆张力 而自动收放缆绳的设备，能让钳扁装置在风浪中保持稳定的相对位置。事故管道钳扁装置的管道钳扁方法包括有定位步骤、钳扁步骤和回收步骤定位步骤是拖轮控制第一定位缆绳13、第二定位缆绳23和第三定位缆绳8将事故 管道钳扁装置移动至待钳扁的管道一侧，收放第一定位缆绳13、第二定位缆绳23和第三定 位缆绳8使钳口 3定位于需钳扁的管道部位，并使第一钳臂1、第二钳臂2和钳口 3位于同 一平面；钳扁步骤是移动第一定位缆绳13、第二定位缆绳23和第三定位缆绳8使第一钳臂 1和第二钳臂2逐渐靠拢，从而合拢钳口 3对管道进行钳扁，同时配合第一钳臂1和第二钳 臂2的移动对第一定位缆绳13、第二定位缆绳23和第三定位缆绳8进行收放与移动，使第 一钳臂1、第二钳臂2和钳口 3始终处于同一平面内；若上述动作未使管道完全密封，则可 收紧牵引缆绳7并通过第一滑轮组15和第二滑轮组25驱动钳口 3钳紧，从而对管道进行 再次钳扁若上述钳扁步骤还未使管道完全密封，可放松钳口，收放第一定位缆绳13、第二定位缆绳23和第三定位缆绳8，在管道的其他部位重新进行定位步骤和钳扁步骤，对管道多 处进行钳扁，直至管道中的液体被完全截止。 回收步骤是移动和收起第一定位缆绳13、第二定位缆绳23和第三定位缆绳8使钳 口 3展开，并收起第一钳臂1、第二钳臂2和钳口 3使钳扁装置回到原位。本发明最佳实施例的事故管道钳扁装置由第一钳臂1、第二钳臂2和钳口 3组成了 一个巨大的夹钳系统。滑轮副由第一滑轮组和第二滑轮组组成，是用以合拢钳口 3的施力 装置。事故管道钳扁装置的第一定位缆绳13、第二定位缆绳23、第三定位缆绳8和牵引缆绳 7都与拖轮上的拖缆机相连接。拖轮通过拖缆机控制钳扁装置在海面有风浪的情况下保持 平稳，在定位的过程中保证整体位置稳定准确，在钳扁过程中保持钳口与需钳扁的管道相 对位置不变，使钳扁过程快速准确。第一滑轮组15和第二滑轮组25上连有牵引缆绳7，牵 引缆绳7与拖轮上的拖缆机相连接，由拖轮提供钳扁装置在钳扁管道时所需的动力。在使 用时，拖轮船队以扇形编队控制事故管道钳扁装置行驶至需钳扁的管道，将钳口 3定位至 需钳扁的管道部位。拖轮收紧牵引缆绳7，通过第一滑轮组15和第二滑轮组25将第一钳臂 1和第二钳臂2向中间靠拢，同时拖轮配合钳臂的移动控制第一定位缆绳13、第二定位缆绳 23和第三定位缆绳8，使整个钳扁装置保持稳定并始终处于同一平面内。待管道被钳扁后， 拖轮放松牵引缆绳7使钳口 1重新松开，并控制第一定位缆绳13、第二定位缆绳23和第三 定位缆绳8使钳臂2展开。若需在管道多处进行钳扁，只需控制第一定位缆绳13、第二定位 缆绳23和第三定位缆绳8使钳扁装置上升或下降，在需钳扁的管道部位重新定位，并重复 钳扁过程即可。与现有技术相比，本发明的优点在于本发明不需要人员下潜至海底进行操 作，只需拖轮在海面上配合移动及控制定位缆绳，即可进行定位及钳扁；且对于韧性材料的 管道本发明的钳扁装置皆可适用，有效减少了救灾成本与设备制造时间；钳扁装置操作方 便简单，实施过程所需时间短，可快速有效阻止原油的泄漏，最大限度的减少事故的损失。本发明的最佳实施例已被阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都 不会脱离本发明的范围。
权利要求
1.事故管道钳扁装置，包括第一钳臂(1)、第二钳臂O)以及设置在第一钳臂(1)和第 二钳臂(2)之间的钳口(3)，其特征是所述的钳口(3)包括与第一钳臂(1)固定连接的第 一 T型钢臂(11)、与第二钳臂O)固定连接的第二 T型钢臂以及设置在第一 T型钢臂 (11)和第二 T型钢臂之间的固定销(31)，所述的第一 T型钢臂(11)和第二 T型钢臂(21)通过固定销(31)相铰接；所述的第一钳臂(1)、第二钳臂(2)和钳口(3)上分别设置 有至少一个缆绳连接部G)，所述的第一钳臂(1)和第二钳臂( 分别设置有驱动钳口(3) 合拢的施力装置。
2.根据权利要求1所述的事故管道钳扁装置，其特征是所述的第一钳臂(1)末端制 有第一锥形部(51)，所述的第二钳臂( 末端制有第二锥形部(52)，在所述的第一锥形部 (51)上连接有第一定位缆绳(13)，在所述的第二锥形部(5 上连接有第二定位缆绳03)， 所述的第一定位缆绳(1 和第二定位缆绳分别套设有能上下移动的第一定位环(14) 和第二定位环(M)，所述的第一定位环(14)通过第一吊环(61)连接有第一滑轮组(15)， 所述的第二定位环04)通过第二吊环(6 连接有第二滑轮组(25)，所述的第一滑轮组 (15)和第二滑轮组0 上设置有驱动钳口( 合拢的牵引缆绳(7)。
3.根据权利要求1所述的事故管道钳扁装置，其特征是所述的施力装置包括与第一 钳臂(1)和第二钳臂(2)相连接的液压施力装置。
4.根据权利要求2或3所述的事故管道钳扁装置，其特征是所述的第一T型钢臂(11) 的铰接端制有第一固定销钣(12)，所述的第二 T型钢臂的铰接端制有第二固定销钣(22)，第一固定销钣(12)和第二固定销钣(22)分别制有定位孔(32)，所述的固定销(31) 与第一固定销钣(12)的定位孔(32)和第二固定销钣02)的定位孔(32)相配合。
5.根据权利要求4所述的事故管道钳扁装置，其特征是所述的第一固定销钣(12)固 定在第一 T型钢臂(11)轴线的内侧，所述的第二固定销钣02)固定在第二 T型钢臂 轴线的内侧；所述的钳口(3)合拢后，所述的第一 T型钢臂(11)和第二 T型钢臂之间 留有空隙。
6.根据权利要求5所述的事故管道钳扁装置，其特征是所述的固定销(31)两端各制 有一个插销孔(31a)，所述的插销孔(31a)与第一固定销钣(12)和第二固定销钣02)之间 分别套设有垫圈(33)。
7.根据权利要求6所述的事故管道钳扁装置，其特征是所述的每个缆绳连接部(4) 上分别连接有第三定位缆绳(8)。
8.应用权利要求7所述的事故管道钳扁装置的管道钳扁方法，其特征是包括有定位 步骤、钳扁步骤和回收步骤所述的定位步骤是控制所述的第一定位缆绳(13)、第二定位缆绳(2 和第三定位缆 绳(8)将事故管道钳扁装置移动至待钳扁的管道一侧，收放第一定位缆绳(13)、第二定位 缆绳03)和第三定位缆绳(8)使钳口(3)定位于需钳扁的管道部位，并使第一钳臂(1)、第 二钳臂⑵和钳口⑶位于同一平面；所述的钳扁步骤是移动第一定位缆绳(1 、第二定位缆绳和第三定位缆绳(8)使 第一钳臂(1)和第二钳臂( 逐渐靠拢，从而合拢钳口( 对管道进行钳扁，同时配合第一 钳臂(1)和第二钳臂( 的移动对第一定位缆绳(13)、第二定位缆绳和第三定位缆绳 (8)进行收放与移动，使第一钳臂(1)、第二钳臂(2)和钳口(3)始终处于同一平面内；所述的回收步骤是移动和收起第一定位缆绳(13)、第二定位缆绳(23)和第三定位缆 绳(8)使钳口(3)展开，并收起第一钳臂(1)、第二钳臂(2)和钳口(3)使钳扁装置回到原 位。
9.应用权利要求8所述的事故管道钳扁装置的管道钳扁方法，其特征是所述的钳扁 步骤完成后，收紧牵引缆绳(7)并通过第一滑轮组(15)和第二滑轮组(25)驱动钳口(3) 钳紧，从而对管道进行再次钳扁。
10.应用权利要求8所述的事故管道钳扁装置的管道钳扁方法，其特征是所述的钳扁 步骤完成后，通过液压施力装置对第一钳臂(1)和第二钳臂(2)施加压力，使钳口(3)钳 紧，从而对管道进行再次钳扁。
全文摘要
本发明公开了事故管道钳扁装置，包括第一钳臂、第二钳臂以及设置在第一钳臂和第二钳臂之间的钳口，钳口包括与第一钳臂固定连接的第一T型钢臂、与第二钳臂固定连接的第二T型钢臂以及设置在第一T型钢臂和第二T型钢臂之间的固定销，第一T型钢臂和第二T型钢臂通过固定销相铰接；第一钳臂、第二钳臂和钳口上分别设置有至少一个缆绳连接部，第一钳臂和第二钳臂分别设置有驱动钳口合拢的施力装置。管道钳扁方法包括有定位步骤、钳扁步骤和回收步骤。本发明能快速有效的钳扁管道，切断管道内的液体流通，是一种截止阀的代替品。在石油井喷、爆炸等事故发生后，能立即阻止管道的泄漏，有效减少事故的危害，而且可远距离操作，保证了救援行动的安全性。
文档编号F16L55/10GK102042458SQ20101059486
公开日2011年5月4日 申请日期2010年12月9日 优先权日2010年12月9日
发明者林骞, 赵志平, 赵颖寅 申请人:赵颖寅