早期水下生产系统与管道维修采用有潜连接技术，主要通过潜水员到达连接位置对设备进行操作，实现管道或法兰的连接，该方法适用于300m以内的浅水作业。随着人类对深水油气资源开采步伐的加快，无潜、非焊接水下连接技术尤为重要。随着我国南海深水战略的启动，一批深水油气田将陆续开发，摆脱对国外产品的依赖，研发拥有自主知识产权的深水水下生产系统关键技术与装备已成为当务之急。深水卡爪式自动连接器、深水法兰自动连接机具、卡压式机械连接器和深水卡箍式自动连接器是深水生产系统中连接装备中的代表设备，可对管道、井口、采油树、管汇等之间进行无潜、高效率、高可靠性的机械连接。在深水环境下，可与ROV协同作业，完成潜水无法完成的水下作业，具有广泛的应用前景。 课题来源于国家高技术研究发展计划（863计划）的"深水水下生产系统连接关键技术与装备研究"、"深水海管水下回接技术及AUT检验设备国产化技术研究--深水海底管道铺设技术"，中国海洋石油总公司科技项目"水下分离器及相关技术研究课题水下连接器技术研究"、"卡爪式水下连接器制造、测试关键技术及工程化应用研究"、"管道与非焊接连接技术接头连接工具研究"，国家自然科学基金项目"新型海底管道卡压式机械连接器密封机理与多目标优化研究"、"基于深水管道连接的大直径金属透镜垫密封机理研究"，国家工信部级课题高技术船舶科研的项目"水下连接系统及关键设备研制--任务：深水水下连接器及其配套工机具研究设计与关键测试装置研制"。课题主要是对水下生产系统建设与管道维修时所涉及的关键技术进行研究，并对特殊的作业工况设计出连接器和安装工具。深水管道连接器与安装机具应满足无潜安装、无泄漏、复杂海底环境的要求；复杂的机械结构会增加制造成本，降低工作效率，在满足结构强度要求的前提下，深水管道连接器与安装机具应尽量简化结构；密封技术是深水管道连接器实现可靠连接的前提，提高密封能力、增加密封的使用寿命，可有效增加经济效益和保护环境；海水的腐蚀是影响水下生产系统可靠性的主要因素，因此研究连接器、管道的腐蚀形式，采取有效的防腐方法，也是水下连接系统的关键技术。 根据项目任务书的要求，课题组成员进行了深入的研究，研制了国内首例深水卡爪式自动连接器、深水法兰自动连接机具、水下卡压式机械连接器及深水卡箍式自动连接器（本技术属首创，已经通过国家发明专利授权），并着重研究了水下密封、防腐、控制等技术。最新研制的卡爪式连接器能满足适用水深2000m，内压34.5MPa，张力141.8t，弯矩122.9kN.m，扭矩38.9kN.m；研制的14寸深水法兰自动连接机具适用水深3000m，对中精度±10mm；研制的管道非焊接卡压式机械连接器与连接机具可对2寸、8寸海底管道实现快速的机械连接，可实现内压50MPa，拉力750kN、弯矩52200N.m、压力700kN；研制的6寸深水卡箍式自动连接器可实现密封压力34.5MPa，适应水深1500m。通过陆上性能测试及海试试验，这些连接器均可以在ROV的操作下实现无潜连接，有通用性强、可实现自锁保护、密封性能好、安装工具可回收利用等优点，在水下连接领域有很广阔的应用前景。

哈尔滨工程大学

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