本發明屬于海洋平臺技術領域，特別是涉及一種防止沖樁管線堵塞的自升式海洋平臺樁靴沖樁系統。

背景技術：

在近海油氣資源的勘探開發中，自升式平臺應用廣泛，居主力軍地位。自升式平臺是一種移動式海洋平臺，可用于海洋石油的鉆井、修井、試油和試采等作業，具有移動靈活、穩定性好，日租金較低等優點，通常需要在不同海域進行插樁、拔樁等作業。

自升式海洋平臺通過壓載的方式將樁腿及樁靴插入海床一定深度處，以提供平臺所需承載力，確保平臺作業安全。當在當前井位作業完成時，需要進行拔樁作業，進而將平臺移位至下一目標井位。為了順利完成拔樁作業，尤其是在樁靴持力層是粘土層的情況下，通常需要利用自升式平臺自帶的沖樁系統進行沖樁，進而減小拔樁阻力尤其是樁靴底部的吸附力作用。自升式平臺的沖樁效果對于確保平臺拔樁作業的順利進行具有重要意義，將直接影響著平臺拔樁作業進度，甚至安全。

現有自升式平臺沖樁系統的噴嘴以開口的形式直接布置于樁靴的下表面和上表面。盡管噴嘴的外面布有弧形的防護罩，仍無法避免沖樁管線被海床土體堵塞的問題，導致沖樁效果難以達到、拔樁困難，降低了拔樁作業時效，甚至出現拔樁作業無法正常完成。專利CN 101302763A在每個沖樁口處安裝沖樁閥、液壓裝置等，結構繁雜，安裝、操作、維修不便，且出水口、沖管、沖樁口等的堵塞問題仍然存在，此外，由于樁靴內部空間非常有限，現場可行性受到限制。專利CN 103696423 A增加了沖樁管線，但沖樁管線、防護罩堵塞的問題仍然存在。專利CN 102383426 A對樁靴上表面的沖樁方式進行了改造，現有樁靴沖樁管線堵塞的問題仍然存在。

技術實現要素：

為了克服現有自升式海洋平臺樁靴的沖樁系統常常因沖樁管線堵塞而沖樁效果差、拔樁困難的問題，本發明的目的在于提供一種防止沖樁管線堵塞的自升式海洋平臺樁靴沖樁系統，具有結構簡單、易操作、效率高的特點。

為了達到上述目的，本發明的技術方案為：

一種防止沖樁管線堵塞的自升式海洋平臺樁靴沖樁系統，包括樁靴1以及固定連接于樁靴1上端的桁架式樁腿6，所述樁靴1的外殼由上頂板8、下底板9及側板10構成，上頂板8上間隔45°布置一圈上沖樁孔11-1，下底板9上間隔45°布置有兩圈下沖樁孔11-2，兩圈下沖樁孔11-2的起始位置間隔22.5°，每個上、下沖樁孔11的外側均設置封閉型沖樁噴嘴7，并以焊接的方式固定在樁靴1的上頂板8和下底板9，每圈沖樁孔的進水口12均通過沖樁管線4與泵組出水管2相連通。

所述的泵組出水管2總管上設置有由壬接頭3，總管和二級總支路上各設置有一個三通分流閥5。

所述的封閉型沖樁噴嘴7底部設置有倒錐形的蓋板13，蓋板13通過雙頭螺栓22與蓋板法蘭14相連接，蓋板法蘭14頂部以焊接方式固定于樁靴1的下底板9或上頂板8的外側，蓋板13上部設置有隔水板20，隔水板20與蓋板法蘭14內側設置密封圈21，隔水板20上部設置防堵罩17，防堵罩17外側、蓋板法蘭14內側與隔水板20上部之間形成儲水室16，防堵罩17上部設置進水口12，進水口12與蓋板法蘭14內側之間設置限位擋環19，限位擋環19通過沖樁孔11固定于樁靴1的下底板9或上頂板8的內側，限位擋環19與蓋板法蘭14內側、進水口12外側、防堵罩17頂部之間均設置密封圈21。

所述的蓋板法蘭14上設置有周向排列的出水口15，出水口15向下微傾30°，間隔90°。

所述的防堵罩17上沿周向布置出水槽18，間隔90°，并采用向下微傾30°的形式。

所述的出水口15直徑小于進水口12直徑。

本發明的優點是：

(1)采用封閉型沖樁噴嘴，并進一步通過設置階梯式遞進的防堵措施，有效解決了海床泥沙堵塞沖樁管線的問題，并且可以方便地對沖樁噴嘴進行清理；

(2)通過合理布置沖樁孔及出水口位置，噴沖點實際位置較樁靴下底板更深、外延性更高，可更有效破壞樁基土體結構、抑制吸附力作用，在此基礎上，通過將沖樁孔合理轉化為直徑更小的多方位出水口，有效噴沖壓力更高，并產生有效噴沖疊加區域，沖樁效率更高；

(3)通過優化沖樁管線布局并設置三通分流閥5，將樁靴1上頂板和下底板上的沖樁孔分為相互獨立的3組，可對各組沖樁孔分別進行沖樁作業，進而可將平臺上泵組的有限效能最大化；

(4)通過合理的結構設計，沖樁孔數量減少，不占用非常有限的樁靴內部空間，結構更簡單，且操作、拆卸、清理、維修更方便。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構示意圖。

圖2是封閉型沖樁噴嘴結構示意圖。

圖3a是上頂板布置示意圖；圖3b下底板沖樁孔布置示意圖，圖3c是沖樁水疊加效應示意圖。

圖4是噴嘴防堵罩出水槽布置示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發明作進一步的說明。

參照圖1、圖3，一種防止沖樁管線堵塞的自升式海洋平臺樁靴沖樁系統，包括樁靴1以及固定連接于樁靴1上端的桁架式樁腿6，所述樁靴1的外殼由上頂板8、下底板9及側板10構成，上頂板8上間隔45°布置一圈上沖樁孔11-1，下底板9上間隔45°布置有兩圈下沖樁孔11-2，兩圈下沖樁孔11-2的起始位置間隔22.5°，每個上、下沖樁孔11的外側均設置封閉型沖樁噴嘴7，并以焊接的方式固定在樁靴1的上頂板8和下底板9，每圈沖樁孔的進水口12均通過沖樁管線4與泵組出水管2相連通。進而可對各組沖樁孔11分別進行沖樁作業；樁靴1內沖樁管線4通過由壬接頭3接入進水口12，進而連接該封閉型沖樁噴嘴7。

參照圖1，所述的泵組出水管2總管上設置有由壬接頭3，總管和二級總支路上各設置有一個三通分流閥5。

參照圖2，所述的封閉型沖樁噴嘴7底部設置有倒錐形的蓋板13，蓋板13通過雙頭螺栓22與蓋板法蘭14相連接，方便拆卸，可以方便地對噴嘴7內可能殘存的海床泥砂進行清理，蓋板法蘭14頂部以焊接方式固定于樁靴1的下底板9或上頂板8的外側，蓋板13上部設置有隔水板20，用以封隔儲水室16，提高噴沖壓力，隔水板20與蓋板法蘭14內側設置密封圈21，隔水板20上部設置防堵罩17，防堵罩17外側、蓋板法蘭14內側與隔水板20上部之間形成儲水室16，防堵罩17上部設置進水口12，用以進一步防止進水口12及沖樁管線4被部分可能灌入噴嘴7的海床泥砂堵塞，進水口12與蓋板法蘭14內側之間設置限位擋環19，限位擋環19通過沖樁孔11固定于樁靴1的下底板9或上頂板8的內側，限位擋環19與蓋板法蘭14內側、進水口12外側、防堵罩17頂部之間均設置密封圈21。

參照圖2、圖3，所述的蓋板法蘭14上設置有周向排列的出水口15，出水口15向下微傾30°，間隔90°用以提高有效噴沖壓力、增加有效噴沖疊加區域，見圖3b、圖3c，并減小樁靴1貫入過程中海床泥砂的灌入，且使得少量灌入的海床泥土滑至儲水室16的底部，便于清理，

參照圖2、圖4，所述的防堵罩17上沿周向布置出水槽18，間隔90°，并采用向下微傾30°的形式，用以避免儲水室16中殘存的海床泥砂進入防堵罩17內部。

所述的出水口15的直徑小于進水口12的直徑。

本發明的工作原理為：

當沖樁作業開始，沖樁水從平臺泵組(高壓水泵、泥漿泵)經泵組出水管2、由壬接頭3、沖樁管線4、三通分流閥5、上頂板8和下底板9上的沖樁孔11涌入封閉型沖樁噴嘴7，進而從進水口12至防堵罩17，經由防堵罩17上的出水槽18進入儲水室16，繼而再從出水口15沖出噴嘴7，由于出水口15直徑較之進水口12小，且沿周向不同方位布置，加之出水口15的向下微傾30°的布孔方式，有效避免了海床泥砂堵塞噴嘴的情況，對于少量進入儲水室16的泥砂也可以通過拆卸蓋板13，很方便地進行清理，沖樁作業效率將得到大幅提高。

通過控制總管上的三通分流閥5可單獨對上頂板8上的沖樁孔進行沖樁，即實現對樁靴上表面的沖樁作業；也可通過控制總管和二級總支路的三通分流閥5對下底板9上的內圈或者外圈沖樁孔進行沖樁，一般可以先對內圈進行沖樁，再根據現場情況決定是否需要對外圈進行沖樁；也可以通過控制控制總管和二級總支路的三通分流閥5對上頂板8上的沖樁孔和下底板9上內圈或者外圈沖樁孔同時進行沖樁。

上述各實施例僅用于說明本發明，其中各部件的結構、連接方式和制作工藝等都是可以有所變化的，凡是在本發明技術方案的基礎上進行的等同變換和改進均不應排除在本發明的保護范圍之外。