一種用于深水高懸跨海底管線處理的作業裝備及作業方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于深水高懸跨海底管線處理的作業裝備及作業方法。其特征在于：它包括一用于支撐海底管線的支撐樁，一用于海底管線導向、定位以及插樁導向的安裝架，一用于提升海底管線的提管卡。通過安裝架實現支撐樁的定位，并在打樁的過程中對海底管線進行保護，實現對高懸跨的海底管線的支撐，并有效縮短海底管線的懸跨長度，避免因懸跨長度過大，海底管線懸空段在水流作用下產生的渦激振動引起海底管線斷裂，有效地保證了深水海底管線安全工作。
【專利說明】一種用于深水高懸跨海底管線處理的作業裝備及作業方法
[0001]

【技術領域】
[0002]本發明涉及一種海底管線懸跨段處理的作業裝備及作業方法，特別是關于一種用于深水高懸跨海底管線處理的作業裝備及作業方法。

【背景技術】
[0003]海底管線是海上油田生產系統的重要組成部分，但由于海流的沖刷淘空作用，帶走海底管線下的泥沙，使海底管線在海床上處于懸空狀態。懸空的海底管線在海流及海浪的沖刷下，產生渦激共振，倘若這種振動引起的動應力超過疲勞極限，海管就會在懸空最嚴重的部分產生應力集中并產生疲勞裂紋。當海底管線局部位置超過一定的屈服薊縣，則極有可能斷裂，引發原油外漏等海上重大污染事故，不僅造成海上污染及重大的經濟損失，也會產生惡劣的社會影響。目前處理海底管線懸空的方法普遍有拋填接合覆蓋層、撓性軟管、拋填砂袋結合仿生水草覆蓋，但同樣存在著各自的缺陷，拋填接合覆蓋層會無法防止二次沖刷的產生，同時有再次淘空的可能，不穩定；撓性軟管需要停產更換，同時由于軟管專營性強，投資成本較高；拋填砂袋結合仿生水草覆蓋不適于懸空太高的情況，仿生水草專營性較強，投資成本較高，同時由于水下作業量大，海上工期較長。隨著海上石油開采逐漸向著深水海域發展，深水海域的地質特點更為復雜，深水海底管線容易出現懸跨高度高，懸跨長度長的現象。常規的海底管線懸跨處理方法已經不能經濟和有效的解決高懸跨、深水海管懸跨的問題。
[0004]本專利申請正是在這一背景下提出了一種能夠用于深水高懸跨海底管線處理的作業裝備及作業方法。


【發明內容】

[0005]本發明的主要目的在于克服現有技術存在的上述缺點，而提供一種用于海底懸跨管線處理的作業裝備及作業方法，通過安裝架實現支撐樁的定位，并在打樁的過程中對海底管線進行保護，實現對高懸跨的海底管線的支撐，并有效縮短海底管線的懸跨長度，避免因懸跨長度過大，海底管線懸空段在水流作用下產生的渦激振動引起海底管線斷裂，有效地保證了深水海底管線安全工作。
[0006]本發明的目的是由以下技術方案實現的:
一種用于深水高懸跨海底管線處理的作業裝備，其特征在于:它包括一用于支撐海底管線的支撐樁，一用于海底管線導向、定位以及插樁導向的安裝架，一用于提升海底管線的提管卡；其中所述支撐樁包括一鋼樁，所述鋼樁設置有一可伸縮的海管支撐梁，所述海管支撐梁尾端連接液壓油缸，所述液壓油缸另一端連接一液壓油缸支撐梁，所述液壓油缸支撐梁與所述鋼樁焊接連接；所述安裝架包括一主框架，所述主框架底端設置有兩套滑靴，所述滑靴與所述主框架法蘭連接，所述主框架兩側設置有兩對海管定位導向架，所述海管定位導向架通過限位卡固定于所述主框架上，所述主框架設置有兩套插樁導向裝置，所述每套插樁導向裝置包括一可伸縮的上插樁導向筒，一固定于主框架的下插樁導向筒；所述提管卡包括一提升架，所述提升架與兩片管卡相鄰端部鉸接連接，所述提升架與兩片管卡兩側端部通過兩套液壓油缸連接。
[0007]所述鋼樁設置有通過所述液壓油缸驅動所述海管支撐梁可進行伸縮的滑道。
[0008]所述海管定位導向架采用隨動設計，可相對主框架上下滑動。
[0009]所述上插樁導向筒由兩部分組成，每部分通過滑道與主框架連接，所述上插樁導向筒每部分中部分別連接液壓油缸，所述液壓油缸另一端分別與主框架進行連接。
[0010]所述下插樁導向筒設置有便于支撐樁通過的槽口。
[0011]所述兩套插樁導向裝置分別接替用于支撐樁的插樁。
[0012]一種用于深水高懸跨海底管線處理的作業裝備的作業方法，包括以下步驟:
(I)通過ROV水下輔助，使海管定位導向架穿過懸跨海底管線，完成安裝架就位，；
⑵通過水下振動錘將支撐樁提起，插入安裝架上的上插樁導向筒，通過ROV水下輔助調整支撐樁方向；
⑶支撐樁靠自重如泥后使用水下振動錘進行初步沉樁，至支撐樁上的海管支撐梁部位接近上插樁導向筒口后停止；
⑷驅動與上插樁導向筒連接的液壓油缸，上插樁導向筒回縮，上插樁導向筒兩部分分開，海管支撐梁與水下振動錘通過上插樁導向筒口，繼續打樁至鋼樁入泥深度至設計深度為止；
(5)將兩個提管卡分別卡于海底管線臨近安裝架的兩端，通過甲板卷揚機連接提管卡，將海底管線提升至支撐樁上的海管支撐梁上端部位；
(6)驅動與海管支撐梁連接的液壓油缸，使海管支撐梁伸出，下放海底管線至海管支撐梁，松開提管卡。
[0013](7)依次回收提管卡、水下振動錘、安裝架，并重復步驟⑴至(6)，在海底管線另一側安裝下一根支撐樁。
[0014]本發明的有益效果:本發明由于采用上述技術方案，通過安裝架實現支撐樁的定位，并在打樁的過程中對海底管線進行保護，實現對高懸跨的海底管線的支撐，并有效縮短海底管線的懸跨長度，避免因懸跨長度過大，海底管線懸空段在水流作用下產生的渦激振動引起海底管線斷裂，有效地保證了深水海底管線安全工作。
[0015]下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。
[0016]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1為懸跨海管支撐樁安裝布置圖。
[0017]圖2為支撐樁布置圖。
[0018]圖3為安裝架布置圖。
[0019]圖4為提管示意圖。
[0020]圖5為提管卡結構圖。
[0021]圖6為懸跨海管支撐示意圖。
[0022]圖中主要標號說明:
I一支撐樁；2—水下振動錘；3—安裝架；4一提管卡；5—海底管線；6—鋼樁；7—海管支撐梁；8—液壓油缸；9一液壓油缸支撐梁；10—主框架；11 一滑靴；12—海管定位導向架；
13一上插樁導向筒；14一下插樁導向筒；15—液壓油缸；16—提升架；17—管卡；18—液壓油缸。

【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和實例，對本發明進行詳細的描述。
[0024]如圖1、4所示，本發明包括一用于支撐海底管線的支撐樁1，一用于海底管線導向、定位以及插樁導向的安裝架3，一用于提升海底管線的提管卡4，通過水下振動錘2打樁，使支撐樁的主體鋼樁6的入泥深度達到設計深度，同時海底管線5通過提管卡4提升至支撐樁的支撐高度。
[0025]如圖2所示，支撐樁I包括一鋼樁6，鋼樁6設置有一可伸縮的海管支撐梁7，海管支撐梁7尾端連接液壓油缸8，液壓油缸8另一端連接一液壓油缸支撐梁9，液壓油缸支撐梁9與鋼樁6焊接連接。鋼樁6設置有通過液壓油缸8驅動海管支撐梁7可進行伸縮的滑道。
[0026]如圖3所示，安裝架3包括一主框架10，主框架10底端設置有兩套滑靴11，每套滑靴11與主框架10法蘭連接，主框架10兩側設置有兩對海管定位導向架12，海管定位導向架12通過限位卡固定于主框架10上，主框架10設置有兩套插樁導向裝置，每套插樁導向裝置包括一可伸縮的上插樁導向筒13, —固定于主框架10的下插樁導向筒14。上插樁導向筒13由兩部分組成，每部分通過滑道與主框架10連接，上插樁導向筒13每部分中部分別連接液壓油缸15，液壓油缸15另一端分別與主框架10進行連接。下插樁導向筒14設置有便于支撐樁I通過的槽口。
[0027]如圖5所示，提管卡4包括一提升架16，提升架16與兩片管卡17相鄰端部鉸接連接，提升架16與兩片管卡17兩側端部通過兩套液壓油缸18連接。
[0028]如圖6所示，相鄰支撐樁I分別置于海底管線5兩側。
[0029]本發明海底懸跨管線處理作業裝備的作業方法，包括以下步驟:
(I)通過ROV水下輔助，使海管定位導向架12穿過懸跨海底管線5，完成安裝架3就位；⑵通過水下振動錘2將支撐樁I提起，插入安裝架3上的上插樁導向筒13，通過ROV水下輔助調整支撐樁I方向；
⑶支撐樁I靠自重如泥后使用水下振動錘2進行初步沉樁，至支撐樁I上的海管支撐梁7部位接近上插樁導向筒13 口后停止；
⑷驅動與上插樁導向筒13連接的液壓油缸15，上插樁導向筒13回縮，上插樁導向筒13兩部分分開，海管支撐梁7與水下振動錘2通過上插樁導向筒13 口，繼續打樁至鋼樁6入泥深度至設計深度為止；
(5)將兩個提管卡4分別卡于海底管線5臨近安裝架3的兩端，通過甲板卷揚機連接提管卡4，將海底管線5提升至支撐樁I上的海管支撐梁7上端部位；
(6)驅動與海管支撐梁7連接的液壓油缸8，使海管支撐梁7伸出，下放海底管線5至海管支撐梁7，松開提管卡4;
(7)依次回收提管卡4、水下振動錘2、安裝架3，并重復步驟⑴至(6)，在海底管線5另一側安裝下一根支撐樁I。
[0030]以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
【權利要求】
1.一種用于深水高懸跨海底管線處理的作業裝備，其特征在于:它包括一用于支撐海底管線的支撐樁，一用于海底管線導向、定位以及插樁導向的安裝架，一用于提升海底管線的提管卡；其中所述支撐樁包括一鋼樁，所述鋼樁設置有一可伸縮的海管支撐梁，所述海管支撐梁尾端連接液壓油缸，所述液壓油缸另一端連接一液壓油缸支撐梁，所述液壓油缸支撐梁與所述鋼樁焊接連接；所述安裝架包括一主框架，所述主框架底端設置有兩套滑靴，所述滑靴與所述主框架法蘭連接，所述主框架兩側設置有兩對海管定位導向架，所述海管定位導向架通過限位卡固定于所述主框架上，所述主框架設置有兩套插樁導向裝置，所述每套插樁導向裝置包括一可伸縮的上插樁導向筒，一固定于主框架的下插樁導向筒；所述提管卡包括一提升架，所述提升架與兩片管卡相鄰端部鉸接連接，所述提升架與兩片管卡兩側端部通過兩套液壓油缸連接。
2.根據權利要求1所述的一種用于深水高懸跨海底管線處理的作業裝備，其特征在于:所述鋼樁設置有通過所述液壓油缸驅動所述海管支撐梁可進行伸縮的滑道。
3.根據權利要求1所述的一種用于深水高懸跨海底管線處理的作業裝備，其特征在于:所述海管定位導向架采用隨動設計，可相對主框架上下滑動。
4.根據權利要求1所述的一種用于深水高懸跨海底管線處理的作業裝備，其特征在于:所述上插樁導向筒由兩部分組成，每部分通過滑道與主框架連接，所述上插樁導向筒每部分中部分別連接液壓油缸，所述液壓油缸另一端分別與主框架進行連接。
5.根據權利要求1所述的一種用于深水高懸跨海底管線處理的作業裝備，其特征在于:所述下插樁導向筒設置有便于支撐樁通過的槽口。
6.根據權利要求1所述的一種用于深水高懸跨海底管線處理的作業裝備，其特征在于:所述兩套插樁導向裝置分別接替用于支撐樁的插樁。
7.一種采用如權利要求1-3任一項所述深水高懸跨海底管線處理的作業裝備的作業方法，包括以下步驟: (I)通過ROV水下輔助，使海管定位導向架穿過懸跨海底管線，完成安裝架就位； ⑵通過水下振動錘將支撐樁提起，插入安裝架上的上插樁導向筒，通過ROV水下輔助調整支撐樁方向； ⑶支撐樁靠自重如泥后使用水下振動錘進行初步沉樁，至支撐樁上的海管支撐梁部位接近上插樁導向筒口后停止； ⑷驅動與上插樁導向筒連接的液壓油缸，上插樁導向筒回縮，上插樁導向筒兩部分分開，海管支撐梁與水下振動錘通過上插樁導向筒口，繼續打樁至鋼樁入泥深度至設計深度為止； (5)將兩個提管卡分別卡于海底管線臨近安裝架的兩端，通過甲板卷揚機連接提管卡，將海底管線提升至支撐樁上的海管支撐梁上端部位； (6)驅動與海管支撐梁連接的液壓油缸，使海管支撐梁伸出，下放海底管線至海管支撐梁，松開提管卡； (7)依次回收提管卡、水下振動錘、安裝架，并重復步驟⑴至(6)，在海底管線另一側安裝下一根支撐樁。
【文檔編號】F16L3/00GK104421491SQ201310367936
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月22日 優先權日:2013年8月22日
【發明者】傳建, 高志濤, 崔文濤 申請人:天津市海王星海上工程技術股份有限公司