CN105715908B - 一种海底管道柔性板群冲刷防护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种海底管道柔性板群冲刷防护装置。目的是提供的装置结构简单，成本较低、倒伏较小，促淤效果好，可适用于各种水流条件。技术方案是：一种海底管道柔性板群冲刷防护装置，包括至少一个平铺海底管道旁边的海床垫板；其特征在于该冲刷防护装置还包括排列在海床垫板上的若干个柔性板，柔性板的平面与海底管道的轴线构成的角度小于正负15度；所述海床垫板通过锚桩固定在海底。

Description

一种海底管道柔性板群冲刷防护装置
技术领域
本发明涉及一种海底管道冲刷防护装置，尤其涉及一种利用柔性板群的海底管道冲刷防护装置。
背景技术
海底管线的正常运行是海上油气田安全生产的重要保证。海底管道铺设后，水下流场的动态平衡被打破，导致局部水流流速加大，形成一定范围内的流速梯度集中区，并构成对海床的强剪切作用和局部大比尺旋涡的扰动，进而引起海底管道局部海床的冲刷，从而导致铺设的海底管线悬跨架空，悬跨达到一定程度时，管线失去有效的支撑作用，加上水动力荷载引起的管线涡激振动，使得管线发生疲劳破坏，造成管线的断裂和油气泄露，因此开发新型、高效、经济的海底管道冲刷防护技术具有重要的工程应用价值。
目前对于海底管线常用的防护方法有水下抛石、沙包堆垒、混凝土沉排垫等。这类方法虽然对海底管线的局部冲刷起到了一定的防护效果且易于施工，不过由于水下抛石、沙包、混凝土沉排垫等固态物体的存在，同时也会导致海底“二次冲刷”问题的出现，进而导致防护结构的失稳。近年来有效避免二次冲刷问题的人工草、仿生海藻等柔性防护技术开始逐渐发展起来，但由于目前设计的人工草、仿生海藻多做成条带状，在强水流作用下易于倒伏，使得阻流和泥沙沉积效果变差，可靠性不好。加上其固定支架施工复杂，成本高等问题，使得柔性防护技术在实际工程中应用并不是很广泛。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有柔性防护技术倒伏过大、促淤效果差等问题，提供一种海底管道柔性板群冲刷防护装置，该装置结构简单，成本较低、倒伏较小，促淤效果好，可适用于各种水流条件。
本发明提供的技术方案是：
一种海底管道柔性板群冲刷防护装置，包括至少一个平铺海底管道旁边的的海床垫板；其特征在于该冲刷防护装置还包括排列在海床垫板上的若干个柔性板，柔性板的平面与海底管道的轴线构成的角度小于正负15度；所述海床垫板通过锚桩固定在海底。
所述海床垫板位于海底管道的迎流侧，或者位于海底管道的两侧。
所述柔性板的平面与海底管道的轴线平行。
所述海床垫板为高强度、耐腐蚀的硬PVC板，作为柔性板的固定基础。海床垫板的四周及各边中心位置与锚桩固定连接。
所述海床垫板宽度为管道直径的20倍以上。
所述柔性板为高强度、耐腐蚀、有一定浮力和柔度的非金属材料板，厚度为10-20mm，高度为管道直径的1-2倍，长度为0.8-1.5m。
所述非金属材料板为橡胶板。
所述的柔性板底部边缘用角码、螺丝与海床垫板固定在一起。
进一步地，每一块海床垫板上布置4-8排柔性板，每排柔性板与管道轴线平行；排与排之间柔性板交错排列，后排每一柔性板正好覆盖前排柔性板之间间隙。
进一步地，每排柔性板间距为柔性板长度的2-5倍，每排中的相邻柔性板之间的间距为柔性板长度的0.5-0.8倍。
本发明的工作原理是：将装置固定在管道两侧，当潮流经过时，各排柔性板在水流作用下均产生一定的弯曲，水流在第一排柔性板的阻流作用下，发生分流，水流从柔性板顶端和板与板之间的间隙流过，板后水流流速降低，第一排间隙内水流向下流动时受到第二排柔性板的阻流作用，进一步分流，使得流速进一步降低，如此经过多排柔性板后，流速持续降低，最终将管道附近流速降低至低于泥沙起动流速，水流挟带的泥沙颗粒在柔性板群及管道周围沉积，使得管道周围海床由冲刷转为淤积，达到了海底管道冲刷防护目的。
本发明的有益效果是：本发明耐腐蚀、强度高、倒伏较小，促淤效果好，可适用于各种水流条件；而且结构简单，成本较低，适合用于海底管道的冲刷防护。
附图说明
图1为本发明所述的海底管道柔性板群冲刷防护装置的立体结构示意图。
图中标号为：
1.海底管道；2.柔性板；3.锚桩；4.海床垫板。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例进一步说明。
如图所示，本发明所述的海底管道柔性板群冲刷防护装置中，海床垫板4平铺于海底管道1迎流侧海床上(距离海底管道1-2倍管径范围内)，海床垫板四周及各边中间位置用锚桩3与海床固定；锚桩优选不锈钢金属材料制作的锚桩。若干个柔性板2按照交错排列方式将依次固定于海床垫板上，每块柔性板的平面与海底管道的轴线构成的角度小于正负15度，最好能够保持平行状态。
制作过程为：
1.海床垫板由高强度、耐腐蚀的硬PVC材料制作，其形状为长方形，长度(沿管道轴线方向)为20m为宜；如防护范围较大，可布置多块海床垫板。海床垫板厚度为20mm为宜，宽度大于管道直径的20倍为宜。
2.柔性板由高强度、耐腐蚀、有一定浮力和柔度的橡胶板制作，厚度为10-20mm，高度为管道直径的1-2倍，长度(沿管道轴线方向)为0.8-1.5m。每一块海床垫板上布置4-8排柔性板，每排柔性板与管道轴线平行。每排柔性板之间的间距为2-5倍柔性板长度为宜。每排中相邻柔性板之间的间距为0.5-0.8倍柔性板长度为宜。排与排之间的柔性板交错排列，后排每一柔性板要正好覆盖前排柔性板之间间隙。
敷设实施方案：
首先在陆地上完成海床垫板、柔性板的制作。将制作好的材料由施工船运送至施工地点，用角码与螺丝将柔性板固定在海床垫板上。固定好后，用起重装置将海床垫板及柔性板抛入海中，布设在管线迎流侧。对于往复潮流情况，需在管线两侧各敷设一块海床垫板及柔性板群，然后水下潜水员利用水下打桩设备将锚桩打入海床中进行装置的固定。

Claims (4)

1.一种海底管道柔性板群冲刷防护装置，包括至少一个平铺海底管道旁边的海床垫板；其特征在于该冲刷防护装置还包括排列在海床垫板上的若干个柔性板；所述海床垫板通过锚桩固定在海底；
所述海床垫板位于海底管道的迎流侧，或者位于海底管道的两侧；
所述柔性板的平面与海底管道的轴线平行；
所述海床垫板为高强度、耐腐蚀的硬PVC板，作为柔性板的固定基础；海床垫板的四周及各边中心位置与锚桩固定连接；
所述海床垫板宽度为管道直径的20倍以上；
所述柔性板为高强度、耐腐蚀、有一定浮力和柔度的非金属材料板，厚度为10-20mm，高度为管道直径的1-2倍，长度为0.8-1.5m；
每一块海床垫板上布置4-8排柔性板，每排柔性板与管道轴线平行；排与排之间柔性板交错排列，后排每一柔性板正好覆盖前排柔性板之间间隙。
2.根据权利要求1所述的海底管道柔性板群冲刷防护装置，其特征在于：所述非金属材料板为橡胶板。
3.根据权利要求2所述的海底管道柔性板群冲刷防护装置，其特征在于：所述的柔性板底部边缘用角码、螺丝与海床垫板固定在一起。
4.根据权利要求3所述的海底管道柔性板群冲刷防护装置，其特征在于：每排柔性板间距为柔性板长度的2-5倍，每排中的柔性板之间的间距为柔性板长度的0.5-0.8倍。
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