CN106812127B - 一种防止冲桩管线堵塞的自升式海洋平台桩靴冲桩系统 - Google Patents
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Abstract
一种防止冲桩管线堵塞的自升式海洋平台桩靴冲桩系统，包括桩靴，桩靴的外壳由上顶板、下底板及侧板构成，上顶板上间隔布置一圈上冲桩孔，下底板上间隔布置有两圈下冲桩孔，每个上、下冲桩孔的外侧均设置封闭型冲桩喷嘴，并以焊接的方式固定在桩靴的上顶板和下底板，每圈冲桩孔的进水口均通过冲桩管线与泵组出水管通；本发明通过合理布置冲桩孔及出水口位置，喷冲点实际位置较桩靴下底板更深、外延性更高，可更有效破坏桩基土体结构、抑制吸附力作用，通过将冲桩孔合理转化为直径更小的多方位出水口，有效喷冲压力更高，冲桩效率更高；采用封闭型冲桩喷嘴，并进一步通过设置阶梯式递进的防堵措施，有效解决了海床泥沙堵塞冲桩管线的问题。
Description
技术领域
本发明属于海洋平台技术领域，特别是涉及一种防止冲桩管线堵塞的自升式海洋平台桩靴冲桩系统。
背景技术
在近海油气资源的勘探开发中，自升式平台应用广泛，居主力军地位。自升式平台是一种移动式海洋平台，可用于海洋石油的钻井、修井、试油和试采等作业，具有移动灵活、稳定性好，日租金较低等优点，通常需要在不同海域进行插桩、拔桩等作业。
自升式海洋平台通过压载的方式将桩腿及桩靴插入海床一定深度处，以提供平台所需承载力，确保平台作业安全。当在当前井位作业完成时，需要进行拔桩作业，进而将平台移位至下一目标井位。为了顺利完成拔桩作业，尤其是在桩靴持力层是粘土层的情况下，通常需要利用自升式平台自带的冲桩系统进行冲桩，进而减小拔桩阻力尤其是桩靴底部的吸附力作用。自升式平台的冲桩效果对于确保平台拔桩作业的顺利进行具有重要意义，将直接影响着平台拔桩作业进度，甚至安全。
现有自升式平台冲桩系统的喷嘴以开口的形式直接布置于桩靴的下表面和上表面。尽管喷嘴的外面布有弧形的防护罩，仍无法避免冲桩管线被海床土体堵塞的问题，导致冲桩效果难以达到、拔桩困难，降低了拔桩作业时效，甚至出现拔桩作业无法正常完成。专利CN 101302763A在每个冲桩口处安装冲桩阀、液压装置等，结构繁杂，安装、操作、维修不便，且出水口、冲管、冲桩口等的堵塞问题仍然存在，此外，由于桩靴内部空间非常有限，现场可行性受到限制。专利 CN 103696423 A增加了冲桩管线，但冲桩管线、防护罩堵塞的问题仍然存在。专利CN 102383426 A对桩靴上表面的冲桩方式进行了改造，现有桩靴冲桩管线堵塞的问题仍然存在。
发明内容
为了克服现有自升式海洋平台桩靴的冲桩系统常常因冲桩管线堵塞而冲桩效果差、拔桩困难的问题，本发明的目的在于提供一种防止冲桩管线堵塞的自升式海洋平台桩靴冲桩系统，具有结构简单、易操作、效率高的特点。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种防止冲桩管线堵塞的自升式海洋平台桩靴冲桩系统，包括桩靴1以及固定连接于桩靴1上端的桁架式桩腿6，所述桩靴1的外壳由上顶板8、下底板9及侧板10构成，上顶板8上间隔45°布置一圈上冲桩孔11-1，下底板9上间隔45°布置有两圈下冲桩孔11-2，两圈下冲桩孔11-2的起始位置间隔22.5°，每个上、下冲桩孔11的外侧均设置封闭型冲桩喷嘴7，并以焊接的方式固定在桩靴1的上顶板8和下底板9，每圈冲桩孔的进水口12均通过冲桩管线4与泵组出水管2相连通。
所述的泵组出水管2总管上设置有由壬接头3，总管和二级总支路上各设置有一个三通分流阀5。
所述的封闭型冲桩喷嘴7底部设置有倒锥形的盖板13，盖板13通过双头螺栓22与盖板法兰14相连接，盖板法兰14顶部以焊接方式固定于桩靴1的下底板9或上顶板8的外侧，盖板13上部设置有隔水板 20，隔水板20与盖板法兰14内侧设置密封圈21，隔水板20上部设置防堵罩17，防堵罩17外侧、盖板法兰14内侧与隔水板20上部之间形成储水室16，防堵罩17上部设置进水口12，进水口12与盖板法兰14 内侧之间设置限位挡环19，限位挡环19通过冲桩孔11固定于桩靴1 的下底板9或上顶板8的内侧，限位挡环19与盖板法兰14内侧、进水口12外侧、防堵罩17顶部之间均设置密封圈21。
所述的盖板法兰14上设置有周向排列的出水口15，出水口15向下微倾30°，间隔90°。
所述的防堵罩17上沿周向布置出水槽18，间隔90°，并采用向下微倾30°的形式。
所述的出水口15直径小于进水口12直径。
本发明的优点是：
(1)采用封闭型冲桩喷嘴，并进一步通过设置阶梯式递进的防堵措施，有效解决了海床泥沙堵塞冲桩管线的问题，并且可以方便地对冲桩喷嘴进行清理；
(2)通过合理布置冲桩孔及出水口位置，喷冲点实际位置较桩靴下底板更深、外延性更高，可更有效破坏桩基土体结构、抑制吸附力作用，在此基础上，通过将冲桩孔合理转化为直径更小的多方位出水口，有效喷冲压力更高，并产生有效喷冲叠加区域，冲桩效率更高；
(3)通过优化冲桩管线布局并设置三通分流阀5，将桩靴1上顶板和下底板上的冲桩孔分为相互独立的3组，可对各组冲桩孔分别进行冲桩作业，进而可将平台上泵组的有限效能最大化；
(4)通过合理的结构设计，冲桩孔数量减少，不占用非常有限的桩靴内部空间，结构更简单，且操作、拆卸、清理、维修更方便。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是封闭型冲桩喷嘴结构示意图。
图3（ a） 是上顶板布置示意图；图3（ b） 下底板冲桩孔布置示意图，图 3（ c） 是冲桩水叠加效应示意图。
图4是喷嘴防堵罩出水槽布置示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。
参照图1、图3，一种防止冲桩管线堵塞的自升式海洋平台桩靴冲桩系统，包括桩靴1以及固定连接于桩靴1上端的桁架式桩腿6，所述桩靴1的外壳由上顶板8、下底板9及侧板10构成，上顶板8上间隔45°布置一圈上冲桩孔11-1，下底板9上间隔45°布置有两圈下冲桩孔11-2，两圈下冲桩孔11-2的起始位置间隔22.5°，每个上、下冲桩孔11的外侧均设置封闭型冲桩喷嘴7，并以焊接的方式固定在桩靴1 的上顶板8和下底板9，每圈冲桩孔的进水口12均通过冲桩管线4与泵组出水管2相连通。进而可对各组冲桩孔11分别进行冲桩作业；桩靴1内冲桩管线4通过由壬接头3接入进水口12，进而连接该封闭型冲桩喷嘴7。
参照图1，所述的泵组出水管2总管上设置有由壬接头3，总管和二级总支路上各设置有一个三通分流阀5。
参照图2，所述的封闭型冲桩喷嘴7底部设置有倒锥形的盖板 13，盖板13通过双头螺栓22与盖板法兰14相连接，方便拆卸，可以方便地对喷嘴7内可能残存的海床泥砂进行清理，盖板法兰14顶部以焊接方式固定于桩靴1的下底板9或上顶板8的外侧，盖板13上部设置有隔水板20，用以封隔储水室16，提高喷冲压力，隔水板20与盖板法兰14内侧设置密封圈21，隔水板20上部设置防堵罩17，防堵罩 17外侧、盖板法兰14内侧与隔水板20上部之间形成储水室16，防堵罩17上部设置进水口12，用以进一步防止进水口12及冲桩管线4被部分可能灌入喷嘴7的海床泥砂堵塞，进水口12与盖板法兰14内侧之间设置限位挡环19，限位挡环19通过冲桩孔11固定于桩靴1的下底板9或上顶板8的内侧，限位挡环19与盖板法兰14内侧、进水口12 外侧、防堵罩17顶部之间均设置密封圈21。
参照图2、图3，所述的盖板法兰14上设置有周向排列的出水口 15，出水口15向下微倾30°，间隔90°用以提高有效喷冲压力、增加有效喷冲叠加区域，见图3（ b） 、图3（ c） ，并减小桩靴1贯入过程中海床泥砂的灌入，且使得少量灌入的海床泥土滑至储水室16的底部，便于清理，
参照图2、图4，所述的防堵罩17上沿周向布置出水槽18，间隔 90°，并采用向下微倾30°的形式，用以避免储水室16中残存的海床泥砂进入防堵罩17内部。
所述的出水口15的直径小于进水口12的直径。
本发明的工作原理为：
当冲桩作业开始，冲桩水从平台泵组(高压水泵、泥浆泵)经泵组出水管2、由壬接头3、冲桩管线4、三通分流阀5、上顶板8和下底板9上的冲桩孔11涌入封闭型冲桩喷嘴7，进而从进水口12至防堵罩17，经由防堵罩17上的出水槽18进入储水室16，继而再从出水口 15冲出喷嘴7，由于出水口15直径较之进水口12小，且沿周向不同方位布置，加之出水口15的向下微倾30°的布孔方式，有效避免了海床泥砂堵塞喷嘴的情况，对于少量进入储水室16的泥砂也可以通过拆卸盖板13，很方便地进行清理，冲桩作业效率将得到大幅提高。
通过控制总管上的三通分流阀5可单独对上顶板8上的冲桩孔进行冲桩，即实现对桩靴上表面的冲桩作业；也可通过控制总管和二级总支路的三通分流阀5对下底板9上的内圈或者外圈冲桩孔进行冲桩，一般可以先对内圈进行冲桩，再根据现场情况决定是否需要对外圈进行冲桩；也可以通过控制控制总管和二级总支路的三通分流阀5 对上顶板8上的冲桩孔和下底板9上内圈或者外圈冲桩孔同时进行冲桩。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (2)
1.一种防止冲桩管线堵塞的自升式海洋平台桩靴冲桩系统，其特征在于，包括桩靴（1）以及固定连接于桩靴（1）上端的桁架式桩腿（6），所述桩靴（1）的外壳由上顶板（8）、下底板（9）及侧板（10）构成，上顶板（8）上间隔45°布置一圈上冲桩孔（11-1），下底板（9）上间隔45°布置有两圈下冲桩孔（11-2），两圈下冲桩孔（11-2）的起始位置间隔22.5°，每个上、下冲桩孔（11）的外侧均设置封闭型冲桩喷嘴（7），并以焊接的方式固定在桩靴（1）的上顶板（8）和下底板（9），每圈冲桩孔的进水口（12）均通过冲桩管线（4）与泵组出水管（2）相连通；
所述的泵组出水管（2）总管上设置有由壬接头（3），总管和二级总支路上各设置有一个三通分流阀（5）；
所述的封闭型冲桩喷嘴(7）底部设置有倒锥形的盖板（13），盖板（13）通过双头螺栓（22）与盖板法兰（14）相连接，盖板法兰（14）顶部以焊接方式固定于桩靴（1）的下底板（9）或上顶板（8）的外侧，盖板（13）上部设置有隔水板（20），隔水板（20）与盖板法兰（14）内侧设置密封圈（21），隔水板（20）上部设置防堵罩（17），防堵罩（17）外侧、盖板法兰（14）内侧与隔水板（20）上部之间形成储水室（16），防堵罩（17）上部设置进水口（12），进水口（12）与盖板法兰（14）内侧之间设置限位挡环（19），限位挡环（19）通过冲桩孔（11）固定于桩靴（1）的下底板（9）或上顶板（8）的内侧，限位挡环（19）与盖板法兰（14）内侧、进水口（12）外侧、防堵罩（17）顶部之间均设置密封圈（21）；
所述的盖板法兰（14）上设置有周向排列的出水口（15），出水口（15）向下微倾30°，间隔90°；
所述的防堵罩（17）上沿周向布置出水槽（18），间隔90°，并采用向下微倾30°的形式。
2.根据权利要求1所述的一种防止冲桩管线堵塞的自升式海洋平台桩靴冲桩系统，其特征在于，所述的出水口（15）直径小于进水口（12）直径。
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