CN112113032A - 一种海底管道悬空抑制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种海底管道悬空抑制装置，在管道铺设时进行安装，包括：垫板，深埋海底，位于海床下方，与管托装置相连，用于支撑固定管托装置；管托装置，包括托槽和用于支撑托槽的管托架，管托架的上方与托槽相连，下方与垫板相连；托槽上设置有凹槽，凹槽内置有海底管道，托槽采用半包围结构对海底管道提供支撑；托槽位于海床的上方，且两端底面与海床光滑过渡连接，托槽与海床之间的空间构成预留的海底通道，海流可在预留的海底通道中流动，减少对海床的冲刷。本发明可避免二次施工，避免悬空的形成，省时省力。

Description

一种海底管道悬空抑制装置
技术领域
本发明涉及海洋工程技术领域，具体而言，尤其涉及一种海底管道悬空抑制装置。
背景技术
海底管道对于油类以及天然气运输具有重要作用。海底管道铺设时多埋于海床内，但是受到海床不规则以及海流冲刷的影响，易发生管线的悬空，从而导致管线横向失稳、诱发涡激振动降低管道的疲劳寿命、管道变形等危害。目前对于管道悬空治理主要是通过砂袋堆砌、打桩固定与人工水草覆盖等方法。这几种方法具有工作量大、施工工期长，对管道负荷较大等特点。
发明内容
根据上述提出的目前对于管道悬空治理主要是通过砂袋堆砌、打桩固定与人工水草覆盖等方法，这几种方法工作量大、施工工期长，对管道负荷较大的技术问题，而提供一种海底管道悬空抑制装置。本发明在管道铺设时安装，一次安装即可有效地减少悬空的形成，避免二次施工，主要通过将垫板深埋起到固定管托架作用，避开繁琐的打桩环节，利用预留的海流通道避免悬空的形成，利用托槽的半包围结构从而为受到海流冲刷的海底管道提供一定的保护作用。
本发明采用的技术手段如下：
一种海底管道悬空抑制装置，在管道铺设时进行安装，包括：
垫板，深埋海底，位于海床下方，与管托装置相连，用于支撑固定管托装置；
管托装置，包括托槽和用于支撑托槽的管托架，所述管托架的上方与所述托槽相连，下方与所述垫板相连；所述托槽上设置有凹槽，所述凹槽内置有海底管道，所述托槽采用半包围结构对所述海底管道提供支撑；所述托槽位于所述海床的上方，且两端底面与所述海床光滑过渡连接，所述托槽与所述海床之间的空间构成预留的海底通道，海流可在所述预留的海底通道中流动，减少对所述海床的冲刷。
进一步地，所述托槽的长度与悬空长度相等。
进一步地，所述托槽按照所述海底管道的尺寸制作，所述托槽上连接有若干间隔设置的单向卡具，所述卡具的两侧通过螺栓与所述托槽固定连接，所述海底管道位于所述托槽和所述卡具之间并置于所述凹槽内，通过所述卡具将所述海底管道压入并卡紧在所述托槽内。
进一步地，所述托槽为对称曲线结构，根据海底管线的材料和尺寸来确定一个所述海底管道可以发生的弯曲角度，以确定所述托槽的弧度和尺寸，保证所述托槽与所述海底管道紧密贴合，不发生相互碰撞，且所述海底管道不发生局部较大弯折，影响所述海底管道的安全和正常使用。
进一步地，所述凹槽的内壁与所述海底管道的外壁紧密贴合连接；在紧密接触的部位，所述凹槽的内壁与所述海底管道外壁的轮廓相同，尺寸相等，保证更好的支撑作用，同时防止所述托槽与所述海底管道发生碰撞；
所述卡具的内壁与所述海底管道的外壁紧密贴合连接，在紧密接触的部位，所述卡具的内壁与所述海底管道外壁的轮廓相同，尺寸相等；
所述凹槽的内壁与所述卡具的内壁构成完整闭环轮廓，所述闭环轮廓与所述海底管道的外壁轮廓相同。
进一步地，所述半包围结构是指所述托槽支撑并包围所述海底管道的下半部分结构。
进一步地，所述管托架采用桁架结构，所述桁架结构由至少四条杆件Ⅰ和至少两条杆件Ⅱ组成，所述杆件Ⅰ的顶部与所述托槽的外壁固定连接，所述杆件Ⅰ的底部与所述垫板固定连接，各所述杆件Ⅰ的底部与所述垫板间的连接处呈四角分布或矩形分布；所述杆件Ⅱ呈交叉状，其顶部同时与所述杆件Ⅰ和所述所述托槽的外壁固定连接，底部同时与所述杆件Ⅰ和所述所述垫板固定连接。
进一步地，所述管托架至少设有2个，间隔设置。
进一步地，所述垫板的厚度为根据地区海流的情况确定，当流速较高，对悬空抑制装置的侧向冲刷作用较大，会导致悬空抑制装置发生倾倒，则增加所述垫板的厚度以达到装置稳固站立的目的；同时，若装置所处位置的海床土质情况较软，支撑力不足，则增加所述垫板的厚度和长度，起到支撑、固定和防止倾倒的作用。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明提供的海底管道悬空抑制装置，在管道铺设时安装，一次安装即可有效地减少悬空的形成，避免二次施工。
2、本发明提供的海底管道悬空抑制装置，通过将垫板深埋从而起到固定托架作用，避开了繁琐的打桩环节，拆装简便，省时省力。
3、本发明提供的海底管道悬空抑制装置，预留的海流通道可避免悬空的形成。
4、本发明提供的海底管道悬空抑制装置，托槽长度与悬空段长度一致，可以对悬空的管道提供全面的支撑，避免因管道受力不均而产生新的危害。
5、本发明提供的海底管道悬空抑制装置，托槽的半包围结构可以为受到海流冲刷的管道提供一定的保护作用。
综上，应用本发明的技术方案能够解决现有技术中对于管道悬空治理主要是通过砂袋堆砌、打桩固定与人工水草覆盖等方法，这几种方法工作量大、施工工期长，对管道负荷较大的问题。
基于上述理由本发明可在海洋工程中的油类以及天然气运输等领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的侧视图。
图中：1、海床；2、垫板；3、托槽；4、管托架；5、海底管道；6、卡具；7、螺栓。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1-2所示，本发明提供了一种海底管道悬空抑制装置，在管道铺设时进行安装，包括：
垫板2，深埋海底，位于海床1下方，与管托装置相连，用于支撑固定管托装置；垫板2较厚并深埋海底，可对托架起到固定作用，垫板2的厚度主要根据以下因素考虑，如该地区海流的情况，如果流速较高，对装置的侧向冲刷作用较大，会导致装置发生倾倒，那么厚度增加以达到装置稳固站立的目的。同时，如果装置所处位置的海床土质情况较软，支撑力不足，那么垫板2尺寸需要增加厚度和长度，均是为了起到支撑、固定和防止倾倒的作用。
管托装置，包括托槽3和用于支撑托槽3的管托架4，所述管托架4的上方与所述托槽3相连，下方与所述垫板2相连，管托架4至少设有2个，间隔设置；所述托槽3上设置有凹槽，所述凹槽内置有海底管道5，所述托槽3采用半包围结构对所述海底管道5提供支撑；所述托槽3位于所述海床1的上方，且两端底面与所述海床1光滑过渡连接，光滑过渡后，可以保证海底管道5不发生弯折，且减小连接处对海水的阻力，这种光滑处理主要是为了保护管道和使水流畅通；所述托槽3与所述海床1之间的空间构成预留的海底通道，海流可在所述预留的海底通道中流动，减少对所述海床1的冲刷。其中，所述托槽3的长度与悬空长度相等，该悬空长度是指海底管道5悬空段的长度，该海底管道5即指，除了在海床表面的海底管线，剩下的光滑过渡到悬空抑制装置上的海底管道5，该海底管道5不会出现海底管线没有任何支撑而直接悬空的状态。托槽3的长度与悬空长度相等是为了对管线任一点都起到支撑作用。所述托槽3按照所述海底管道5的尺寸制作，所述托槽3上连接有若干间隔设置的单向卡具6，所述卡具6的两侧通过螺栓7与所述托槽3固定连接，所述海底管道5位于所述托槽3和所述卡具6之间并置于所述凹槽内，通过所述卡具6将所述海底管道5压入并卡紧在所述托槽3内。托槽3为对称曲线结构，主要是根据海底管线的材料和直径等来确定一个海底管道5可以发生的弯曲角度，然后确定托槽3的弧度和尺寸，这样能保证托槽3与海底管道5紧密贴合，不发生相互碰撞，且海底管道5不发生局部较大弯折，影响海底管道5的安全和正常使用。所述半包围结构是指所述托槽3支撑并包围所述海底管道5的下半部分结构。所述凹槽的内壁与所述海底管道5的外壁紧密贴合连接；在紧密接触的部位，所述凹槽的内壁与所述海底管道5外壁的轮廓相同，尺寸相等，保证更好的支撑作用，同时防止所述托槽3与所述海底管道5发生碰撞；所述卡具6的内壁与所述海底管道5的外壁紧密贴合连接，在紧密接触的部位，所述卡具6的内壁与所述海底管道5外壁的轮廓相同，尺寸相等；所述凹槽的内壁与所述卡具6的内壁构成完整闭环轮廓，所述闭环轮廓与所述海底管道5的外壁轮廓相同。由于海底管道5基本是圆形的，为了起到更好的支撑和固定作用，也防止海底管道5出现晃动和与托槽3凹槽内壁的撞击发生，凹槽内壁的形状和尺寸应与海底管道5的外壁相匹配，但是对于不同的海底管道5，凹槽可以有不同的内壁尺寸。如果海底管道5横截面不是圆形，那么托槽凹槽内壁横截面也要相应调整；托槽3外壁的形状和尺寸不固定，但应尽量设置成没有棱角的光滑曲面，减小海水阻力。
所述管托架4采用桁架结构并深埋海底，在遭受海流冲刷时可以给托槽3提供有效的支撑，本实施例中，该桁架结构由四条杆件Ⅰ和两条杆件Ⅱ组成，所述杆件Ⅰ的顶部与所述托槽3的外壁固定连接，所述杆件Ⅰ的底部与所述垫板2固定连接，各所述杆件Ⅰ的底部与所述垫板2间的连接处呈四角分布；所述杆件Ⅱ呈空间交叉状，其顶部同时与所述杆件Ⅰ和所述所述托槽3的外壁固定连接，底部同时与所述杆件Ⅰ和所述所述垫板2固定连接；四条杆件Ⅰ呈四角分布设置且两条杆件Ⅱ交叉设置后的俯视图中，两条杆件Ⅱ呈对角线设置。该桁架结构即为托槽3下面的支撑结构，只要有较大空隙，可以保证海水顺利通过，且支撑能力较好，结构较稳定的结构类型都可以。在常见结构类型中，桁架结构相对而言承载能力好，稳定性好，空隙大，省材料，质轻，所以本发明采用桁架结构来支撑托槽3。其他类型可以达到目的的支撑结构形式都满足本发明使用需求，如：八字形支撑、拱形或锚桩式结构等。
上述海底管道5为任意海底管线，不局限于运输石油天然气的管道。
现有技术都是在管道发生悬空以后采取补救措施以减少悬空的危害，本发明装置则是在管道铺设时进行安装以减少管道发生悬空的概率。现有技术采用固定桩管对管道进行固定，本发明装置采用垫板2对支架进行固定，避开了繁琐的打桩环节，省时省力。通过现有技术治理管道悬空后，并未从根本上减少海流对海床1的冲刷，本发明通过预留的海流通道可以有效地减少海流的冲刷，避免二次施工。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种海底管道悬空抑制装置，其特征在于，在管道铺设时进行安装，包括：
垫板(2)，深埋海底，位于海床(1)下方，与管托装置相连，用于支撑固定管托装置；
管托装置，包括托槽(3)和用于支撑托槽(3)的管托架(4)，所述管托架(4)的上方与所述托槽(3)相连，下方与所述垫板(2)相连；所述托槽(3)上设置有凹槽，所述凹槽内置有海底管道(5)，所述托槽(3)采用半包围结构对所述海底管道(5)提供支撑；所述托槽(3)位于所述海床(1)的上方，且两端底面与所述海床(1)光滑过渡连接，所述托槽(3)与所述海床(1)之间的空间构成预留的海底通道，海流可在所述预留的海底通道中流动，减少对所述海床(1)的冲刷。
2.根据权利要求1所述的海底管道悬空抑制装置，其特征在于，所述托槽(3)的长度与悬空长度相等。
3.根据权利要求1或2所述的海底管道悬空抑制装置，其特征在于，所述托槽(3)按照所述海底管道(5)的尺寸制作，所述托槽(3)上连接有若干间隔设置的单向卡具(6)，所述卡具(6)的两侧通过螺栓(7)与所述托槽(3)固定连接，所述海底管道(5)位于所述托槽(3)和所述卡具(6)之间并置于所述凹槽内，通过所述卡具(6)将所述海底管道(5)压入并卡紧在所述托槽(3)内。
4.根据权利要求3所述的海底管道悬空抑制装置，其特征在于，所述托槽(3)为对称曲线结构，根据海底管线的材料和尺寸来确定一个所述海底管道(5)可以发生的弯曲角度，以确定所述托槽(3)的弧度和尺寸，保证所述托槽(3)与所述海底管道(5)紧密贴合，不发生相互碰撞，且所述海底管道(5)不发生局部较大弯折，影响所述海底管道(5)的安全和正常使用。
5.根据权利要求4所述的海底管道悬空抑制装置，其特征在于，所述凹槽的内壁与所述海底管道(5)的外壁紧密贴合连接；在紧密接触的部位，所述凹槽的内壁与所述海底管道(5)外壁的轮廓相同，尺寸相等，保证更好的支撑作用，同时防止所述托槽(3)与所述海底管道(5)发生碰撞；
所述卡具(6)的内壁与所述海底管道(5)的外壁紧密贴合连接，在紧密接触的部位，所述卡具(6)的内壁与所述海底管道(5)外壁的轮廓相同，尺寸相等；
所述凹槽的内壁与所述卡具(6)的内壁构成完整闭环轮廓，所述闭环轮廓与所述海底管道(5)的外壁轮廓相同。
6.根据权利要求5所述的海底管道悬空抑制装置，其特征在于，所述半包围结构是指所述托槽(3)支撑并包围所述海底管道(5)的下半部分结构。
7.根据权利要求1所述的海底管道悬空抑制装置，其特征在于，所述管托架(4)采用桁架结构，所述桁架结构由至少四条杆件Ⅰ和至少两条杆件Ⅱ组成，所述杆件Ⅰ的顶部与所述托槽(3)的外壁固定连接，所述杆件Ⅰ的底部与所述垫板(2)固定连接，各所述杆件Ⅰ的底部与所述垫板(2)间的连接处呈四角分布或矩形分布；所述杆件Ⅱ呈交叉状，其顶部同时与所述杆件Ⅰ和所述所述托槽(3)的外壁固定连接，底部同时与所述杆件Ⅰ和所述所述垫板(2)固定连接。
8.根据权利要求1或7所述的海底管道悬空抑制装置，其特征在于，所述管托架(4)至少设有2个，间隔设置。
9.根据权利要求1所述的海底管道悬空抑制装置，其特征在于，所述垫板(2)的厚度根据地区海流的情况确定，当流速较高，对悬空抑制装置的侧向冲刷作用较大，会导致悬空抑制装置发生倾倒，则增加所述垫板(2)的厚度以达到装置稳固站立的目的；同时，若装置所处位置的海床土质情况较软，支撑力不足，则增加所述垫板(2)的厚度和长度，起到支撑、固定和防止倾倒的作用。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20201222

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