CN116771990A - 一种用于原油外管道的支撑系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及管道支撑领域，具体公开了一种用于原油外管道的支撑系统及其使用方法，包括围岸入水端支具、柔性中通管和控制端信号处理模块，所述围岸入水端支具一端安装有入水端水位适控组，将石油输送管的头端架设于水域围岸后，通过入水端水位适控组进行石油输送管头端的倾度调控，围岸入水端支具还安装有浮动动态缓冲单元、浮动量监测组和下沉承托组；获得当前浮管下倾状态，进而控制提升牵引部调整与柔性中通管连接的水面浮管头端倾度，使水面浮管头端依据当前水位调整成水平状态，避免水面浮管头端与柔性中通管在倾度过量增大，以及受水流波动影响后，出现其连接点受力增大的现象，有效保护连接点间隙的密封性。

Description

一种用于原油外管道的支撑系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及管道支撑领域，特别涉及一种用于原油外管道的支撑系统及其使用方法。

背景技术

原油管道是指长距离输送原油的输油管道，其中包括铺装于水面的输油浮管以及直接暴露在基面的输油管路。常规情况下将石油输送管在水面进行施工安装时，为保持管道于水面的漂浮力，主要是通过浮筒包裹至管道外部进行支撑，由于漂浮于水面的输送管道为柔性材质制成，该部分与河岸位置的钢材料原油管道之间完成固定时，其连接端通常采用管阀进行双端密封，该种硬连接方式在浮管头端倾度随水流产生浮动变化，其连接点容易受浮管头端随水浮动位移时所产生的拉扯力影响出现微晃动现象，该种现象虽在水位不变时对管阀产生的密封性干涉不大，但水位下降时，浮管头端随水位变化，其头端与管阀接点倾度增大时会造成管阀连接端受力增大，长期处于该环境容易造成管阀连接处密封间隙增大，使用稳定性受到影响。为此，我们提出一种用于原油外管道的支撑系统及其使用方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于原油外管道的支撑系统及其使用方法以解决背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种用于原油外管道的支撑系统，包括围岸入水端支具、柔性中通管和控制端信号处理模块，所述围岸入水端支具一端安装有入水端水位适控组， 将套设有浮管的石油输送管的头端架设于水域围岸后，通过入水端水位适控组进行石油输送管头端的倾度调控，所述围岸入水端支具还安装有浮动动态缓冲单元、浮动量监测组和下沉承托组，所述入水端水位适控组包括倾度驱动部、提升牵引部、牵引线道隔离部和纵向路径限制座，所述倾度驱动部的驱动输出端与所述提升牵引部固定连接，所述牵引线道隔离部对称设置于所述提升牵引部的两侧，所述纵向路径限制座固定连接于所述牵引线道隔离部底部，所述牵引线道隔离部和所述纵向路径限制座用于所述提升牵引部牵引线端的排布防护，所述浮动动态缓冲单元包括小变量位移限制部、装配支耳和内缓冲填充部，所述小变量位移限制部滑动安装于所述纵向路径限制座的内侧，且所述小变量位移限制部与所述提升牵引部牵引线端固定连接，所述装配支耳与原油外管道连接端螺接固定，所述内缓冲填充部设置于所述小变量位移限制部内侧，所述内缓冲填充部用于所述装配支耳固定水面浮管头端受水浮波动位移时的动态缓冲。

本发明进一步的改进在于，所述浮动量监测组用于水面浮管头端所处水域围岸的水位监控，所述浮动量监测组包括传感漂浮球和围岸水位监测模块，所述传感漂浮球与所述围岸水位监测模块信号连接，所述围岸水位监测模块与所述纵向路径限制座固定连接，所述传感漂浮球随水面浮管头端布置于水域围岸位置。

本发明进一步的改进在于，所述下沉承托组设置于用于水面浮管头端随水位沉降过程时的支撑，所述下沉承托组包括接地引导架和压力测点支撑盘，所述压力测点支撑盘设置于所述提升牵引部下方，所述接地引导架和所述压力测点支撑盘之间安装有压力势能件，所述压力势能件用于所述压力测点支撑盘受力后的势能缓冲。

本发明进一步的改进在于，所述围岸入水端支具包括接管端整备架和外隔护框架，所述外隔护框架与所述接管端整备架固定连接，所述倾度驱动部壳体与所述接管端整备架固定连接，所述牵引线道隔离部与所述倾度驱动部之间设置有整装引导架，所述接地引导架与所述接管端整备架固定连接。

本发明进一步的改进在于，所述控制端信号处理模块安装于所述接管端整备架顶部，所述控制端信号处理模块用于接收所述浮动量监测组获得的水位监控信号，进而向所述提升牵引部发送牵引控制命令。

本发明进一步的改进在于，一种用于原油外管道的支撑系统的使用方法包括以下步骤：

步骤S1、原油管道经支架安装于水岸时，首先将原油外管道与柔性中通管对接，之后将柔性中通管经接管端整备架内侧穿入安装，直至到达提升牵引部下方位置后，将水面浮管的连接端与柔性中通管完成对接；

步骤S2、待水湾区水位产生下降，使柔性中通管连接的水面浮管头端随水浮高度下降产生倾斜时，通过浮动量监测组获得当前水位下降数据，待水面浮管头端下降倾度到达压力测点支撑盘初始支撑高度位置后，触发压力测点支撑盘感应信号，同时浮动量监测组测得数据超出水位阈值后，即通过控制端信号处理模块向入水端水位适控组发送水位随动控制信号；

步骤S3、入水端水位适控组接收到随动控制信号后，即控制提升牵引部牵引端于纵向路径限制座内侧带动小变量位移限制部抬升，进而调整与柔性中通管连接的水面浮管头端倾度，将水面浮管头端依据当前水位调整成水平状态，进而避免水面浮管头端与柔性中通管因硬性连接方式在倾度过量增大后，受水流波动影响时，影响到管路对接点密封性。

与现有技术相比，本发明可在水湾区水位产生下降，使柔性中通管连接的水面浮管头端随水浮高度下降产生倾斜时，通过浮动量监测组及压力测点支撑盘获得当前浮管下倾状态，进而控制提升牵引部调整与柔性中通管连接的水面浮管头端倾度，使水面浮管头端依据当前水位调整成水平状态，避免水面浮管头端与柔性中通管在倾度过量增大，同时受水流波动影响后，出现其连接点受力增大的现象，可有效保护连接点间隙的密封性。

附图说明

图1为本发明一种用于原油外管道的支撑系统的结构示意图一。

图2为本发明一种用于原油外管道的支撑系统的结构示意图二。

图3为本发明一种用于原油外管道的支撑系统的主视图。

图4为图2中A部的放大图。

图中：1、围岸入水端支具；11、接管端整备架；12、外隔护框架；2、入水端水位适控组；21、倾度驱动部；211、整装引导架；22、提升牵引部；23、牵引线道隔离部；24、纵向路径限制座；3、浮动动态缓冲单元；31、小变量位移限制部；32、装配支耳；33、内缓冲填充部；4、浮动量监测组；41、传感漂浮球；42、围岸水位监测模块；5、下沉承托组；51、接地引导架；52、压力测点支撑盘；53、压力势能件；6、柔性中通管；7、控制端信号处理模块。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制，为了更好地说明本发明的具体实施方式，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸，对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的，基于本发明中的具体实施方式，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具体实施方式，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1-图4，一种用于原油外管道的支撑系统，包括围岸入水端支具1、柔性中通管6和控制端信号处理模块7，围岸入水端支具1一端安装有入水端水位适控组2， 将套设有浮管的石油输送管的头端架设于水域围岸后，通过入水端水位适控组 2 进行石油输送管头端的倾度调控，围岸入水端支具1还安装有浮动动态缓冲单元3、浮动量监测组4和下沉承托组5，入水端水位适控组2包括倾度驱动部21、提升牵引部22、牵引线道隔离部23和纵向路径限制座24，倾度驱动部21的驱动输出端与提升牵引部22固定连接，牵引线道隔离部23对称设置于提升牵引部22的两侧，纵向路径限制座24固定连接于牵引线道隔离部23底部，牵引线道隔离部23和纵向路径限制座24用于提升牵引部22牵引线端的排布防护，浮动动态缓冲单元3包括小变量位移限制部31、装配支耳32和内缓冲填充部33，小变量位移限制部31滑动安装于纵向路径限制座24的内侧，且小变量位移限制部31与提升牵引部22牵引线端固定连接，装配支耳32与原油外管道连接端螺接固定，内缓冲填充部33设置于小变量位移限制部31内侧，内缓冲填充部33用于装配支耳32固定水面浮管头端受水浮波动位移时的动态缓冲。

在本实施例中，本发明旨于解决在水面铺装的输油浮管因水湾区域水位下降时，浮管头端随水位变化下头端与管阀接点倾度增大，造成管阀连接端受力增加影响到密封稳定性的问题，具体实施方案如下：

在原油管道经支架安装于水岸时，首先将位于水岸的原油外管道头端与柔性中通管6之间完成对接，之后将柔性中通管6经接管端整备架11内侧穿入安装，直至到达提升牵引部22下方位置后，将水面浮管的连接端与柔性中通管6通过装接管阀进行对接，完成后接管端整备架11及外隔护框架12置于水岸位置的原油管道外侧，达到基础的外隔离防护，待水湾区水位产生下降后，柔性中通管6所连接的水面浮管头端随水浮高度下降产生下朝向倾斜时，位于纵向路径限制座24两侧的传感漂浮球41随水浮高度同步下沉，检测当前的水位下降信息并经围岸水位监测模块42测得具体数据，待水面浮管头端下降倾度到达压力测点支撑盘52初始支撑高度位置后，触发压力测点支撑盘52的感应信号，同时浮动量监测组4测得数据超出水位阈值后，即通过控制端信号处理模块7向入水端水位适控组2发送水位随动控制信号。

在本实施例中，装配支耳32通过与水面浮管外壁螺接固定实现水面浮管的同步位移抬升，待入水端水位适控组2中接收到随动控制信号后，提升牵引部22受到控制命令开始收缩牵引小变量位移限制部31，使小变量位移限制部31位于纵向路径限制座24内侧沿限位路径纵向滑动抬升，调整与柔性中通管6连接的水面浮管头端倾度，使水面浮管底部脱离压力测点支撑盘52所处支撑高度，使水面浮管头端依据当前水位调整成水平状态，避免水面浮管头端与柔性中通管6因硬性连接方式在倾度过量增大后，受水流波动影响时，影响到管路对接点密封性。同时在水面浮管头端与柔性中通管6之间受水流波动影响产生小距离位移时，小变量位移限制部31内侧提供装配支耳32小量的位移空间，使装配支耳32可位于小变量位移限制部31内侧活动后受到内缓冲填充部33的势能缓冲，降低水面浮管头端与柔性中通管6之间受水流波动影响时其连接点因硬性接触碰撞受损，进而保持稳定性。

浮动量监测组4用于水面浮管头端所处水域围岸的水位监控，浮动量监测组4包括传感漂浮球41和围岸水位监测模块42，传感漂浮球41与围岸水位监测模块42信号连接，围岸水位监测模块42与纵向路径限制座24固定连接，传感漂浮球41随水面浮管头端布置于水域围岸位置；在本实施例中，传感漂浮球41和围岸水位监测模块42可采用常规的为浮标液位计，其中传感漂浮球41为浮球端，围岸水位监测模块42为液位计量端。

下沉承托组5设置于用于水面浮管头端随水位沉降过程时的支撑，下沉承托组5包括接地引导架51和压力测点支撑盘52，压力测点支撑盘52设置于提升牵引部22下方，接地引导架51和压力测点支撑盘52之间安装有压力势能件53，压力势能件53用于压力测点支撑盘52受力后的势能缓冲；压力测点支撑盘52顶部通过设置压力传感器反应管路在水温下降产生下倾后的接触状态，并通过压力测点支撑盘52和接地引导架51达到对浮管下倾时的预支撑作用，同时通过压力势能件53在浮管下倾受压力测点支撑盘52接触支撑后，可起到受压力的缓冲作用，降低浮管下倾时对接地引导架51产生冲击，保持接地引导架51与河岸基面支撑位置的稳定性。

围岸入水端支具1包括接管端整备架11和外隔护框架12，外隔护框架12与接管端整备架11固定连接，倾度驱动部21壳体与接管端整备架11固定连接，牵引线道隔离部23与倾度驱动部21之间设置有整装引导架211，接地引导架51与接管端整备架11固定连接；接地引导架51通过安装于河岸基面用以作为固定支撑点，接管端整备架11及外隔护框架12架设置管道外部强起到外隔离防护作用，整装引导架211旨于加强对提升牵引部22以及纵向路径限制座24的支撑面，保持提升牵引部22驱动浮管端头抬升时的支撑。

控制端信号处理模块7安装于接管端整备架11顶部，控制端信号处理模块7用于接收浮动量监测组4获得的水位监控信号，进而向提升牵引部22发送牵引控制命令；在本实施例中，控制端信号处理模块7可采用单片机实现接收信号的回馈处理，进而在控制端信号处理模块7接收到压力测点支撑盘52及传感漂浮球41反馈的信号数据后，控制提升牵引部22实现对小变量位移限制部31的抬升驱动，使浮管头端在水位下降时依据保持相对水平，达到对浮管头端相接位置密封点的保护效果。

实施例2

请参阅图1-图4，在本实施例中，与实施例1相同处不再赘述，而与实施例1不同处在于，本发明同时可用于输油浮管对接装配时的保护支撑，在原油管道经支架安装于水岸时，首先将位于水岸的原油外管道头端与柔性中通管6固定并穿接于接管端整备架11内侧，直至柔性中通管6到达提升牵引部22下方位置后，将浮管置入压力测点支撑盘52上方支撑，并通过装配支耳32将浮管待连接头端完成螺接固定，固定完成后操作人员可通过控制提升牵引部22驱动小变量位移限制部31将浮管头端纵向抬升与柔性中通管6呈相对水平状态完成对准，无需在对接时采用独立支具支撑，保持装配过程中管路对接的稳定支撑保护，方便操作人员在直接的对齐状态下快速将柔性中通管6与浮管头端装配。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种用于原油外管道的支撑系统，包括围岸入水端支具（1）、柔性中通管（6）和控制端信号处理模块（7），其特征在于，所述围岸入水端支具（1）一端安装有入水端水位适控组（2），将套设有浮管的石油输送管的头端架设于水域围岸后，通过入水端水位适控组（2）进行石油输送管头端的倾度调控，所述围岸入水端支具（1）还安装有浮动动态缓冲单元（3）、浮动量监测组（4）和下沉承托组（5）；

所述入水端水位适控组（2）包括倾度驱动部（21）、提升牵引部（22）、牵引线道隔离部（23）和纵向路径限制座（24），所述倾度驱动部（21）的驱动输出端与所述提升牵引部（22）固定连接，所述牵引线道隔离部（23）对称设置于所述提升牵引部（22）的两侧，所述纵向路径限制座（24）固定连接于所述牵引线道隔离部（23）底部，所述牵引线道隔离部（23）和所述纵向路径限制座（24）用于所述提升牵引部（22）牵引线端的排布防护。

2.根据权利要求1所述的一种用于原油外管道的支撑系统，其特征在于：所述浮动动态缓冲单元（3）包括小变量位移限制部（31）、装配支耳（32）和内缓冲填充部（33），所述小变量位移限制部（31）滑动安装于所述纵向路径限制座（24）的内侧，且所述小变量位移限制部（31）与所述提升牵引部（22）牵引线端固定连接，所述装配支耳（32）与原油外管道连接端螺接固定，所述内缓冲填充部（33）设置于所述小变量位移限制部（31）内侧，所述内缓冲填充部（33）用于所述装配支耳（32）固定水面浮管头端受水浮波动位移时的动态缓冲。

3.根据权利要求1所述的一种用于原油外管道的支撑系统，其特征在于：所述浮动量监测组（4）用于水面浮管头端所处水域围岸的水位监控，所述浮动量监测组（4）包括传感漂浮球（41）和围岸水位监测模块（42），所述传感漂浮球（41）与所述围岸水位监测模块（42）信号连接，所述围岸水位监测模块（42）与所述纵向路径限制座（24）固定连接，所述传感漂浮球（41）随水面浮管头端布置于水域围岸位置。

4.根据权利要求1所述的一种用于原油外管道的支撑系统，其特征在于：所述下沉承托组（5）设置于用于水面浮管头端随水位沉降过程时的支撑，所述下沉承托组（5）包括接地引导架（51）和压力测点支撑盘（52），所述压力测点支撑盘（52）设置于所述提升牵引部（22）下方，所述接地引导架（51）和所述压力测点支撑盘（52）之间安装有压力势能件（53），所述压力势能件（53）用于所述压力测点支撑盘（52）受力后的势能缓冲。

5.根据权利要求4所述的一种用于原油外管道的支撑系统，其特征在于：所述围岸入水端支具（1）包括接管端整备架（11）和外隔护框架（12），所述外隔护框架（12）与所述接管端整备架（11）固定连接，所述倾度驱动部（21）壳体与所述接管端整备架（11）固定连接，所述牵引线道隔离部（23）与所述倾度驱动部（21）之间设置有整装引导架（211），所述接地引导架（51）与所述接管端整备架（11）固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于原油外管道的支撑系统，其特征在于：所述控制端信号处理模块（7）安装于所述接管端整备架（11）顶部，所述控制端信号处理模块（7）用于接收所述浮动量监测组（4）获得的水位监控信号，进而向所述提升牵引部（22）发送牵引控制命令。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种用于原油外管道的支撑系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、原油管道经支架安装于水岸时，首先将原油外管道与柔性中通管（6）对接，之后将柔性中通管（6）经接管端整备架（11）内侧穿入安装，直至到达提升牵引部（22）下方位置后，将水面浮管的连接端与柔性中通管（6）完成对接；

步骤S2、待水湾区水位产生下降，使柔性中通管（6）连接的水面浮管头端随水浮高度下降产生倾斜时，通过浮动量监测组（4）获得当前水位下降数据，待水面浮管头端下降倾度到达压力测点支撑盘（52）初始支撑高度位置后，触发压力测点支撑盘（52）感应信号，同时浮动量监测组（4）测得数据超出水位阈值后，即通过控制端信号处理模块（7）向入水端水位适控组（2）发送水位随动控制信号；

步骤S3、入水端水位适控组（2）接收到随动控制信号后，即控制提升牵引部（22）牵引端于纵向路径限制座（24）内侧带动小变量位移限制部（31）抬升，进而调整与柔性中通管（6）连接的水面浮管头端倾度，将水面浮管头端依据当前水位调整成水平状态，进而避免水面浮管头端与柔性中通管（6）因硬性连接方式在倾度过量增大后，受水流波动影响时，影响到管路对接点密封性。