CN117211319A - 一种用于泥面下的防护沉箱和泥面下设备安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于泥面下的防护沉箱和泥面下设备安装方法，所述防护沉箱的沉箱本体设置为管状；内支撑凸台设置在沉箱本体的内壁上；竖向地设置在沉箱本体的内壁上，并设置在内支撑凸台的上方；沉箱本体安装就位后，其内部的设备安装基盘可以通过其内部的导槽滑移下放，直至设备安装基盘落到其内部的内支撑凸台上，完成内部基盘的安装；将沉箱本体内部泥土挖出后，其内部形成的空间可以供油气开发设施等设备安装使用；其能在泥面以下开辟出油气田开发设施的布置空间，使得所有油气田开发设施均设置在海床以下；并能有效避免周围土体将水下生产设施掩埋，保护生产设施在整个开采周期内的安全。

Description

一种用于泥面下的防护沉箱和泥面下设备安装方法

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，特别是关于一种用于泥面下的防护沉箱和泥面下设备安装方法。

背景技术

在海洋工程技术领域中，例如在开发渤海通航区油气资源时，考虑到通航的安全和便利性，要求所有油气开采设施不得高于海床面，从而导致所有传统的固定式平台和下水油气田开发的模式均不再适用。

为了使得位于通航区的油气田资源得以开采利用，需要一种用于泥面下的防护结构，使得所有油气田开发设施均设置在海床以下。而由于在钻井船就位钻井、修井的过程中，钻井船桩靴会挤压周边的泥土，危险到油气田开采设施，所以要求该用于泥面下的防护结构，能有效避免周围土体将水下生产设施掩埋，保护生产设施在整个开采周期内的安全。

发明内容

针对上述现有技术中的至少一个问题，本发明的目的是提供一种用于泥面下的防护沉箱和泥面下设备安装方法，使其能够在泥面以下开辟出油气田开发设施的布置空间，使得所有油气田开发设施均设置在海床以下；并且能够有效避免周围土体将水下生产设施掩埋，保护生产设施在整个开采周期内的安全；同时能够便于安装使用。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种用于泥面下的防护沉箱，包括：

沉箱本体，设置为筒状；

内支撑凸台，设置在所述沉箱本体的内壁上；

导槽，竖向地设置在所述沉箱本体的内壁上，并设置在所述内支撑凸台的上方。

优选地，所述导槽设置为两个，且对称分布在所述沉箱本体的内壁上。

优选地，所述沉箱本体外壁上设置有外支撑凸台，用于支撑防护罩，所述防护罩底面与所述外支撑凸台顶面接触。

优选地，所述沉箱本体外壁设置加强肋，所述加强肋底部设置有由上至下朝向所述沉箱本体内部倾斜的削泥斜面。

优选地，所述沉箱本体侧壁开设有穿线孔。

优选地，所述沉箱本体外壁上设置有补强板，所述补强板设置在所述穿线孔周围位置处。

优选地，所述沉箱本体外壁上设置有水压平衡管。

一种泥面下设备安装方法，通过所述的用于泥面下的防护沉箱实现，包括：

将所述沉箱本体下沉至泥面预定位置；

将所述设备安装基盘上设置的导向凸起件设置在所述导槽内，将所述设备安装基盘沿所述导槽下降至落到所述内支撑凸台上。

优选地，将所述沉箱本体下沉至泥面预定位置之后，若所述沉箱本体内的泥影响设备的安装，进行以下步骤：

将所述沉箱本体内所述泥掏出；

然后再安装设备安装基盘。

优选地，将所述设备安装基盘沿所述导槽下降至落到所述内支撑凸台上之后，进行以下步骤：

将防护罩下端开口扣设连接在所述沉箱本体上部外侧，所述防护罩的底面与外支撑凸台的顶面接触，使得所述防护罩与所述沉箱本体组合连接构成密闭空间。

本发明提供的用于泥面下的防护沉箱和泥面下设备安装方法，由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明的用于泥面下的防护沉箱，其安装完成后，能够通过沉箱本体在泥面下形成较大的防护空间，防止泥沙涌入，用于油气设施等设备的安装，保证在钻井船就位时，钻井船桩靴对泥土的挤压不会影响沉箱本体内部的生产设施等设备正常运行；同时，在整个油气田开发周期内，能够对防护沉箱内部的水下生产系统的安全起到有效地保护作用；且其各部分安装高效，提高施工效率。

2、本发明的用于泥面下的防护沉箱，沉箱本体内壁上设置有内支撑凸台和导槽，利于设备安装基盘在沉箱本体内的快速安装和定位，能够有效提高海上施工效率，大大减少施工费用。

3、本发明的用于泥面下的防护沉箱，可以通过在沉箱本体外壁设置外支撑凸台，用于支撑后期安装的防护罩，使得防护罩与沉箱本体组合构成密闭空间，在泥面下提供宽敞的空间用于布置油气田开发设施，更有效地防止泥沙涌入，并且有效抵抗抛锚、落物撞击、钩挂等产生的损坏，从而加强对防护沉箱内设备的有效防护；同时，外支撑凸台本身可以作为环向加强结构，对沉箱本体起到结构加固作用，可以有效地防止防护沉箱的局部结构发生弯曲，能够减少沉箱本体自身的钢材用量，从而节约材料，降低成本。

4、本发明的用于泥面下的防护沉箱，沉箱本体外壁上可以布置有竖向的加强肋，从而对沉箱本体起到结构加强作用；该加强肋可以与外支撑凸台连接，从而共同进一步加固整体结构，保证沉箱本体在施工及在位工况下满足强度和刚度要求；加强肋设置在沉箱本体外壁上，避免占用沉箱本体内部空间，从而保证沉箱本体内有更多的空间用于布置设备及用于人员进入操作和维护；同时，竖向加强筋有利于减小防护沉箱在安装时来自于土的阻力。

5、本发明的用于泥面下的防护沉箱，沉箱本体侧壁上可以设置穿线孔，解决了管线与外部空间的连接问题，便于电力和控制电缆穿过，也便于生产物料的输送，能够良好地防护沉箱本体内的生产设施；穿线孔周边处的沉箱本体侧壁上可以连接有补强板，用于弥补沉箱本体侧壁开孔后强度的减弱，并且用于支撑穿过穿线孔的管线，避免管线划伤损坏。

6、本发明的用于泥面下的防护沉箱，沉箱本体上可以设置水压平衡管，从而根据实际工况需要，能够维持沉箱本体内部和外部的水压平衡，便于后期沉箱本体内部的人员进行操作和维护，提升安全性。

7、本发明的用于泥面下的防护沉箱，提出了油气田泥面下开发的新模式，适用于渤海通航区下的油气田开发，为泥面下油气田开发提供了良好解决方案，能够大幅度降低通航区油气田开发投资，适合在海洋工程油气开发技术领域中广泛推广应用，具备广泛的应用前景。

8、本发明的泥面下设备安装方法，工序简洁，易于操作，适用于油气设施等设备的泥面下安装，避免钻井船就位时钻井船桩靴对泥土挤压影响生产设施等设备正常运行；并能够提高施工效率，降低施工成本。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的用于泥面下的防护沉箱的结构示意图。

图2是本发明一实施例提供的用于泥面下的防护沉箱的俯视方向示意图。

图3是本发明一实施例提供的用于泥面下的防护沉箱的安装状态示意图。

图4是本发明一实施例提供的泥面下设备安装方法流程图。

图5是本发明另一实施例提供的泥面下设备安装方法流程图。

图6是本发明又一实施例提供的泥面下设备安装方法流程图。

附图中标记：

1为沉箱本体，101为外支撑凸台，102为加强肋，103为穿线孔，104为水压平衡管，2为内支撑凸台，3为导槽，4为设备安装基盘，5为油气开采设施，6为海床泥面，7为泥，8为隔水套管。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“装配”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供一种用于泥面下的防护沉箱，能够在泥面下开辟出油气田开发设施的布置空间，使得所有油气田开发设施均设置在海床以下；并能够便于安装使用，能够有效避免周围土体掩埋水下生产设施，从而保护生产设施在整个开采周期内的安全。

下面，结合附图对本发明实施例进行详细的说明。

实施例1

请参照图1和图2，本实施例提供的用于泥面下的防护沉箱，包括沉箱本体1、内支撑凸台2和导槽3，沉箱本体1设置为管状，两端开口；内支撑凸台设置在沉箱本体1的内壁上；导槽3竖向地设置在沉箱本体1的内壁上，并设置在内支撑凸台2的上方。

请结合参照图1至图3，本实施例的用于泥面下的防护沉箱，沉箱本体1提供内部空间，用于油气开发设施等设备在海床泥面6下的安装。内支撑凸台2用于承载设备安装基盘4，设备安装在设备基盘4上，该设备可以是油气开采设施5。设备安装基盘4上可以设置导向凸起件，将设备安装基盘4下降安装到沉箱本体1内的内支撑凸台2上时，通过导向凸起件与导槽3配合，实现导槽3对设备安装基盘4的下降导向作用。支撑座2与导槽3配合，实现对设备安装基盘4在沉箱本体1内的位置固定。

本实施例用于泥面下的防护沉箱，便于安装，并能够在整个油气田生产周期内，有效抵抗各类荷载，例如钻井船插桩时的挤土荷载等，从而避免周围土体将水下生产设备掩埋。

请参照图1和图2，沉箱本体1可以由钢板卷制焊接构成，其可以设置为圆管状，便于加工。

沉箱本体1的底部还可以为设置为倒置的圆锥筒状，其锥角朝下；从而增大沉箱本体1在水下及泥中下沉的压强，减小其下沉阻力，便于沉箱本体1在水下及泥中下沉，提高其下沉效率。

请参照图2，内支撑凸台2可以为多个，例如为四个，内支撑凸台2用于支撑设备安装基盘4，多个内支撑凸台2均匀分布根据设备安装基盘4在沉箱本体1内需要支撑的位置设定。

导槽3可以为竖向的凹槽，例如，导槽3可以为矩形凹槽。导槽3的上端开口可以位于沉箱本体1上端面上，便于设备安装基盘4的凸起结构从导槽3的上端开口滑入导槽3，以下降到沉箱本体1内。

在一些实施例中，内支撑凸台2导槽3设置在内支撑凸台2的上方；使得设备安装基盘4通过导槽3的导向作用，下降到沉箱本体1内时，内支撑凸台22能够配合导槽3对设备安装基盘4起到支撑作用，提高设备支撑结构牢固稳定性。

在一些实施例中，内支撑凸台2可以为向沉箱本体1内部凸起的凸台，多个内支撑凸台2可以位于同一个水平面上，并可以在沉箱本体1内壁上沿圆周均匀分布。

内支撑凸台2还可以设置为向沉箱本体1内部凸起的圆环形凸台。

设备安装基盘4在沉箱本体1内下降时，其在底面接触到多个内支撑凸台2的顶面上，下落到支撑座2顶面上，配合导槽3提高对设备安装基盘4的支撑稳定性。

在一些实施例中，内支撑凸台2也可以设置为沉箱本体1内壁上向内凸起的台阶面。

在一些实施例中，导槽3上部设置为喇叭口段，喇叭口段的导槽3为倒锥形，即，导槽3上部的喇叭口段顶端宽度大于底端宽度，以便于设备安装基盘4上的导向凸起件滑入导槽3内。

导槽3可以设置为两个，且对称分布，即，两个竖向的导槽3可以在沉箱本体1内壁上对称分布。

其中一个导槽3顶端高度可以高于另一个导槽3顶端高度，能够在设备安装基盘4安装时，保证导槽3对设备安装基盘4起到下降导向作用，同时减小设备安装基盘4上的导向凸起件在导槽3内下降滑动的阻力，利于控制设备安装基盘4顺利下降滑移到沉箱本体1内的支撑座2上。

请参照图1，在一些实施例中，沉箱本体1外壁上设置有外支撑凸台101，方便在需要时，沉箱本体1连接防护罩，通过外支撑凸台101支撑防护罩。此外，外支撑凸台101也可以作为加强肋，起到加固沉箱本体1的作用。

外支撑凸台101由两道较强的环向加强肋板组成，除作为支撑防护罩作用外，还可起到沉箱加强的作用。

设备安装基盘4在安装完成后，使得设备安装基盘4与沉箱连接为一个整体。沉箱下部由设备安装基盘4起到环向加强作用，上部由外支撑凸台101起到环向加强作用，沉箱可由安装前的一个薄壁管形结构变为有上下环向加强的空间整体结构，极大的增强了沉箱的稳定性。

外支撑凸台101可以设置在沉箱本体1外壁的上部。

外支撑凸台101可以为圆环形，其能够起到支撑防护罩的作用，并且能够作为加强环肋，起到加固沉箱本体1的作用。

外支撑凸台101可以包括第一钢环和第二钢环，第一钢环和第二钢环为两个钢制圆环。第一钢环的外径小于第二钢环的内径，第一钢环套设连接在沉箱本体1外壁上，第二钢环套设在第一钢环外部。

第一钢环和第二钢环之间可以通过竖向的加强钢板端连接，从而实现第一钢环和第二钢环及沉箱本体1的连接结构。

第一钢环和第二钢环之间的圆环形缝隙可以构成防护罩连接槽，防护罩与沉箱本体1连接时，其底端设置在防护罩连接槽内，便于防护罩与沉箱本体1的连接，提高连接牢固性。

在一些实施例中，沉箱本体1顶部外套设连接有防护罩，防护罩底面与外支撑凸台101顶面接触，从而通过外支撑凸台101对防护罩的支撑，使得防护罩与沉箱本体1连接构成密闭空间，有效地保护沉箱本体1内的油气生产设施等设备。

在一些实施例中，沉箱本体1外壁设置加强肋102，确保沉箱本体1在安装过程中的结构强度满足要求。

加强肋102可以为竖向板或T型板，数量可以为至少两个。多个加强肋102可以沿同一圆周均匀分布地连接在沉箱本体1外壁上，提高沉箱本体1的牢固稳定性。

加强肋102上端可以与外支撑凸台101连接，使得沉箱本体1的整体结构更稳定。

在一些实施例中，沉箱本体的加强肋102均布置在沉箱外侧，保证内壁光滑，增大了内部空间利用率。具体地，加强肋102底部设置有由上至下朝向沉箱本体1内部倾斜的削泥斜面，从而利于保证沉箱本体1在水下及泥中下沉的阻力，利于沉箱本体1在水下及泥中排泥下沉，保证其下沉效率。

在一些实施例中，沉箱本体1侧壁开设有穿线孔103，便于沉箱本体1内的设备管线通过穿线孔103穿出到沉箱本体1外部。

穿线孔103可以设置在沉箱本体1侧壁的上部，用于油气开发过程中油气管线、电缆等管线设施的穿越。

穿线孔103上部可以为倒梯形，下部可以为向下凹陷的圆弧形，利于管线穿过穿线孔103时，对管线进行抽拉操作，避免损坏管线。

穿线孔103可以设置为至少两个，例如可以设置为三个。相邻穿线孔103之间的距离可以相等。

在一些实施例中，沉箱本体1外壁上设置有补强板，补强板设置在穿线孔103周围位置处。沉箱本体1内的设备管线通过穿线孔103穿出到沉箱本体1外部时，补强板能够对穿线孔103处的沉箱本体1侧壁起到强度弥补作用，弥补沉箱本体1侧壁开孔后强度的减弱，加强沉箱本体1侧壁在穿线孔103处的强度；此外，补强板还能够对设备管线起到支撑保护作用，利于防止设备管线折断或刮伤损坏。

请参照图3，在一些实施例中，沉箱本体1外壁上设置有水压平衡管104。根据实际情况需要，水压平衡管104用于维持沉箱本体1内部和外部的水压平衡，具体地，水压平衡管104可在实现沉箱内外的水联通，起到平衡压力的作用。

水压平衡管104可以设置在沉箱本体1内的上部。

沉箱本体1侧壁上可以开设有引出孔，水压平衡管104可以从该引出孔内引出。

水压平衡管104外侧可以设置有盲法兰，打开盲法兰，则可以通过水压平衡管104维持沉箱本体1内部和外部的水压平衡。

请结合参照图1至图3，上述实施例的防护沉箱，其沉箱本体1安装就位后，其内部的设备安装基盘4可以通过其内部的导槽3滑移下放，直至设备安装基盘4落到其内部的内支撑凸台2上，完成内部基盘的安装。沉箱本体1及沉箱本体1上的内支撑凸台2、导槽3、、外支撑凸台101、加强肋102、穿线孔103等，可以在陆地上预制完成，然后进行防护沉箱的整体安装就位；防护沉箱整体安装就位后，将沉箱本体1内部泥土挖出后，其内部形成的空间可以供油气开发设施等设备安装使用。

请参照图3，泥7内可以设置有竖向的隔水套管8，设备安装基盘4上可以开设有管孔，隔水套管8穿过管孔，油气开采设施5设置在隔水套管8顶部上，实现隔水套管8对油气开采设施5等设备的支撑。

实施例2

请参照图4，一种泥面下设备安装方法，通过实施例1中任一项的防护沉箱实现，包括以下步骤：

沉箱本体1就位：将沉箱本体1下沉至泥面预定位置；

安装设备安装基盘4：将设备安装基盘4上设置的导向凸起件设置在导槽3内，将设备安装基盘4沿导槽3下降至其落到内支撑凸台2上。

泥面即为海床泥面6，将沉箱本体1下沉至泥面预定位置前，可以在该处位置挖掘一个设定深度的坑，方便沉箱本体1下沉就位。

本实施例的泥面下设备安装方法，工序简洁，易于操作，适用于油气设施等设备的泥面下安装，避免钻井船就位时钻井船桩靴对泥土挤压影响生产设施等设备正常运行。

请参照图5，进行沉箱本体1就位步骤之后，若沉箱本体1内的泥7影响设备的安装，可以进行以下步骤：

清泥：将沉箱本体1内的泥7掏出；

然后再安装设备安装基盘4。

即，通过掏出沉箱本体1内的泥7，使其内部空间能够用于安装设备。

请参照图6，在安装设备安装基盘4步骤之后，可以进行以下步骤：

安装防护罩：将防护罩下端开口扣设连接在沉箱本体1上部外侧，防护罩的底面与外支撑凸台101的顶面接触，使得防护罩与沉箱本体1组合连接构成密闭空间。

即，通过防护罩与沉箱本体1组合构成密闭空间，确保有效防护沉箱本体1内的设备。

最后应说明的是：以上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精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于泥面下的防护沉箱，其特征在于，包括：

沉箱本体(1)，设置为筒状；

内支撑凸台(2)，设置在所述沉箱本体(1)的内壁上；

导槽(3)，竖向地设置在所述沉箱本体(1)的内壁上，并设置在所述内支撑凸台(2)的上方。

2.根据权利要求1所述的用于泥面下的防护沉箱，其特征在于，所述导槽(3)设置为两个，且对称分布在所述沉箱本体(1)的内壁上。

3.根据权利要求1所述的用于泥面下的防护沉箱，其特征在于，所述沉箱本体(1)外壁上设置有外支撑凸台(101)，用于支撑防护罩，所述防护罩底面与所述外支撑凸台(101)顶面接触。

4.根据权利要求1所述的用于泥面下的防护沉箱，其特征在于，所述沉箱本体(1)外壁设置加强肋(102)，所述加强肋(102)底部设置有由上至下朝向所述沉箱本体(1)内部倾斜的削泥斜面。

5.根据权利要求1所述的用于泥面下的防护沉箱，其特征在于，所述沉箱本体(1)侧壁开设有穿线孔(103)。

6.根据权利要求5所述的用于泥面下的防护沉箱，其特征在于，所述沉箱本体(1)外壁上设置有补强板，所述补强板设置在所述穿线孔(103)周围位置处。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的用于泥面下的防护沉箱，其特征在于，所述沉箱本体(1)外壁上设置有水压平衡管(104)。

8.一种泥面下设备安装方法，其特征在于，通过如权利要求1-7中任一项所述的用于泥面下的防护沉箱实现，包括：

将所述沉箱本体(1)下沉至泥面预定位置；

将所述设备安装基盘(4)上设置的导向凸起件设置在所述导槽(3)内，将所述设备安装基盘(4)沿所述导槽(3)下降至落到所述内支撑凸台(2)上。

9.根据权利要求8所述的泥面下设备安装方法，其特征在于，将所述沉箱本体(1)下沉至泥面预定位置之后，若所述沉箱本体(1)内的泥(7)影响设备的安装，进行以下步骤：

将所述沉箱本体(1)内所述泥(7)掏出；

然后再安装设备安装基盘(4)。

10.根据权利要求8或9所述的泥面下设备安装方法，其特征在于，将所述设备安装基盘(4)沿所述导槽(3)下降至落到所述内支撑凸台(2)上之后，进行以下步骤：

将防护罩下端开口扣设连接在所述沉箱本体(1)上部外侧，所述防护罩的底面与外支撑凸台(101)的顶面接触，使得所述防护罩与所述沉箱本体(1)组合连接构成密闭空间。