CN1387600A - 用于移动海底石块和沉积物的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于移动海底石块和沉积物的方法,也用于在相当深的海底移动石块和沉积物,例如,与清除需要进行维护的海底装备周围的保护石块有关的方法,其中,设备包括一个具有喷射器喷嘴的管道,所述设备完全处在管道外部地安装在一个标准的遥控潜水器(ROV)上,所述喷射器喷嘴优选地连接到液压动力水泵上,而所述水泵利用供给ROV的能量运转,从而,喷射器喷嘴沿所述管道产生一个压力梯度,且所述管道的入口端位于待移动的石块和沉积物处,因而,所述石块和沉积物在管道入口端被吸入,并在管道出口端被喷出。本发明还涉及一种实施该方法的设备,该设备被安装在ROV上,并包括:一个管道(5),通过该管道沉积物(14)被输送;一个喷射器喷嘴(11),其被安装在管道的外部;一个水泵(12,13),其连接到喷射器喷嘴。所有能量是通过构成ROV常规能量供应的海面电缆来供应。

Description

用于移动海底石块和沉积物的设备和方法
技术领域
本发明涉及如权利要求1的前序部分所描述的一种方法。本发明还涉及一种如权利要求3的前序部分所描述的、用于实施该方法的设备。
背景技术
对于开采海底石油和天然气装备的工作或与这种装备有关的工作，例如维护工作，通常需要移动那些部分地覆盖着待维修主体的石块和颗粒性物质。所述主体可以是管道，阀室及类似部件。
在类似方式中，可能出现一种要移开与在海底的新装备有关的沉积物的需求，或一种移开在平台处聚集的钻屑或类似物的需求。
类似的需求也可在相关的海底工作中遇到达，例如海港工作或筑坝，建造码头。
清除与海底工作有关的沉积物的最通用的方法是使用巨大的“风扇”，一种高功耗的大而重的抽吸设备，和特殊设计的挖掘机。缺点是，它们需要大量电能和/或其它资源，它们需要大表面浮式平台(vessels)，具有有限的通用性，与固定式的一样，或者它们一点也不适用于深水。
挪威专利NO.302.043描述一种设计用于海下操作，特别是用于清除或移动钻屑的挖泥机。该挖掘机包括一个马达，一个泵设备和一个喷射器。所述马达被设计用来使泵运转，该泵又为喷射器提供一股水流。所述喷射器位于管道中，通过该管道，钻屑或类似物按要求输送。该装置被设计放置于海底，并接收来自海面的能量，同时规定管道的输入端是可移动的，例如，借助于被称为ROV的遥控微型潜水器来移动。
该装置不适于移动相对较大石块的沉积物，主要是因为由于喷射器的设计和位置所造成的管道的有效直径的损失。此外，该装置在地理上具有非常有限的工作范围，因为，即使管道按要求是稍微可移动的，但该装置被设计成停靠于海底。
日本专利申请Nos.043 25 799 A和043 25 800 A描述一种喷射泵系统，其中，喷射器大体上位于管道的外侧，从而喷射器不减小管道的有效直径。从这些专利申请的摘要不能看出这些系统所计划的应用。也没有任何这些系统的尺寸或动力需求的说明。
发明内容
本发明的一个目的是，提供一种在水下特别是深水中输送石块和沉积物的方法。
本发明的一个特别目的是，提供一种用于输送典型的最大直径约200mm的石块的方法。
本发明的另一目的是，提供一种用于实施所述方法的装置，该装置应具有多种用途，特别是其应易于在海底来回移动。
本发明的又一目的是，提供这样一种装置，其易于控制，且不需要从海面供应大量的能量，但其能使用在ROV上提供的标准电源。
通过根据本发明的方法，可实现上述和其它目的。该方法由权利要求1所限定的特征来表达。本发明的优选实施例由与权利要求1相关的从属权利要求来公开。
上文提到的目的也通过根据权利要求3的装置而实现，本发明的优选实施例由与权利要求3相关的从属权利要求来描述。
附图说明
参照附图，以下详细描述本发明的装置的实例。
图1是一个示意图，其示出根据本发明的装置的一个优选实施例，
具体实施方式
图1以一种非常简化的形式示出一个具有吊杆2和电源线3的遥控潜水艇(ROV)1。所述吊杆2和电源线3都向上延伸到海面(未示出)。该ROV还具有许多螺旋桨4使其能够移动，其中的一个在附图中示出。
具有入口6和出口7的管道5被安装到ROV上。该管道5可具有至少一个挠性段8，使得管道的入口6借助ROV的能被单独地控制的操纵器9来移动。入口6的边缘被倒圆，从而使入口处的损失最小化。出口7被成型为一个扩散器，也使损失最小化，从而使电源需求最小化。管道5优选设计成从其入口到其出口具有大体上均匀的横截面，而没有那种可能截留任何大石块的急弯。
一个喷射器喷嘴11连接到管道5的外部，从而不会缩小管道的直径。喷射器喷嘴11配有一个强有力的喷水器，该喷水器由液压元件13提供动力的水泵12来供应水。所述喷射器喷嘴11，水泵12和液压元件13一起组成本发明装置的动力组件或“马达”。
在管道的入口6附近，优选安装一个“逆洗”部件(未示出)，以便将过大的石块或可能被卡在入口中的阻塞沉积物喷出。此外，开口15可以被设置成穿过入口6或穿过靠近入口的管道5，其尺寸优选是可调节的，以便控制进料位置的抽吸并减少细粒沉积物的阻塞。
首先，根据本发明的装置可以由比重接近水的塑料材料制成，从而其易于被ROV运送。
所提到的所有单元被固定到ROV 1上，或在ROV 1上可移动，且所有耗电组件从ROV的标准电源3接收电能。
附图还示出通过所描述的机构，在石块14被移动通过管道的过程中收集石块14。
计算示例
在下文的计算示例中，预先假定装置被连接到一个有效效能(液压)为30KW的ROV上。另外假定，液压马达和水泵的总效率为0.64。在该情况下，水泵能够在压力为4.0bar下提供3000l/min的流量，位于海底的、用于保护结构的石块通常的最大直径为dmax＝150mm。如果管道的直径为250mm，长度为8.0m，其理论数据如下：
表1
    混合室之前的速度       5.0m/s
    混合室之后的速度       6.0m/s
    必需的速度       4.0m/s
    动力(提升高度)     1.50m
    入口损失     0.26m  (k＝0.2)
    摩擦损失     0.68m  (k＝0.017)
    出口损失     0.56m  (k＝0.3)
    输送150mm石块的能力     20t/hour(通过模型试验确定)
    功耗ROV     30kW
    水泵的功率     19kW
    使用该设备的有效效能     4kW
实际实施例的示例
在1999年夏季的一次任务中，通过使用根据本发明的装置移动1500m3的石块(dmax＝150m)。该任务是在滕斯夫约旦(Tengsfjorden)处的540m深的石油管道处进行的。使用Perry-XL型的ROV。可利用压力为180bar的100l/min的液压油使水泵运转，其相当于29KW。由PE-塑料制成的管道的总长度为10m，内径为250mm。在管道上仅可以观察到最低限度的磨损，然而，可观察到，由于管道中非预期的不均匀，石块有时会被卡住。使用这种比以前在市场上可得到的设备更轻的设备可移动石块，且在不可能进行这种任务的深度可移动石块，在上述意义上本发明是独一无二的。上文提到的任务证明本发明是方便可行的。

Claims (10)

1.用于移动海底石块和沉积物的方法，也用于在相当深的海底移动石块和沉积物，例如，与清除需要进行维护的海底装备周围的保护石块有关的方法，其特征在于，
该设备包括一个具有喷射器喷嘴的管道，所述设备完全处在管道外部地安装在一个标准的遥控潜水器(ROV)上，所述喷射器喷嘴优选地连接到液压动力水泵上，而所述水泵利用供给ROV的能量运转，从而，喷射器喷嘴沿所述管道产生一个压力梯度，且所述管道的入口端位于待移动的石块和沉积物处，因而，所述石块和沉积物在管道入口端被吸入，并在管道出口端被喷出。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述管道的入口端可利用能连接到ROV上的装置来移动。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设备主要由密度接近水密度的塑料材料制成。
4.用于移动海底石块和沉积物的设备，其包括在相当深的海底移动石块和沉积物，例如，与清除需进行维护的海底装备周围的保护石块有关的设备，其特征在于，该设备包括一个管道(5)，通过该管道，借助于所述的压力梯度来输送石块和沉积物(14)，所述压力梯度由完全安装在管道(5)外部的喷射器喷嘴(11)维持，所述喷射器喷嘴(11)接收来自于与之相连的水泵(12，13)中的水，整个设备可由ROV(1)支撑，且所需要的所有能量通过ROV(1)装备的通向海面的一条或多条电缆(3)提供。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，为了减小入口损失，管道(5)的入口接口管(6)配有倒圆的边缘(10)。
6.如权利要求4所述的设备，其特征在于，为了减小出口损失，所述管道(5)包括一个形状类似扩散器的出口端(7)。
7.如权利要求4所述的设备，其特征在于，从入口接口管件(6)到出口端(7)，管道(5)的横截面大体上是均匀的，且管道的转弯处具有足够大的半径或很小的角度，以避免石块在管道中被卡住。
8.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述入口接口管件(6)设有一个逆洗喷嘴，用于将易于卡塞在接口管中的石块冲出或冲散阻塞的沉积物。
9.如权利要求4所述的设备，其特征在于，在接近入口接口管(6)的下游设有孔(15)，该孔优选具有可调节的尺寸，水可流过该孔，从而可控制接口管中的抽吸力，减小细粒沉积物阻塞的趋势。
10.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述设备主要由密度接近水密度的塑料材料制成，从而该设备易于由ROV支撑。
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