CN208815472U

CN208815472U - 一种海上平台用波浪缓冲hse环

Info

Publication number: CN208815472U
Application number: CN201821397601.0U
Authority: CN
Inventors: 郭红; 康光辉; 李海肖; 刘世恩
Original assignee: Chengde Petroleum College
Current assignee: Chengde Petroleum College
Priority date: 2018-08-28
Filing date: 2018-08-28
Publication date: 2019-05-03
Anticipated expiration: 2028-08-28

Abstract

本实用新型公开了一种海上平台用波浪缓冲HSE环，属于海洋工程技术领域。该HSE环包括：多个可伸缩防波软管、多个法兰盘和多个固定装置，法兰盘设在可伸缩防波软管的端部，相邻两个法兰盘通过螺栓连接，多个可伸缩防波软管首尾相接构成HSE环，多个固定装置设在可伸缩防波软管上，固定装置的一端与可伸缩防波软管固定连接，固定装置的另一端固定在海底。本实用新型的HSE环增加了平台在施工过程中的稳定性，可伸缩防波软管管体采用双层结构，在有效减小因外力和风化因素造成管壁破损的前提下，还增大了可伸缩防波软管的浮力，使其更有效地阻挡住海浪，利用可伸缩防波软管管体的内部空间及海水可以养殖蓝藻以及少量其他藻类等新能源用来发电。

Description

一种海上平台用波浪缓冲HSE环

技术领域

本实用新型涉及海洋工程技术领域，具体涉及一种海上平台用波浪缓冲HSE环。

背景技术

HSE(Health、Safety and Environment management system，健康、安全与环境管理体系)是国际石油石化行业推行的通用管理体系。墨西哥湾漏油事件历历在目，一切在HSE上的投入都是微不足道的。据事故致因理论，事故发生都是物质或能量屏蔽失效造成的。但是除管理的原因外，石油生产过程中存在85项危险和有害因素，全部屏蔽困难很大，而在事故发生初期的控制是相对简单、经济和有效的手段，海上平台防波HSE环为此设计。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种海上平台用波浪缓冲HSE环。

本实用新型提供了一种海上平台用波浪缓冲HSE环，包括：多个可伸缩防波软管、多个法兰盘和多个固定装置，所述法兰盘设在可伸缩防波软管的端部，相邻两个法兰盘通过螺栓连接，多个可伸缩防波软管首尾相接构成HSE环，所述多个固定装置设在可伸缩防波软管上，固定装置的一端与可伸缩防波软管连接，固定装置的另一端固定在海底。

较佳地，可伸缩防波软管的管壁由透明材质制成，可伸缩防波软管的内部装有海水，海水中养殖有海藻。

较佳地，可伸缩防波软管为双层结构，两层之间为密封连接。

较佳地，多个可伸缩防波软管内靠近法兰盘处均设有气囊，气囊上设有充气端，充气端位于可伸缩防波软管的外部。

较佳地，可伸缩防波软管的长度为10-2000m，直径为1-50m。

较佳地，固定装置为连接有固定绳的双地锚。

较佳地，多个可伸缩防波软管的管壁由PC透明塑料材质制成，所述多个可伸缩防波软管环养殖的海藻为蓝藻。

较佳地，法兰盘由有机玻璃制成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的海上平台用波浪缓冲HSE环具有以下优点：

1)多个可伸缩防波软管首尾相接构成HSE环，HSE环漂浮于海面，将钻井平台围住，将海浪对平台立柱的直接冲击转化成了隔挡式冲击，有效地减小了冲击力度，从而大大增加了平台在施工过程中的稳定性。当波浪到达时，大部分能量都会被HSE环缓冲，对平台的影响将大大减小，同时，相邻两段可伸缩防波软管连接处可以随时开闭，以便补给船进出；另外，HSE环采用可伸缩结构，并且为分段式连接，目的在于便于运输和减小更换所消耗的费用；HSE环采用多点双地锚固定，连接处采用法兰盘密封连接，管壁足以承受内部压力，所以不会对接近管身或者周围工作人员的安全造成威胁，相反地，还能减小在平台上意外落水的工作人员受到海浪冲击的伤害，法兰盘采用有机玻璃材质，大大增加了盘身的强度；

2)如有漏油事件发生，原油浮在HSE环包围的区域，工作人员可以及时将其抽离，减少对周围海域的污染；

3)可伸缩防波软管采用PC透明塑料，能更好地观察到内部的密封情况，并能及时发现和修补破损段，抗化学性良好，所以不易产生对水质、海洋生物以及处理海洋突发事故工作人员有害的物质；

4)可伸缩防波软管为双层结构，两层之间为密封连接在有效地减小因外力和风化因素造成管壁破损的前提下，还增大了可伸缩防波软管的浮力，使其更有效地阻挡住海浪；

5)可伸缩防波软管端口内增加了气囊密封装置，使每个可伸缩防波软管都能够单独工作，大大地减少了更换和运输时的工作环节，并且当运送补给的船只到达后，能够更安全方便地打开一处连接，方便船只通过。

附图说明

图1为本实用新型HSE环的结构示意图；

图2为本实用新型可伸缩防波软管的截面示意图；

图3漂浮软管示意图；

图4漂浮软管截面示意图。

附图标记说明：

1.多个可伸缩防波软管，2.法兰盘，3.固定装置、4.气囊，5.充气端。

具体实施方式

下面结合附图1-2，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供的一种海上平台用波浪缓冲HSE环，包括：多个可伸缩防波软管1、多个法兰盘2和多个固定装置3，所述法兰盘2设在可伸缩防波软管1的端部，相邻两个法兰盘2通过螺栓连接，多个可伸缩防波软管1首尾相接构成HSE环，所述多个固定装置3设在可伸缩防波软管1上，固定装置3的一端与可伸缩防波软管1连接，固定装置3的另一端固定在海底。

进一步地，可伸缩防波软管1的管壁由透明材质制成，可伸缩防波软管1的内部装有海水，海水中养殖有海藻。

如图2所示，进一步地，可伸缩防波软管1为双层结构，两层之间为密封连接。

进一步地，多个可伸缩防波软管1内靠近法兰盘2处均设有气囊4，气囊4上设有充气端5，充气端5位于可伸缩防波软管1的外部。

进一步地，可伸缩防波软管1的长度为10-2000m，直径为1-50m。

进一步地，固定装置3为连接有固定绳的双地锚。

进一步地，多个可伸缩防波软管1的管壁由PC透明塑料材质制成，所述可伸缩防波软管1内养殖的海藻为蓝藻。

进一步地，法兰盘2由有机玻璃制成。

海工结构物分析中，经常采用细长圆柱体构建模型，Morison方程的推导也是基于圆柱体分析而来。

与海浪入射波的波长λ相比，漂浮软管的直径D较大，因此认为漂浮软管的存在会对波浪运动产生影响，波浪对软管的作用主要表现为黏滞效应和附加质量效应。漂浮软管在充满状态下呈圆柱体形态，由于海水密度较管内输送介质大，在完全浸没在海水下时受到的浮力大于自身重力，因此软管始终漂浮在海面上，只有小部分浸没在海水里，如图3所示；

如图4所示，图4中θ表示海平面与管子本身交点连接管质心的连线与竖直方向的夹角，h表示海平面以下高度，r表示管身半径。管子受到波浪力、海流力、风力、管子和油自身重力以及浮力、拉力等载荷，在管子质心建立局部坐标系XOZ，对其进行受力分析，根据受力平衡可知，各种载荷之间须满足以下关系式。

关系式：

F浮＝G充+G管，

F拉＝F波浪+F海流+F风。

管线垂直方向受力平衡，因此有：

SL₁ρ＝π(D/2-d₁)²L₁ρ_充+π[(D/2)²-(D/2-d₁)²]L₁ρ_管 (1)

式中：L₁为软管单位长度；ρ充为填充液密度；ρ管为管材密度；d₁为软管厚度。

通过上述公式即可求得单位管长排水体积在管截面上的投影面积。

因此，作用与漂浮软管上的绕流惯性力f₁′可表示为：

由图4中的几何关系，可知阴影部分面积S可表示为：

式中：R＝D/2。联立式(2)和(4)可求解高度h，即得到单位管长排水体积在海流方向的投影面积S。

表1为波浪数据

平均周期	最大可能波流(0m处)	主流向平均波高	主浪向
				13.4s	105cm/s	8m	NE

表2为可伸缩防波软管的参数

表3为计算结果

海平面以上高度	海平面以下高度	限制波高	排水投影面积
				8m	2m	4m	22.11m3

各月可连续作业比率(%)

根据计算结果并结合表1-3，可以看出，在上述工作条件下，可连续作业比率是非常高的，所以实用性非常高。

蓝类发电是指在藻类细胞进行光合作用时，会把氢分解为带正负电荷的粒子，通过其内部活动产生电流，从而进行发电；因此在可伸缩防波软管的接口处通过两个密封插座和防水电缆连接，使各段产生的电流相同，从而将电能通过两条架在钢丝绳上的电缆输送到平台上的蓄电系统内。将海藻养殖在HSE环内部，阳光透过透明的管壁，使海藻进行光合作用，满足平台的平台生活用低压电的需求，而且更安全；

同时也可以对藻类后期进行燃烧发电，利用立体光反应培养器回收循环利用二氧化碳，生产藻类制成藻粉作为生物质燃料，藻粉经过燃烧进行燃热发电。

可伸缩防波软管中养殖的藻类可用于后期进行燃烧发电，利用立体光反应培养器回收循环利用二氧化碳，生产藻类制成藻粉作为生物质燃料，藻粉经过燃烧进行燃热发电。

蓝藻具有一般藻类的生长特点：其生长期大概为30天，最佳含水率为90％，整个生命周期可分三个阶段：生长期、高峰期、老化期。

表4蓝藻含水率和存活时间关系表

含水率

15％

30％

45％

60％

75％

90％

存活时间

3天

5天

8天

13天

20天

30天

在海洋平台搬家之后，如果还用原来的HSE环及其里面的海藻，可以根据运送时间和收缩程度对运送的影响，并且结合上表，可以得出将管内海水抽出体积的百分比。

综上，本实用新型的海上平台用波浪缓冲HSE环具有以下优点：

1)多个可伸缩防波软管首尾相接构成HSE环，HSE环漂浮于海面，将钻井平台围住，将海浪对平台立柱的直接冲击转化成了隔挡式冲击，有效地减小了冲击力度，从而大大增加了平台在施工过程中的稳定性。当波浪到达时，大部分能量都会被HSE环缓冲，对平台的影响将大大减小，同时，相邻两段可伸缩防波软管连接处可以随时开闭，以便补给船进出；另外，HSE环采用可伸缩折叠结构，并且为分段式连接，目的在于便于运输和减小更换所消耗的费用；HSE环采用多点双地锚固定，连接处采用法兰盘密封连接，管壁足以承受内部压力，所以不会对接近管身或者周围工作人员的安全造成威胁，相反地，还能减小在平台上意外落水的工作人员受到海浪冲击的伤害，法兰盘采用有机玻璃材质，大大增加了盘身的强度；

2)将海藻养殖在HSE环内部，阳光透过透明的管壁，使海藻通过光合作用发电，满足平台的平台生活用低压电的需求，而且更安全；

3)如有漏油事件发生，原油浮在HSE环包围的区域，工作人员可以及时将其抽离，减少对周围海域的污染；

4)可伸缩防波软管采用PC透明塑料，能更好地观察到内部的密封情况，并能及时发现和修补破损段，抗化学性良好，所以不易产生对水质、海洋生物以及处理海洋突发事故工作人员有害的物质；

5)可伸缩防波软管为双层结构，两层之间为密封连接在有效地减小因外力和风化因素造成管壁破损的前提下，还增大了可伸缩防波软管的浮力，使其更有效地阻挡住海浪；

6)可伸缩防波软管端口内增加了气囊密封装置，使每个可伸缩防波软管都能够单独工作，大大地减少了更换和运输时的工作环节，并且当运送补给的船只到达后，能够更安全方便地打开一处连接，方便船只通过。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种海上平台用波浪缓冲HSE环，其特征在于，包括：多个可伸缩防波软管(1)、多个法兰盘(2)和多个固定装置(3)，所述法兰盘(2)设在可伸缩防波软管(1)的端部，相邻两个法兰盘(2)通过螺栓连接，多个可伸缩防波软管(1)首尾相接构成HSE环，所述多个固定装置(3)设在可伸缩防波软管(1)上，固定装置(3)的一端与可伸缩防波软管(1)连接，固定装置(3)的另一端固定在海底。

2.如权利要求1所述的海上平台用波浪缓冲HSE环，其特征在于，所述可伸缩防波软管(1)的管壁由透明材质制成，可伸缩防波软管(1)的内部装有海水，海水中养殖有海藻。

3.如权利要求1所述的海上平台用波浪缓冲HSE环，其特征在于，所述可伸缩防波软管(1)为双层结构，两层之间为密封连接。

4.如权利要求1所述的海上平台用波浪缓冲HSE环，其特征在于，所述多个可伸缩防波软管(1)内靠近法兰盘(2)处均设有气囊(4)，气囊(4)上设有充气端(5)，充气端(5)位于可伸缩防波软管(1)的外部。

5.如权利要求1所述的海上平台用波浪缓冲HSE环，其特征在于，所述可伸缩防波软管(1)的长度为10-2000m，直径为1-50m。

6.如权利要求1所述的海上平台用波浪缓冲HSE环，其特征在于，所述固定装置(3)为连接有固定绳的双地锚。

7.如权利要求2所述的海上平台用波浪缓冲HSE环，其特征在于，所述多个可伸缩防波软管(1)的管壁由PC透明塑料材质制成，所述可伸缩防波软管(1)内养殖的海藻为蓝藻。

8.如权利要求1所述的海上平台用波浪缓冲HSE环，其特征在于，所述法兰盘(2)由有机玻璃制成。