一种锚桩型水下管汇支撑系统的制作方法

本发明涉及一种海洋油气开采过程中水下管汇支撑结构领域，更具体地说，涉及一种锚桩定位型水下管汇支撑系统。

背景技术：

水下生产系统作为深水油气田开发中的关键设备，在水下油气开发中起到不可替代的作用。众多水下生产设施中，水下管汇体积和质量大，应用广泛，为海上油气输送装置提供可靠、可控水下连接终端。水下管汇支撑结构作为管汇系统的重要支撑与定位基础，为水下管汇与立管提供了有效的连接及操作平台，对水下管汇及主要阀门部件提供防坠落保护。增强水下管汇系统安装的便利性、可靠性，有利于深海油田的高效开发，促进经济的发展。对我国未来水下油气田巨大的开发需求，开展水下管汇支撑结构的设计研究十分重要。

技术实现要素：

本发明为保证水下管汇系统的整体性能，提供一种锚桩型水下管汇支撑结构，包括由底座结构工字钢、四个角点位置的套筒构成的矩形框架式底座结构；所述套筒穿设有用于固定于水底的锚桩；所述底座结构的中部设置一根滑道，所述滑道的两侧分别设置导向及滑轨用C型凹槽；所述滑道和所述C型凹槽均固定于所述底座结构的矩形框架内部的工字梁架上；基于所述滑道和所述C型凹槽设置用于支撑管汇由滑移结构工字钢构成的矩形架体式滑移结构；所述滑移结构通过两侧分别设置三面滑移面的第一滑块与所述C型凹槽配合、通过中部底面位滑移面的第二滑块与所述滑道配合。

优选方式下，所述套筒的上端为漏斗形导向口，外部设置有套筒垂直加强筋。

优选方式下，所述套筒和所述锚桩上对应有销孔并穿设定位销；所述套筒外部位于所述销孔的下方设置了半圆托盘，半圆托盘下方设置支撑肘板。

优选方式下，所述底座结构的底面四个角处设置了水平加强肘板；所述滑移结构的矩形架体中部设置加强工字梁并配设菱形加强肘板；所述滑移结构外侧的滑移结构工字钢上设置有滑移结构吊装眼板。

本发明与传统管汇支撑结构将整个系统做成一个整体模块不同，本发明将管汇核心支撑结构分别模块化，包括滑移模块、底座模块，便于后续的建造、测试、运输安装等工作，设计理念适用于其他水下设施；同时模块化的连接形式便于维护和回收装置，有利于后期的维修检测等需求。本发明中的四根锚桩的固定方式可以起到定位，抵抗水底环境载荷，承担上部构件重力及反力等重要作用，采用打桩形式以保证整体稳性及强度性能；漏斗状的锚桩导向套可以顺利的引导底座结构与锚桩的对接，使安装变得方便；锚桩套筒上的定位销可以起到限制锚桩垂向位移作用。本发明中的滑移结构与底座结构通过C型凹槽装置进行横向限位，保证滑移结构的纵向移动，为管汇与岸站间输油管路的胀缩提供较大滑移裕度。本发明中的滑移结构管汇支架与管汇的连接处采用活动管卡，可消除由于吊运或安装所产生的精度误差，同时其可拆卸特性也为设备安装维护提供便利。本发明中的新型管汇支撑系统与传统管汇支撑系统整体吊装方式不同，本发明中的滑移结构和底座结构均布置有吊装眼板，能够实现水上和水下两种不同吊运安装功能：水上吊运安装时，将滑移结构与底座结构临时螺栓连接，从而实现底座结构、滑移结构、管汇、防坠落结构四部分整体吊装，在整个管汇系统顺利打桩固定于海床后，将临时螺栓卸载，吊运安装作业完成；水下吊运安装时，首先将底座结构吊运至海底进行打桩固定，然后将滑移结构、管汇、防坠落结构三部分作为一个整体吊运至海底，与底座结构进行水下安装作业。本发明中在漏斗形导向套筒上装有半圆托盘，水下安装时可将定位销放置于半圆托盘上，通过半圆托盘结构自然导向对位，解决定位销水下安装时的定位难题。

附图说明

图1是锚桩型水下管汇支撑系统中底座结构正视示意图。

图2是锚桩型水下管汇支撑系统中底座结构俯视示意图。

图3是锚桩型水下管汇支撑系统中底座结构右视放大示意图。

图4是锚桩型水下管汇支撑系统中C型凹槽结构的放大示意图。

图5是锚桩型水下管汇支撑系统中半圆托盘导入定位销的正视放大示意图。

图6是锚桩型水下管汇支撑系统中半圆托盘导入定位销的俯视放大示意图。

图7是锚桩型水下管汇支撑系统中半圆托盘导入定位销的左视放大示意图。

图8是锚桩型水下管汇支撑系统中滑移结构正视示意图。

图9是锚桩型水下管汇支撑系统中滑移结构俯视示意图。

图10是锚桩型水下管汇支撑系统中装配结构俯视示意图。

图11是锚桩型水下管汇支撑系统中装配结构右视放大示意图。

其中：1、底座结构吊装眼板；2、底座结构工字钢；3、漏斗形导向套筒；4、套筒垂直加强筋；5、锚桩；6、水平加强肘板；7、C型凹槽；8、第一滑块；9、滑道；10、半圆托盘；11、水平支撑板；12、支撑肘板；13、定位销；14、滑移结构工字钢；15、水平加强肘板；16、滑移结构吊装眼板；17、第二滑块。

具体实施方式

如图1-3所示，本发明包括由底座结构工字钢2、四个角点位置的套筒3构成的矩形框架式底座结构；所述套筒3穿设有用于固定于水底的锚桩5；所述底座结构的矩形框架是由底座结构工字钢2焊接而成，底座框架四个角的位置分别有一个漏斗形导向套筒3采用焊接方式与其相连接，所述套筒3的上端为漏斗形导向口，外部设置有套筒垂直加强筋4。每个漏斗形导向套筒外部均匀焊接八个套筒垂直加强筋4以满足打锚桩时的强度要求。底座框架下部焊接水平加强肘板6，水平加强肘板上焊有底座结构吊装眼板1，可实现整体吊装。安装时锚桩5通过漏斗形导向套筒引导并在机械外力的作用下深入海床，需在漏斗形导向套筒与锚桩径向重合孔位插入定位销13以进一步固定水下管汇结构。

如图5-7所示，本发明所述套筒3和所述锚桩5上对应有销孔并穿设定位销13；所述套筒3外部位于所述销孔的下方设置了半圆托盘10，半圆托盘下方设置支撑肘板12。半圆托盘底部由水平支撑板11和支撑肘板12分别在水平、垂直方向焊接实现加固补强。半圆托盘具有自然导向对位的特性，定位销在半圆托盘的导向下可实现准确、快速定位安装。

如图4所示，底座结构的中部设置一根滑道9，滑道9的两侧分别设置导向及滑轨用C型凹槽7；滑道9和C型凹槽7均固定于所述底座结构的矩形框架内部的工字梁架上；基于滑道9和C型凹槽7设置用于支撑管汇由滑移结构工字钢14构成的矩形架体式滑移结构；所述滑移结构通过两侧分别设置三面滑移面的第一滑块8与所述C型凹槽7配合、通过中部底面位滑移面的第二滑块17与所述滑道9配合。C型凹槽7的作用是对本发明中的滑移结构进行横向限位。滑道9的作用是与本发明中滑移结构上安装的第二滑块17相配合实现滑移结构沿其长边延伸的方向运动。

本发明中所述底座结构的底面四个角处设置了水平加强肘板6；所述滑移结构的矩形架体中部设置加强工字梁并配设菱形加强肘板15；所述滑移结构外侧的滑移结构工字钢14上设置有滑移结构吊装眼板16。所述滑移结构矩形框架由滑移结构工字钢14焊接而成，在滑移结构工字钢各应力集中位置采用焊接菱形加强肘板15来实现结构补强如图8、图9所示。滑移结构长方形框架短边两端第二根横向滑移结构工字钢与纵向滑移结构工字钢交叉处四角焊有滑移结构吊装眼板16以利于吊装。

本发明中所述滑移结构长方形框架长边最外两侧安装有第一滑块8(4个)，第一滑块嵌入底座结构上的C型凹槽中，实现滑移结构沿其长边延伸的方向运动。

本发明中所述底座结构与滑移结构二者之间装配的优选方法为：

如图10、图11所示，滑移结构长方框架下的第一滑块8卡入底座结构上的C型凹槽7中，二者正中位置分别由底座结构上滑道9和滑移结构上的第二滑块17发生阶梯面式接触，滑移结构在外力作用下可沿轨道方向滑动。本发明为管汇与岸站间输油管路的胀缩提供较大滑移裕度。

本发明可采用水上或水下两种优选的吊运安装方式：水上吊运安装时，滑移结构与底座结构采用临时螺栓连接，从而实现底座结构、滑移结构、管汇三个部分的整体吊装，整个水下管汇系统打桩固定于海床后，卸载临时螺栓，吊运安装作业完成；水下吊运安装时，首先将底座结构吊运至海底进行打桩固定，然后将滑移结构、管汇两部分作为整体吊运至海底，与底座结构进行水下安装作业。

本发明中所述底座结构与滑移结构上设置若干防腐蚀牺牲阳极块，以满足其服役寿命内的防腐蚀要求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。