深水抛石方法及设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及海洋工程技术领域，尤其涉及一种深水抛石方法及设备。
【背景技术】
[0002]在海洋油气开发中，水下设施(海管、脐带缆、电缆等)往往会因为海床的凹凸不平、地质条件的不稳定、人为的抛落重物等因素而造成损害。保护水下设施稳定与安全的措施很多，如挖沟、混泥土压块、砂袋回填、砂袋支撑、水下抛石等，这些措施各有优势，有时根据现场情况也会几项措施综合应用，在常规环境条件下，选择最有效、经济的方案应考虑成本因素与技术可行性。
[0003]水下抛石作为传统的水下设施保护措施之一，在海洋石油开发中已得到广泛应用。水下抛石主要采用抛石船实现，传统的抛石船包括以下类型:
[0004]1、携带挖机的抛石驳船；作业时由驳船携带的挖机将石头抛放至海底，这类船舶应用水深较浅，一般小于20m，主要用于海底管道登陆段施工作业；
[0005]2、侧抛式抛石船；作业时由船侧液压平台将石头快速推入水中，抛石精准度较差，作业水深一般为20m-150m。
[0006]传统的抛石船进行的水下抛石，应用水深较浅、精度低等，未能广泛应用于深水海洋石油开发工程中。而随着世界海洋石油开发趋向深水化，深海地质结构复杂化，简单的挖沟已经难以达到保护深水水下生产设施稳定性的目的，因此，有必要设计一种适用于深水抛石设备，解决前述问题。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题在于，提供一种实现深水抛石、作业效率高的深水抛石方法及设备。
[0008]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种深水抛石方法，包括以下步骤:
[0009]S1、抛石船将石料运送至待抛石区域附近；
[0010]S2、将落石探测装置安装在可伸缩的第一落石管的第一端上，将带有所述落石探测装置的所述第一落石管放入水中；
[0011]S3、在所述第一落石管的第二端上依次连接数根第二落石管和侧面带有进水孔的第三落石管，直至将所述落石探测装置下降至海底的管线上方；
[0012]所述第一落石管、第二落石管和第三落石管依次连通形成供石料下落至所述管线上的落石管道，所述第三落石管位于所述落石管道的上端；
[0013]S4、所述抛石船进入待抛石区域，所述落石探测装置引导所述落石管道在所述管线的路由上方移动，石料从所述抛石船上通过所述落石管道下落至所述管线上，形成将所述管线覆盖的石料层。
[0014]优选地，所述步骤S4中，所述石料层的横截面坡比不小于1:2.5 ;所述石料层的厚度不小于0.5m ;所述石料层的顶面宽度不小于lm。
[0015]优选地，所述步骤S4中，所述第一落石管通过伸缩控制所述落石管道的出口在所述管线上方的高度处于预设高度内；所述预设高度为0.3-1.5m。
[0016]优选地，所述步骤SI中，所述石料包括第一石料和第二石料，所述第二石料的粒径大于所述第一石料的粒径；
[0017]所述步骤S4包括:
[0018]S4-1、将所述第一石料通过所述落石管道下落至所述管线上，形成覆盖所述管线的第一石料层；
[0019]S4-2、将所述第二石料通过所述落石管道下落至所述第一石料层上，形成第二石料层。
[0020]优选地，所述第一石料的粒径为10-90mm ;所述第二石料的粒径为60_200mm。
[0021]优选地，所述步骤S2中，所述落石探测装置包括机体、设置在所述机体中部且贯通所述机体上下端的中间通道、设置在所述机体相对两侧的可伸缩机械手、设置在所述机体内的推进机构、以及定位和采集所述管线相关信息并将采集的信息通过脐带缆传送至所述抛石船上的数据处理中心；所述第一落石管的第一端穿设在所述中间通道内；
[0022]在所述步骤S4中，所述落石探测装置的机械手展开并与所述管线的路由方向相平行；所述推进机构驱使所述落石探测装置向不同方向移动，带动所述落石管道的出口在所述管线上方移动。
[0023]优选地，所述推进机构包括数个分别位于所述机体的数个侧面的推进器；在所述步骤S4中，所述推进机构通过所述推进器驱使所述落石探测装置在所述管线上方移动；
[0024]所述检测系统包括设置在所述机械手上的多波束探测仪和地形数据探测仪；在所述步骤S4中，两个所述机械手上的多波束探测仪和地形数据探测仪分别对覆盖所述石料层后的所述管线和海底、以及待覆盖石料层的所述管线和海底进行探测；
[0025]所述检测系统还包括导航仪、测深仪、测高仪、温盐深探测仪、水下摄像装置、水下照明装置和扫描传感器中的一种或多种，上述中的一种或多种设置在所述机体上。
[0026]本发明还提供一种深水抛石设备，用于连接抛石船进行抛石，包括落石探测装置、可伸缩的第一落石管、数根第二落石管以及第三落石管，所述第一落石管、第二落石管和第三落石管依次连接形成供石料下落至海底管线上的落石管道；所述第三落石管的侧面设有数个进水孔；所述落石探测装置安装在所述第一落石管远离所述第二落石管的第一端上。
[0027]优选地，所述落石探测装置包括机体、设置在所述机体中部且贯通所述机体上下端的中间通道、设置在所述机体相对两侧的可伸缩机械手、设置在所述机体内的推进机构、以及定位和采集所述管线相关信息并将采集的信息通过脐带缆传送至所述抛石船上的数据处理中心；所述第一落石管的第一端穿设在所述中间通道内。
[0028]优选地，所述推进机构包括数个分别位于所述机体的数个侧面的推进器；
[0029]所述检测系统包括设置在所述机械手上的多波束探测仪和地形数据探测仪；
[0030]所述检测系统还包括导航仪、测深仪、测高仪、温盐深探测仪、水下摄像装置、水下照明装置和扫描传感器中的一种或多种，上述中的一种或多种设置在所述机体上。
[0031]本发明适用于深水抛石以对深水区的管线进行抛石保护；采用落石管和落石探测装置实现石料下落至海底指定区域的管线上，减小石料对管线的冲击。本发明作业水深大，相较于挖沟等其它的水下保护措施，适应的地质结构更广，适应更加复杂的海况，并且作业效率更高。
【附图说明】
[0032]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0033]图1是本发明一实施例的深水抛石设备进行深水抛石的结构示意图；
[0034]图2是图1所示深水抛石设备与管线的结构示意图；
[0035]图3是本发明中抛石后管线和两层石料层的横截面结构示意图；
[0036]图4-图6分别是本发明中第一落石管、第二落石管和第三落石管的结构示意图；
[0037]图7是本发明中石料层的抛放剖面曲线图。
【具体实施方式】
[0038]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的【具体实施方式】。
[0039]参考图1、2，本发明一实施例的深水抛石方法，用于深水抛石(作业水深可达15-2000m)，对(海底)深水区的管线10 (包括管道、海底缆线等)进行抛石保护，该方法包括以下步骤:
[0040]S1、抛石船I将石料运送至待抛石区域附近。所述的待抛石区域附近可为待抛石区域150m处。
[0041]该步骤SI前，将石料装载到抛石船I上。石料的装载在整个抛石过程中占比较大，根据作业海域离码头距离的不同，石料装载(码头作业)约占到整个工程时间的20 %-30%,装载速度直接影响到整个工程效率。装载需要使用多台推土机以及两台皮带机同时传输保证装载效率，装载速度可达1600-2000吨/小时。装船过程中，进石料的漏斗口需要时常清理，保证装船作业的持续进行。
[0042]抛石船I采用两套DGPS海上定位系统，在步骤SI前，依据抛石