滑动式超大管径水下管汇的制作方法

本发明涉及水下管汇，尤其涉及一种用于海上原油接、卸单点系泊系统的滑动式超大管径水下管汇。属于海洋石油工程领域。

背景技术：

与传统的码头原油接、卸系统相比，海上原油接、卸单点系泊系统将码头由岸边移至海上，解决了世界上绝大部分港口航道狭窄、较浅、规模较小，不能与大型油轮和超大型油轮发展相匹配的矛盾；海上原油接、卸单点系泊系统受气候影响较小，且其投资成本约为传统码头的四分之一。以接油为例，原油接、卸单点系泊系统的工作流程为：油轮系泊与漂浮于海面的浮筒上，原油通过漂浮软管从油轮输送至单点浮筒，再通过水下软管输送至水下管汇，最后，原油通过海底管道由管汇输送至陆地处理设施。卸油流程则相反。

目前，单点系泊水下管汇均主要是通过膨胀弯与海底管道相连，以解决海底管道膨胀问题。但是，由于现有的大直径膨胀弯管道较长，且比较重，通过膨胀弯与海底管道相连的这种方式不仅海底管道材料的成本较高，且对安装船舶的硬件要求也较高；因此，导致安装难度较大，安装成本较高；同时，不便于操作期间进行清管作业和海底管道检测作业，为后续的系统维护带来了困难。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种滑动式超大管径水下管汇，其通过滑移模块来吸收海底管道的膨胀，不仅解决了用海底管道材料成本较高的问题，大大降低了项目施工成本、海上安装难度和安装时间；而且，其能够在水下接收和发送清管球，便于施工和操作期间的清管作业和管道检测作业，大大节省后期操作和维护成本。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：

一种滑动式超大管径水下管汇，其特征在于：包括：为管汇管道和水下临时收、发球筒提供支撑的桩基础结构、安装在桩基础结构上的管道系统以及滑移模块，其中，在桩基础结构的四个角上分别设置有为打入桩提供导向的数个打桩套筒，桩基础结构尾端设置有水下临时收、发球筒的支撑结构；滑移模块位于桩基础结构和管道系统之间；滑移模块上设有沿海底管道膨胀方向移动的数个滑动限位销；数个滑动限位销能够插入桩基础结构的插槽内，从而固定滑移模块，在管汇运输和吊装期间防止滑移模块滑动，管汇安装就位后，数个限位销将被打开；滑移模块和桩基础结构上安装有为滑移模块提供导向的数个滑动导向结构。

所述桩基础结构为矩形结构；支撑结构为梯形结构。

所述打桩套筒的顶部为喇叭口形状。

所述管道系统包括：一根主管道和两根支管，主管道的直径与海底管道一致；主管道和支管上分别设置有隔离阀；管道系统上包覆有管卡，管卡上设置加强肋板；管道系统上分别安装有数个管道支撑、数个抗疲劳管道支撑。

所述主管道的首端安装有焊颈法兰，管道系统通过焊颈法兰与鹅脖管的一端连接，鹅脖管的另一端再与海底管道连接；两根支管分布在主管道两侧，两根支管上分别设置有水下隔离阀。

所述支管尾部通过弯头向上抬起一定角度，支管尾部轴向和垂直方向夹角为30°～45°，两根支管分别通过位于尾部的支管端部法兰与水下软管连接。

所述滑移模块为型钢焊接组成的单层结构模块，滑移模块通过数个滑动导向结构分别与桩基础结构约束在一起；滑移模块的两个长边被套在数个滑动导向结构中，只允许滑移模沿主管道轴向滑动。

所述数个滑动限位销设置在滑移模块两个长边的外侧。

所述滑动导向结构为矩形，在滑动导向结构的外侧对称设置有加强肋板，滑动导向结构的内侧与在内部滑动的型钢之间留有一定间隙；且内侧固定有数个垫板，使滑移模块沿滑动导向结构顺利滑移。

本发明的有益效果：本发明由于采用上述技术方案，结构简单，操作方便，其通过滑移模块来吸收海底管道的膨胀，不仅解决了用海底管道材料成本较高的问题，大大降低了项目施工成本、海上安装难度和安装时间；而且，其能够在水下接收和发送清管球，便于施工和操作期间的清管作业和管道检测作业，大大节省后期操作和维护成本。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明管道布置示意图。

图3为本发明桩基础结构示意图。

图4-1为本发明滑移模块导向装置立体结构示意图。

图4-2为本发明滑移模块导向装置主视结构示意图。

图5-1为本发明管道支撑立体结构示意图。

图5-2为本发明管道支撑主视结构示意图。

图中主要标号说明：

1-水下临时收、发球筒、2-第一水下隔离阀、3-第一打桩套筒、4-第一管道支撑、5-第一支管端部法兰、6-第一抗疲劳管道支撑、7-第二管道支撑、8-第二水下隔离阀、9-主管道、10-第二打桩套筒、11-主管端部法兰、12-第三管道支撑、13-第二支管端部法兰、14-第二抗疲劳管道支撑、15-第一滑动导向结构、16-滑移模块、17-第三打桩套筒、18-第三水下隔离阀、19-第一滑动限位销、20-桩基础结构、21-第二滑动导向结构、22-第二滑动限位销、23-第四打桩套筒、24-第三滑动限位销、25-第三滑动导向结构、26-第四滑动限位销、27-第四滑动导向结构、28-临时收、发球筒的支撑结构、29-第一垫板、30-第二垫板、31-第三垫板、32-第四垫板、33-管卡上半瓦、34-肋板、35-管卡下半瓦、36-圆管、37-加强肋板。

具体实施方式

如图1—图5-2所示，本发明包括：为管汇管道和水下临时收、发球筒1提供支撑的桩基础结构20、安装在桩基础结构20上的管道系统以及滑移模块16，其中，在桩基础结构20的四个角上采用焊接方式分别设置有数个打桩套筒(本实施例为第一打桩套筒3，第二打桩套筒10，第三打桩套筒17，第四打桩套筒23)为打入桩提供导向；

上述桩基础结构20为矩形结构，由型钢焊接制成，其尾端设置有水下临时收、发球筒的支撑结构28，用来支撑临时收、发球筒1，支撑结构28为梯形结构，此结构形式可以增强承载力，避免主管道9产生过大弯矩，从而破坏隔离阀门或影响法兰面的密封。

上述第一打桩套筒3，第二打桩套筒10，第三打桩套筒17，第四打桩套筒23的顶部为喇叭口形状，目的是在插桩过程中，提供导向。

上述管道系统包括：一根主管道9和两根支管，主管道9的直径与海底管道一致，主管道9和支管通过三通连接；主管道9和支管上分别设置有隔离阀(本实施例为第一水下隔离阀2，第二水下隔离阀8,第三水下隔离阀18)，其管道系统作为连接水下软管和海底管线的桥梁，实现了原油的接、卸作业；第一水下隔离阀2设置在管道系统的尾端，其可以连接水下临时收、发球筒1，不仅便于工程实施阶段的预调试作业，同时，便于操作期间的清管作业和管道检测作业，大大节省后期操作维护成本。

上述主管道9的首端安装有焊颈法兰11，管道系统通过焊颈法兰11与鹅脖管的一端连接，鹅脖管的另一端再与海底管道连接；两根支管分布在主管道9两侧，其尺寸、形状和构件均相同，但两根支管布置方向相反，目的是使与之连接的两根水下软管能够形成“中国灯笼”构型。两根支管上分别设置有一个第二水下隔离阀8和第三水下隔离阀18，其目的是更换软管时，关闭阀门，从而防止原油泄漏。

上述支管尾部通过弯头向上抬起一定角度，支管尾部轴向和垂直方向夹角为30°～45°，夹角角度必须满足水下软管构型设计要求，同时，保证软管和水下管汇之间不会产生干涉，所以不同海域，不同水深，此夹角角度可能有差异。两根支管通过位于尾部的第一支管端部法兰5,第二支管端部法兰13与水下软管连接。

根据项目需求，管道系统的隔离阀为水下球阀，其可以选用顶装式球阀或侧装式球阀。

上述滑移模块16位于桩基础结构20和管道系统之间，滑移模块16上设有数个滑动限位销(本实施例的滑动限位销为第一滑动限位销19,第二滑动限位销22,第三滑动限位销24,第四滑动限位销26)，其可以沿海底管道膨胀方向移动，滑移模块16和桩基础结构20上安装有数个为滑移模块16提供导向的滑动导向结构(本实施例滑动导向结构为第一滑动导向结构15,第二滑动导向结构21,第三滑动导向结构25,第四滑动导向结构27)，滑动限位销的作用是在管汇运输和吊装期间固定滑移模块16。

上述滑移模块16为型钢焊接组成的单层结构模块，其通过数个滑动导向结构(本实施例的数个滑动导向结构为第一滑动导向结构15,第二滑动导向结构21,第三滑动导向结构25,第四滑动导向结构27)，其分别与桩基础结构20约束在一起。滑移模块16的两个长边的型钢被套在四个第一滑动导向结构15,第二滑动导向结构21,第三滑动导向结构25,第四滑动导向结构27中，只允许滑移模块16沿主管道9轴向滑动。

上述数个滑动限位销设置在滑移模块16两个长边的型钢的外侧，数个滑动限位销可插入桩基础结构20的插槽内，从而固定滑移模块16，在管汇运输和吊装期间防止滑移模块16滑动，管汇安装就位后，数个限位销将被打开。

上述滑动导向结构为矩形，在滑动导向结构的外侧对称设置有加强肋板37，滑动导向结构的内侧与在其内部滑动的型钢之间留有一定间隙，且内侧固定有数个一定厚度的特佛隆(ptfe)第一垫板29,第二垫板30,第三垫板31,第四垫板32，目的是降低摩擦系数，使滑移模块16可以沿滑动导向结构顺利滑移。

上述管道系统上包覆有管卡上半瓦33和管卡下半瓦35组成的管卡，管卡上半瓦33和管卡下半瓦35之间通过螺栓连接，管卡上设置加强肋板34。通过圆管36连接管卡下半瓦35和滑移模块16，且圆管36分别与管卡下半瓦35和下面的结构型钢采用焊接方式连接。

上述管道系统上采用螺栓连接方式分别安装有第一管道支撑4、第二管道支撑7、第三管道支撑12、抗疲劳管道支撑6,抗疲劳管道支撑14，用以作为导向支撑。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。