一种用于深水高悬跨海底管线处理的作业装备及作业方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于深水高悬跨海底管线处理的作业装备及作业方法。其特征在于：它包括一用于支撑海底管线的支撑桩，一用于海底管线导向、定位以及插桩导向的安装架，一用于提升海底管线的提管卡。通过安装架实现支撑桩的定位，并在打桩的过程中对海底管线进行保护，实现对高悬跨的海底管线的支撑，并有效缩短海底管线的悬跨长度，避免因悬跨长度过大，海底管线悬空段在水流作用下产生的涡激振动引起海底管线断裂，有效地保证了深水海底管线安全工作。
【专利说明】一种用于深水高悬跨海底管线处理的作业装备及作业方法
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种海底管线悬跨段处理的作业装备及作业方法，特别是关于一种用于深水高悬跨海底管线处理的作业装备及作业方法。
【背景技术】
[0003]海底管线是海上油田生产系统的重要组成部分，但由于海流的冲刷淘空作用，带走海底管线下的泥沙，使海底管线在海床上处于悬空状态。悬空的海底管线在海流及海浪的冲刷下，产生涡激共振，倘若这种振动引起的动应力超过疲劳极限，海管就会在悬空最严重的部分产生应力集中并产生疲劳裂纹。当海底管线局部位置超过一定的屈服蓟县，则极有可能断裂，引发原油外漏等海上重大污染事故，不仅造成海上污染及重大的经济损失，也会产生恶劣的社会影响。目前处理海底管线悬空的方法普遍有抛填接合覆盖层、挠性软管、抛填砂袋结合仿生水草覆盖，但同样存在着各自的缺陷，抛填接合覆盖层会无法防止二次冲刷的产生，同时有再次淘空的可能，不稳定；挠性软管需要停产更换，同时由于软管专营性强，投资成本较高；抛填砂袋结合仿生水草覆盖不适于悬空太高的情况，仿生水草专营性较强，投资成本较高，同时由于水下作业量大，海上工期较长。随着海上石油开采逐渐向着深水海域发展，深水海域的地质特点更为复杂，深水海底管线容易出现悬跨高度高，悬跨长度长的现象。常规的海底管线悬跨处理方法已经不能经济和有效的解决高悬跨、深水海管悬跨的问题。
[0004]本专利申请正是在这一背景下提出了一种能够用于深水高悬跨海底管线处理的作业装备及作业方法。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种用于海底悬跨管线处理的作业装备及作业方法，通过安装架实现支撑桩的定位，并在打桩的过程中对海底管线进行保护，实现对高悬跨的海底管线的支撑，并有效缩短海底管线的悬跨长度，避免因悬跨长度过大，海底管线悬空段在水流作用下产生的涡激振动引起海底管线断裂，有效地保证了深水海底管线安全工作。
[0006]本发明的目的是由以下技术方案实现的:
一种用于深水高悬跨海底管线处理的作业装备，其特征在于:它包括一用于支撑海底管线的支撑桩，一用于海底管线导向、定位以及插桩导向的安装架，一用于提升海底管线的提管卡；其中所述支撑桩包括一钢桩，所述钢桩设置有一可伸缩的海管支撑梁，所述海管支撑梁尾端连接液压油缸，所述液压油缸另一端连接一液压油缸支撑梁，所述液压油缸支撑梁与所述钢桩焊接连接；所述安装架包括一主框架，所述主框架底端设置有两套滑靴，所述滑靴与所述主框架法兰连接，所述主框架两侧设置有两对海管定位导向架，所述海管定位导向架通过限位卡固定于所述主框架上，所述主框架设置有两套插桩导向装置，所述每套插桩导向装置包括一可伸缩的上插桩导向筒，一固定于主框架的下插桩导向筒；所述提管卡包括一提升架，所述提升架与两片管卡相邻端部铰接连接，所述提升架与两片管卡两侧端部通过两套液压油缸连接。
[0007]所述钢桩设置有通过所述液压油缸驱动所述海管支撑梁可进行伸缩的滑道。
[0008]所述海管定位导向架采用随动设计，可相对主框架上下滑动。
[0009]所述上插桩导向筒由两部分组成，每部分通过滑道与主框架连接，所述上插桩导向筒每部分中部分别连接液压油缸，所述液压油缸另一端分别与主框架进行连接。
[0010]所述下插桩导向筒设置有便于支撑桩通过的槽口。
[0011]所述两套插桩导向装置分别接替用于支撑桩的插桩。
[0012]一种用于深水高悬跨海底管线处理的作业装备的作业方法，包括以下步骤:
(I)通过ROV水下辅助，使海管定位导向架穿过悬跨海底管线，完成安装架就位，；
⑵通过水下振动锤将支撑桩提起，插入安装架上的上插桩导向筒，通过ROV水下辅助调整支撑桩方向；
⑶支撑桩靠自重如泥后使用水下振动锤进行初步沉桩，至支撑桩上的海管支撑梁部位接近上插桩导向筒口后停止；
⑷驱动与上插桩导向筒连接的液压油缸，上插桩导向筒回缩，上插桩导向筒两部分分开，海管支撑梁与水下振动锤通过上插桩导向筒口，继续打桩至钢桩入泥深度至设计深度为止；
(5)将两个提管卡分别卡于海底管线临近安装架的两端，通过甲板卷扬机连接提管卡，将海底管线提升至支撑桩上的海管支撑梁上端部位；
(6)驱动与海管支撑梁连接的液压油缸，使海管支撑梁伸出，下放海底管线至海管支撑梁，松开提管卡。
[0013](7)依次回收提管卡、水下振动锤、安装架，并重复步骤⑴至(6)，在海底管线另一侧安装下一根支撑桩。
[0014]本发明的有益效果:本发明由于采用上述技术方案，通过安装架实现支撑桩的定位，并在打桩的过程中对海底管线进行保护，实现对高悬跨的海底管线的支撑，并有效缩短海底管线的悬跨长度，避免因悬跨长度过大，海底管线悬空段在水流作用下产生的涡激振动引起海底管线断裂，有效地保证了深水海底管线安全工作。
[0015]下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
[0016]【专利附图】
【附图说明】:
图1为悬跨海管支撑桩安装布置图。
[0017]图2为支撑桩布置图。
[0018]图3为安装架布置图。
[0019]图4为提管示意图。
[0020]图5为提管卡结构图。
[0021]图6为悬跨海管支撑示意图。
[0022]图中主要标号说明:
I一支撑桩；2—水下振动锤；3—安装架；4一提管卡；5—海底管线；6—钢桩；7—海管支撑梁；8—液压油缸；9一液压油缸支撑梁；10—主框架；11 一滑靴；12—海管定位导向架；
13一上插桩导向筒；14一下插桩导向筒；15—液压油缸；16—提升架；17—管卡；18—液压油缸。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和实例，对本发明进行详细的描述。
[0024]如图1、4所示，本发明包括一用于支撑海底管线的支撑桩1，一用于海底管线导向、定位以及插桩导向的安装架3，一用于提升海底管线的提管卡4，通过水下振动锤2打桩，使支撑桩的主体钢桩6的入泥深度达到设计深度，同时海底管线5通过提管卡4提升至支撑桩的支撑高度。
[0025]如图2所示，支撑桩I包括一钢桩6，钢桩6设置有一可伸缩的海管支撑梁7，海管支撑梁7尾端连接液压油缸8，液压油缸8另一端连接一液压油缸支撑梁9，液压油缸支撑梁9与钢桩6焊接连接。钢桩6设置有通过液压油缸8驱动海管支撑梁7可进行伸缩的滑道。
[0026]如图3所示，安装架3包括一主框架10，主框架10底端设置有两套滑靴11，每套滑靴11与主框架10法兰连接，主框架10两侧设置有两对海管定位导向架12，海管定位导向架12通过限位卡固定于主框架10上，主框架10设置有两套插桩导向装置，每套插桩导向装置包括一可伸缩的上插桩导向筒13, —固定于主框架10的下插桩导向筒14。上插桩导向筒13由两部分组成，每部分通过滑道与主框架10连接，上插桩导向筒13每部分中部分别连接液压油缸15，液压油缸15另一端分别与主框架10进行连接。下插桩导向筒14设置有便于支撑桩I通过的槽口。
[0027]如图5所示，提管卡4包括一提升架16，提升架16与两片管卡17相邻端部铰接连接，提升架16与两片管卡17两侧端部通过两套液压油缸18连接。
[0028]如图6所示，相邻支撑桩I分别置于海底管线5两侧。
[0029]本发明海底悬跨管线处理作业装备的作业方法，包括以下步骤:
(I)通过ROV水下辅助，使海管定位导向架12穿过悬跨海底管线5，完成安装架3就位；⑵通过水下振动锤2将支撑桩I提起，插入安装架3上的上插桩导向筒13，通过ROV水下辅助调整支撑桩I方向；
⑶支撑桩I靠自重如泥后使用水下振动锤2进行初步沉桩，至支撑桩I上的海管支撑梁7部位接近上插桩导向筒13 口后停止；
⑷驱动与上插桩导向筒13连接的液压油缸15，上插桩导向筒13回缩，上插桩导向筒13两部分分开，海管支撑梁7与水下振动锤2通过上插桩导向筒13 口，继续打桩至钢桩6入泥深度至设计深度为止；
(5)将两个提管卡4分别卡于海底管线5临近安装架3的两端，通过甲板卷扬机连接提管卡4，将海底管线5提升至支撑桩I上的海管支撑梁7上端部位；
(6)驱动与海管支撑梁7连接的液压油缸8，使海管支撑梁7伸出，下放海底管线5至海管支撑梁7，松开提管卡4;
(7)依次回收提管卡4、水下振动锤2、安装架3，并重复步骤⑴至(6)，在海底管线5另一侧安装下一根支撑桩I。
[0030]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。
【权利要求】
1.一种用于深水高悬跨海底管线处理的作业装备，其特征在于:它包括一用于支撑海底管线的支撑桩，一用于海底管线导向、定位以及插桩导向的安装架，一用于提升海底管线的提管卡；其中所述支撑桩包括一钢桩，所述钢桩设置有一可伸缩的海管支撑梁，所述海管支撑梁尾端连接液压油缸，所述液压油缸另一端连接一液压油缸支撑梁，所述液压油缸支撑梁与所述钢桩焊接连接；所述安装架包括一主框架，所述主框架底端设置有两套滑靴，所述滑靴与所述主框架法兰连接，所述主框架两侧设置有两对海管定位导向架，所述海管定位导向架通过限位卡固定于所述主框架上，所述主框架设置有两套插桩导向装置，所述每套插桩导向装置包括一可伸缩的上插桩导向筒，一固定于主框架的下插桩导向筒；所述提管卡包括一提升架，所述提升架与两片管卡相邻端部铰接连接，所述提升架与两片管卡两侧端部通过两套液压油缸连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于深水高悬跨海底管线处理的作业装备，其特征在于:所述钢桩设置有通过所述液压油缸驱动所述海管支撑梁可进行伸缩的滑道。
3.根据权利要求1所述的一种用于深水高悬跨海底管线处理的作业装备，其特征在于:所述海管定位导向架采用随动设计，可相对主框架上下滑动。
4.根据权利要求1所述的一种用于深水高悬跨海底管线处理的作业装备，其特征在于:所述上插桩导向筒由两部分组成，每部分通过滑道与主框架连接，所述上插桩导向筒每部分中部分别连接液压油缸，所述液压油缸另一端分别与主框架进行连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于深水高悬跨海底管线处理的作业装备，其特征在于:所述下插桩导向筒设置有便于支撑桩通过的槽口。
6.根据权利要求1所述的一种用于深水高悬跨海底管线处理的作业装备，其特征在于:所述两套插桩导向装置分别接替用于支撑桩的插桩。
7.一种采用如权利要求1-3任一项所述深水高悬跨海底管线处理的作业装备的作业方法，包括以下步骤: (I)通过ROV水下辅助，使海管定位导向架穿过悬跨海底管线，完成安装架就位； ⑵通过水下振动锤将支撑桩提起，插入安装架上的上插桩导向筒，通过ROV水下辅助调整支撑桩方向； ⑶支撑桩靠自重如泥后使用水下振动锤进行初步沉桩，至支撑桩上的海管支撑梁部位接近上插桩导向筒口后停止； ⑷驱动与上插桩导向筒连接的液压油缸，上插桩导向筒回缩，上插桩导向筒两部分分开，海管支撑梁与水下振动锤通过上插桩导向筒口，继续打桩至钢桩入泥深度至设计深度为止； (5)将两个提管卡分别卡于海底管线临近安装架的两端，通过甲板卷扬机连接提管卡，将海底管线提升至支撑桩上的海管支撑梁上端部位； (6)驱动与海管支撑梁连接的液压油缸，使海管支撑梁伸出，下放海底管线至海管支撑梁，松开提管卡； (7)依次回收提管卡、水下振动锤、安装架，并重复步骤⑴至(6)，在海底管线另一侧安装下一根支撑桩。
【文档编号】F16L3/00GK104421491SQ201310367936
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月22日 优先权日:2013年8月22日
【发明者】传建, 高志涛, 崔文涛 申请人:天津市海王星海上工程技术股份有限公司