一种用于海洋管道穿越的管道支撑架的制作方法

本实用新型涉及管道设备领域，特别涉及一种用于海洋管道穿越的管道支撑架。

背景技术：

在海洋管道穿越施工过程中，从海上平台或者驳船上发出的钻杆与期望的海床入土点通常会存在一段较长的悬空距离，如若直接使钻杆通过该悬空距离，则由于钻杆的柔性下垂，不仅难以保证钻杆以预设的角度抵达期望的海床入土点，而且还会造成钻杆的弯折。类似地，对于海洋管道也存在与钻杆类似的问题。为了解决如上问题，有必要在水平定向钻穿越过程中对钻杆或者海洋管道给予支撑。为了便于解释说明，在以下描述中，将钻杆和海洋管道统称为管道。

现有技术采用固定式支撑架对管道进行支撑，以防止它们在通过悬空距离时发生弯折，并且能准确下放至期望的海床入土点。该固定式支撑架的结构为预制或焊接式H型单横梁支撑结构，其根据所需通过的最大管径设置限位来稳定管道。

设计人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术提供的固定式支撑架只能通过特定外径的管道，并且对于中小管的约束效果较差，适应性低；而且，在进行管道下放作业时，须对该固定式支撑架的横梁进行水下切割，费时费力。

技术实现要素：

本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种适应性强，且省时省力的用于海洋管道穿越的管道支撑架。具体技术方案如下：

一种用于海洋管道穿越的管道支撑架，所述管道支撑架包括第一支撑桩、第二支撑桩、第一限位支撑件、第二限位支撑件、第一套管、第二套管、第一横梁、第二横梁、第一斜梁、第二斜梁；

所述第一支撑桩和所述第二支撑桩间隔地固定在海床上，所述第一限位支撑件和所述第二限位支撑件分别固定在所述第一支撑桩和所述第二支撑桩上；

所述第一套管和所述第二套管分别套装在所述第一支撑桩和所述第二支撑桩上，且所述第一套管和所述第二套管的下端分别与所述第一限位支撑件和所述第二限位支撑件相抵接触；

所述第一横梁和所述第二横梁的第一端部分别连接所述第一套管和所述第二套管的下部侧壁，同时所述第一横梁和所述第二横梁的第二端部可拆卸连接；

所述第一斜梁和所述第二斜梁的第一端部分别连接所述第一套管和所述第二套管的上部侧壁，同时所述第一斜梁和所述第二斜梁的第二端部分别连接所述第一横梁和所述第二横梁的侧壁，以形成V形支撑槽。

具体地，作为优选，所述管道支撑架还包括第一连接板、第二连接板；

所述第一连接板和所述第二连接板上对应设置有多个螺栓孔；

所述第一连接板和所述第二连接板分别固定在所述第一横梁和所述第二横梁的第二端部；

通过使用多个紧固螺栓穿过所述第一连接板和所述第二连接板上的多个所述螺栓孔，并使用螺母固定，以实现所述第一横梁和所述第二横梁的第二端部的可拆卸连接。

具体地，作为优选，所述第一连接板和所述第二连接板均呈正方形结构，并且在所述第一连接板和所述第二连接板的四个角部设置四个所述螺栓孔。

具体地，作为优选，所述第一连接板和所述第二连接板均呈圆形结构，并且在所述第一连接板和所述第二连接板的周缘处均匀地设置4-8个所述螺栓孔。

具体地，作为优选，所述V形支撑槽的V形角为60°-90°。

具体地，作为优选，所述第一支撑桩、所述第二支撑桩均为钢管桩；

所述第一套管、所述第二套管均为钢制套管；

所述第一横梁、所述第二横梁、所述第一斜梁、所述第二斜梁均为钢管结构；

所述第一横梁、所述第二横梁、所述第一斜梁和所述第二斜梁均通过焊接的方式与所述第一套管和所述第二套管连接，并且所述第一斜梁、所述第二斜梁均通过焊接的方式分别与所述第一横梁、所述第二横梁连接。

具体地，作为优选，所述第一限位支撑件和所述第二限位支撑件均为钢牛腿，并且通过焊接的方式将所述第一限位支撑件和所述第二限位支撑件固定在所述第一支撑桩和所述第二支撑桩上。

具体地，作为优选，所述第一限位支撑件和所述第二限位支撑件均包括环形钢板和钢制紧箍件；

所述环形钢板分别套装在所述第一支撑桩和所述第二支撑桩上；

所述钢制紧箍件的上端分别焊接在所述环形钢板的下端面上，同时所述钢制紧箍件分别卡抱在所述第一支撑桩和所述第二支撑桩上。

具体地，作为优选，所述紧箍件为抱箍或卡箍。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本实用新型实施例提供的管道支撑架，通过配合使用两个横梁和两个斜梁，以形成具有横向支撑的V形支撑槽，不仅保证了该管道支撑架的稳固支撑性，同时该V形支撑槽可对多种外径的管道进行支撑，避免了其对管道外径的局限性，并且对于中小管也具有良好的约束效果，有效提高了其适应性。通过调整第一限位支撑件和第二限位支撑件在第一支撑桩和第二支撑桩上的安装高度，来保证被支撑的管道可准确到达预定的海床入土点。通过使第一横梁和第二横梁的第二端部可拆卸连接，可在进行管道下放作业时打开第一横梁和第二横梁，并旋转第一套管和第二套管，来为管道提供下放空间，使管道顺利完成下放作业，避免了进行大量的水下作业，省时省力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的用于海洋管道穿越的管道支撑架的结构示意图；

图2-1是本实用新型又一实施例提供的由套管、横梁和斜梁构成的支撑结构在组合状态下的结构示意图；

图2-2是本实用新型又一实施例提供的由套管、横梁和斜梁构成的支撑结构在分解状态下的结构示意图；

图3是本实用新型又一实施例提供的正方形连接板的结构示意图。

附图标记分别表示：

101 第一支撑桩，

201 第二支撑桩，

102 第一限位支撑件，

202 第二限位支撑件，

103 第一套管，

203 第二套管，

104 第一横梁，

204 第二横梁，

105 第一斜梁，

205 第二斜梁。

106 第一连接板，

206 第二连接板，

3 螺栓孔。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型实施例提供了一种用于海洋管道穿越的管道支撑架，如附图1所示，该管道支撑架包括第一支撑桩101、第二支撑桩102、第一限位支撑件102、第二限位支撑件202、第一套管103、第二套管203、第一横梁104、第二横梁204、第一斜梁105、第二斜梁205。

其中，第一支撑桩101和第二支撑桩102间隔地固定在海床上，第一限位支撑件102和第二限位支撑件202分别固定在第一支撑桩101和第二支撑桩102上。第一套管103和第二套管203分别套装在第一支撑桩101和第二支撑桩102上，且第一套管103和第二套管203的下端分别与第一限位支撑件102和第二限位支撑件202相抵接触。第一横梁104和第二横梁204的第一端部分别连接第一套管103和第二套管203的下部侧壁，同时第一横梁104和第二横梁204的第二端部可拆卸连接。第一斜梁105和第二斜梁205的第一端部分别连接第一套管103和第二套管203的上部侧壁，同时第一斜梁105和第二斜梁205的第二端部分别连接第一横梁104和第二横梁204的侧壁，以形成V形支撑槽。

本实用新型实施例提供的管道支撑架，通过配合使用两个横梁和两个斜梁，以形成具有横向支撑的V形支撑槽，不仅保证了该管道支撑架的稳固支撑性，同时该V形支撑槽可对多种外径的管道进行支撑，避免了其对管道外径的局限性，并且对于中小管也具有良好的约束效果，有效提高了其适应性。通过调整第一限位支撑件102和第二限位支撑件202在第一支撑桩101和第二支撑桩102上的安装高度，来保证被支撑的管道可准确到达预定的海床入土点。通过使第一横梁104和第二横梁204的第二端部可拆卸连接，可在进行管道下放作业时打开第一横梁104和第二横梁204，并旋转第一套管103和第二套管203，来为管道提供下放空间，使管道顺利完成下放作业，避免了进行大量的水下作业，省时省力。

可以理解的是，本实用新型实施例在同一水平面上将第一支撑桩101和第二支撑桩102间隔地固定在海床上，并且两者之间所间隔的距离根据第一横梁104和第二横梁204的长度总和来确定。并且，通过将第一支撑桩101和第二支撑桩102的下端固定在海床上，以达到稳固支撑整个支撑架体的目的。通过使第一套管103和第二套管203的下端分别与第一限位支撑件102和第二限位支撑件202相抵接触，以使这两个限位支撑件对这两个套管进行稳固支撑，同时在断开第一横梁104和第二横梁204之间的连接时，还可保证第一套管103和第二套管203带动其上的横梁和斜梁来绕第一支撑桩101和第二支撑桩102进行旋转，进而为管道的下放提供足够的空间。

本实用新型实施例提供的管道支撑架中对管道直接起到支撑作用的支撑结构由第一套管103、第二套管203、第一斜梁105、第二斜梁205、第一横梁104和第二横梁204配合连接而构成，该支撑结构的结构如附图2-1所示。可以理解的是，该支撑结构实质上是由对称的第一支撑部分和第二支撑部分构成，参见附图2-2，即由第一套管103、第一斜梁105和第一横梁104配合连接构成类似三角形的第一支撑部分，由第二套管203、第二斜梁205和第二横梁204配合连接构成类似三角形的第二支撑部分。通过将第一支撑部分和第二支撑部分对接，即可形成如附图2-1所示的支撑结构。由于三角形的稳定性，其具有稳固、坚定、耐压的特点，所以本实用新型实施例提供的管道支撑架也具有优异的支撑稳定性。

本实用新型实施例通过使第一横梁104的第二端部和第二横梁204的第二端部可拆卸连接，来实现在两者连接时对管道提供横向支撑，而在两者断开连接时来为管道的下放提供空间。为了便于实现第一横梁104和第二横梁204的连接或断开，作为优选，如附图1、附图2-1及附图2-2所示，本实用新型实施例提供的管道支撑架还包括第一连接板106、第二连接板206，其中，第一连接板106和第二连接板206上对应设置有多个螺栓孔。第一连接板106和第二连接板206分别固定在第一横梁104的第二端部和第二横梁204的第二端部，通过使用多个紧固螺栓穿过第一连接板106和第二连接板206上的多个螺栓孔，并使用螺母固定，以实现第一横梁104的第二端部和第二横梁204的第二端部的可拆卸连接。可以理解的是，优选选用相同结构的第一连接板106和第二连接板206，并且它们上面所设置的螺栓孔应当是对应的，以便于紧固螺栓顺次通过两个连接板上的螺栓孔来对它们进行紧固处理。通过如上设置，可在进行管道下放作业时，仅仅旋下紧固螺栓上的螺母，即可断开第一连接板106和第二连接板206之间的连接，水下作业量明显减少。可见，本实用新型实施例提供的管道支撑架不仅结构简单且便于操作，省时省力，便于规模化推广应用。

可以理解的是，在本实用新型实施例中，上述第一连接板106和第二连接板206的结构可以为规则的方形结构、圆形结构、棱形结构等，还可以为不规则的几何结构。为了便于水下作业操作，同时便于在V形支撑槽的底部形成相对平滑的平面，作为优选，该第一连接板106和第二连接板206均呈正方形结构，并且在第一连接板106和第二连接板206的四个角部设置四个螺栓孔3，即在其每一个角部分别设置一个螺栓孔3，参见附图3。或者，还可以将第一连接板106和第二连接板206均设置成外径稍大于第一横梁104和第二横梁204外径的圆形结构，并且在第一连接板106和第二连接板206的周缘处均匀地设置4-8个螺栓孔，例如4个、6个或8个螺栓孔，以达到稳固连接同时可快速断开连接的目的。

具体地，本实用新型实施例通过使用第一斜梁105和第二斜梁205配合作用，以形成用于容纳管道的V形支撑槽，其中，根据对不同外径管道的需求，尤其是对管道最大通过外径的需求，可以将V形支撑槽的V形角限定为60°-90°，例如为60°、70°、80°、90°等。需要解释的是，上述的V形角指的是第一斜梁105和第二斜梁205的中轴线之间的夹角。

为了保证本实用新型实施例管道支撑架的稳固支撑性和使用耐久性，优选第一支撑桩101、第二支撑桩102均为实心的钢管桩。举例来说，第一支撑桩101、第二支撑桩102的直径可以在500～900mm范围内，例如可以为500mm、600mm、700mm、800mm、900mm等，其高度可以在30～50m范围内，例如可以为30m、35m、40m、45m、50m等。进一步地，在达到稳固支撑的前提下，为了保证由套管、横梁和斜梁构成的支撑结构的轻量化，以便于在管道下方时来容易地转动该支撑结构，优选地，第一套管103、第二套管203均为钢制套管；第一横梁104、第二横梁204、第一斜梁105、第二斜梁205均为钢管结构。同时，第一横梁104、第二横梁204、第一斜梁105和第二斜梁205均通过焊接的方式与第一套管103和第二套管203连接，并且第一斜梁105、第二斜梁205均通过焊接的方式分别与第一横梁104、第二横梁204连接。举例来说，第一横梁104、第二横梁204、第一斜梁105、第二斜梁205的管外径均可以在273～377mm范围内，例如可以为275mm、285mm、300mm、320mm、330mm、350mm、360mm、370mm等，其管壁厚度可以在14～25mm范围内，例如可以为16mm、18mm、20mm、22mm、25mm等。在实际应用过程中，它们的长度、管径、壁厚可以根据实际作业环境和要求进行适当的调整。

在本实用新型实施例中，采用第一限位支撑件102和第二限位支撑件202来调整由套管、横梁和斜梁构成的支撑结构的安装高度，进而实现对钻杆入土角度或者对管道在海床入土点处的入土角度的调节。同时，该第一限位支撑件102和第二限位支撑件202还起到支撑上述支撑结构的作用，基于上述，为了提高其稳固支撑性，本实用新型实施例将第一限位支撑件102和第二限位支撑件202均限定为钢牛腿，其结构可参见附图1。并且通过焊接的方式将第一限位支撑件102和第二限位支撑件202固定在第一支撑桩101和第二支撑桩102上。具体地，该钢牛腿包括环形钢板和焊接在环形钢板底部的多个牛腿支架，环形钢板分别套装在第一支撑桩101和第二支撑桩102上，多个牛腿支架的一个侧端部分别焊接在第一支撑桩101和第二支撑桩102的侧壁上。优选使用3-6个牛腿支架，并且它们均匀分布在所对应的环形钢板底部，即相邻两个牛腿支架的间距是一致的。

在实际应用过程中，介意将其中一个钢牛腿预先焊接在第一支撑桩101上，然后将焊接有横梁和斜梁的第一套管103和第二套管203分别套入第一支撑桩101和第二支撑桩102后，通过调整另外一个钢牛腿的安装高度，待第一套管103和第二套管203的底部持平后，再将该另外一个钢牛腿焊接在第二支撑桩102上即可。

作为另外一种可选的方式，本实用新型实施例还提供了另外一种结构形式的第一限位支撑件102和第二限位支撑件202，它们均包括环形钢板和钢制紧箍件，其中，环形钢板分别套装在第一支撑桩101和第二支撑桩102上；钢制紧箍件的上端分别焊接在环形钢板的下端面上，同时钢制紧箍件分别卡抱在第一支撑桩101和第二支撑桩102上。具体地，该紧箍件为本领域常用的抱箍或卡箍。通过如上限定，能够便于根据实际作业需求来实时调整第一限位支撑件102和第二限位支撑件202的安装高度，提高其使用便利性。此外，为了进一步提高紧箍件与支撑桩之间连接的紧固性，还可以在第一支撑桩101和第二支撑桩102的外壁上设置粗糙结构，例如在它们的外壁上蚀刻多条交错设置的几何线条、或者蚀刻多圈环状凸起结构；同时，还可以在紧箍件的内壁上设置硬质橡胶涂层，以进一步增加紧箍件与支撑桩之间的摩擦力，保证第一限位支撑件102和第二限位支撑件202的稳固支撑。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。