專利名稱：一種固定海底管道和防止屈曲傳播的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于海底管道設(shè)施鋪設(shè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能夠固定海底管道和防止 屈曲傳播的方法。
背景技術(shù)：
海底管道是現(xiàn)代海洋油氣開發(fā)運(yùn)輸?shù)拿}工程，被稱作“海上生命線”。隨著深海 油氣田的開發(fā)，大部分管道將在2000-3000米水深的海域運(yùn)行。深海管道通常裸置于海底， 海底管道不僅承受自重、外部靜水壓力、內(nèi)部壓力、介質(zhì)溫度、預(yù)應(yīng)力、管道附件作用力、覆 蓋物及海床作用力、清管操作引起的作用力等功能性載荷，而且受到風(fēng)、浪、流和地震等環(huán) 境載荷作用，還要面臨極端海況、船舶碰撞、落物、沙土液化、操作故障等偶然載荷的挑戰(zhàn)。鋪設(shè)于深水區(qū)域的管道極有可能在外載荷的作用下出現(xiàn)失效，如管道懸跨段的失 穩(wěn)失效、深水區(qū)域高靜水壓力以及管道內(nèi)部軸向力導(dǎo)致的屈曲、疲勞失效等。海底管道一旦 發(fā)生破損、泄漏、斷裂等事故，就會對國家經(jīng)濟(jì)造成巨大損失，而且也對海洋環(huán)境造成嚴(yán)重 污染。為此，開展海底管道固定技術(shù)和防止屈曲傳播方法的研究，對于保證海底管道的穩(wěn)定 和耐久性，保障海洋環(huán)境保護(hù)和人民的生命財(cái)產(chǎn)安全等，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)影響。然而，傳統(tǒng)的止屈方法，進(jìn)行外包鋼或擴(kuò)截面加固，只能控制部分的局部變形，而 對于整體屈曲卻無能為力。即使安裝有止屈器的海底管道在復(fù)雜載荷作用下，依然存在大 的垂向隆起或橫向位移的危險(xiǎn)，目前還沒有集防止局部屈曲傳播和整體屈曲于一身的裝置 出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)上的不足，提供一種能夠有效固定海底管道和防 止屈曲傳播的方法，采取合理的安裝工藝，簡化操作，降低成本，有效固定海底管道和防止 屈曲傳播，保證海底管道的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案一種固定海底管道和防止屈曲傳播的方法，包 括下列步驟根據(jù)海底管道外徑和壁厚的尺寸，制作多對內(nèi)徑相同、外緣相切的倒U形殼體，殼 體的上部為半圓環(huán)形，下部為具有半圓柱形空心的長方體基座，基座底面連接桶形結(jié)構(gòu)，構(gòu) 成一個(gè)止屈固定器；在海底管道徑向上每隔一段距離按照下列方法安裝一個(gè)止屈固定器首先在管道 外表面包一層橡膠，將上殼體緊貼在管道表面橡膠上，按照眼板位置吻合的方式將其與下 基座對接，然后通過螺栓螺母副穿過眼板將兩個(gè)殼體固定在管道上。在鋪管作業(yè)時(shí)，將桶形 結(jié)構(gòu)采取負(fù)壓下沉方式插入海底土壤中。調(diào)整管道位置使下基座處于桶形結(jié)構(gòu)上方，操縱 水下機(jī)器人將螺栓穿過桶形結(jié)構(gòu)頂板，插入下基座的螺孔內(nèi)，使桶形結(jié)構(gòu)和下基座對接，將 管道固定于海底。作為優(yōu)選實(shí)施方式，每個(gè)倒U形殼體的長度取3-4倍于所述海底管道外徑，殼體厚
3度取2-5倍于所述海底管道的壁厚，桶形結(jié)構(gòu)的內(nèi)外徑及桶體壁厚尺寸與所述海底管道相 同，桶形結(jié)構(gòu)頂板厚度取2-5倍于所述海底管道的壁厚。在海底管道徑向上每隔100-150 米距離安裝一個(gè)止屈固定器。本發(fā)明提供了一種固定海底管道和防止屈曲傳播的方法，對于現(xiàn)有的技術(shù)具有以 下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明能夠有效固定海底管道，使其不會發(fā)生過大的垂向或橫向位移，保證管 道的穩(wěn)定性。(2)在保證側(cè)向位移較小的同時(shí)，還能防止局部屈曲的傳播，避免了海底管道 由局部屈曲而引起長距離的結(jié)構(gòu)破壞，確保了海底管道的完整性。(3)止屈固定器能夠?qū)崿F(xiàn) 模具化批量生產(chǎn)，降低了制造成本。(4)海上安裝工藝簡單，操作方便，降低了施工成本。


圖1為裝配有止屈固定器的某段海底管道的正視圖；圖2為圖1中的A-A剖面圖；圖3為圖2中的B-B剖面圖；圖4為圖1中的C-C剖面圖。圖中標(biāo)號說明1海底管道；2上殼體；3下基座；4桶形結(jié)構(gòu)；5螺栓螺母副；6螺栓；7桶形結(jié)構(gòu)頂 板；8橡膠層；9外伸眼板；10螺孔
具體實(shí)施例方式本發(fā)明通過在海底管道上每隔一定距離安裝止屈固定器的方法，用以固定海底管 道和防止屈曲傳播。主要步驟如下根據(jù)所要保護(hù)海底管道的外徑及壁厚尺寸，制作內(nèi)徑相同、外緣相切的倒U形殼 體，可通過兩個(gè)模具分別對上殼體和下基座進(jìn)行批量生產(chǎn)。首先在管道外表面包一層橡膠，將上殼體緊貼在管道表面橡膠層上，按照眼板位 置吻合的方式將其與下基座對接，然后通過4組配套的螺栓螺母副穿過眼板將兩個(gè)殼體固 定在管道上。在鋪管作業(yè)時(shí)，將桶形結(jié)構(gòu)采取負(fù)壓下沉方式插入海底土壤中。調(diào)整管道位置使 下基座處于桶形結(jié)構(gòu)上方，操縱水下機(jī)器人將4個(gè)螺栓分別穿過桶形結(jié)構(gòu)頂板，插入下基 座的對應(yīng)螺孔內(nèi)，使桶形結(jié)構(gòu)和下基座對接，構(gòu)成海底管道的止屈固定器，將管道固定于海底。 下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步描述。裝配有止屈固定器的某段海底管道的正視圖，如圖1所示。本發(fā)明所涉及的海底 管道止屈固定器，是由上殼體2和下基座3以及桶形結(jié)構(gòu)4通過螺栓連接固定在管道上。上 殼體2為半圓環(huán)形，上面帶有外伸眼板9，螺栓螺母副5穿過眼板9連接上殼體2和下基座 3。下基座為具有半圓柱形空心的長方體，其底面鉆有螺孔10，將螺栓6穿過桶形結(jié)構(gòu)頂板 7，插入螺孔10，把下基座3和桶形結(jié)構(gòu)4裝配在一起。桶形結(jié)構(gòu)4倒扣入土壤中，起到吸力 樁作用，將管道1牢牢固定在海底。圖2為圖1中的A-A剖面圖，即止屈固定器的橫剖面，顯示了上殼體2、下基座3和 桶形結(jié)構(gòu)4的側(cè)向連接方式；圖3為圖2中的B-B剖面圖，即止屈固定器的縱剖面，顯示了下基座3和桶形結(jié)構(gòu)4的縱向連接方式；圖4為圖1中的C-C剖面圖，即止屈固定器的仰視 圖，顯示了下基座3和桶形結(jié)構(gòu)頂板7相連接的螺栓6的位置。在管道鋪設(shè)之前裝配上殼體2和下基座3。具體過程為先在管道外表面包一層橡 膠8，將上殼體2緊貼在橡膠層8上，通過外伸眼板9的位置與下基座3對接，然后通過四組 螺栓螺母副5將上殼體2和下基座3固定在管道1上。在管道鋪設(shè)過程中裝配下基座3和桶形結(jié)構(gòu)4。具體過程為在管道1的鋪設(shè)路由 上將桶形結(jié)構(gòu)4插入土壤。調(diào)整管道1位置使下基座3處于桶形結(jié)構(gòu)4上方，操縱水下機(jī) 器人將四個(gè)螺栓6分別穿過桶形結(jié)構(gòu)頂板7，插入下基座3的對應(yīng)螺孔10內(nèi)，使桶形結(jié)構(gòu)4 和下基座3對接，構(gòu)成海底管道的止屈固定器，如圖1所示。上殼體2和下基座3的長度可取管道1外徑的3-4倍，厚度取2_5倍管道1的壁 厚。桶形結(jié)構(gòu)4的內(nèi)外徑及桶體壁厚尺寸與管道1相同，桶形結(jié)構(gòu)頂板7的厚度取2-5倍 管道1的壁厚。止屈固定器的安裝間隔可取100-150米。
權(quán)利要求
一種固定海底管道和防止屈曲傳播的方法，包括下列步驟(1)根據(jù)海底管道外徑和壁厚的尺寸，制作多對內(nèi)徑相同、外緣相切的倒U形殼體，殼體的上部為半圓環(huán)形，下部為具有半圓柱形空心的長方體基座，基座底面連接桶形結(jié)構(gòu)，構(gòu)成一個(gè)止屈固定器。(2)在海底管道徑向上每隔一段距離按照下列方法安裝一個(gè)止屈固定器在管道外表面包一層橡膠，將上殼體緊貼在管道表面橡膠層上，按照眼板位置吻合的方式將其與下基座對接，然后通過螺栓螺母副穿過眼板將兩個(gè)殼體固定在管道上。在鋪管作業(yè)時(shí)，將桶形結(jié)構(gòu)采取負(fù)壓下沉方式插入海底土壤中。調(diào)整管道位置使下基座處于桶形結(jié)構(gòu)上方，將螺栓穿過桶形結(jié)構(gòu)頂板，插入下基座的螺孔內(nèi)，使桶形結(jié)構(gòu)和下基座對接，將管道固定于海底。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固定海底管道和防止屈曲傳播的方法，其特征在于每 個(gè)倒U形殼體的長度取3-4倍于所述海底管道外徑，殼體厚度取2-5倍于所述海底管道的 壁厚，桶形結(jié)構(gòu)的內(nèi)外徑及桶體壁厚尺寸與所述海底管道相同，桶形結(jié)構(gòu)頂板厚度取2-5 倍于所述海底管道的壁厚。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種固定海底管道和防止屈曲傳播的方法，其特征在于， 在海底管道徑向上每隔100-150米距離安裝一個(gè)止屈固定器。
全文摘要
本發(fā)明屬于海底管道設(shè)施鋪設(shè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種固定海底管道和防止屈曲傳播的方法，該方法根據(jù)海底管道外徑和壁厚的尺寸，制作多對內(nèi)徑相同、外緣相切的倒U形殼體，殼體的上部為半圓環(huán)形，下部為具有半圓柱形空心的長方體基座，基座底面連接桶形結(jié)構(gòu)，構(gòu)成一個(gè)止屈固定器，在海底管道徑向上每隔一段距離安裝一個(gè)止屈固定器。本發(fā)明采取合理的安裝工藝，能夠簡化操作，降低成本，有效固定海底管道和防止屈曲傳播，保證海底管道的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。
文檔編號F16L1/20GK101963257SQ201010297390
公開日2011年2月2日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者杜尊峰 申請人:天津大學(xué)