• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    一种用于近平台处海底管道的防锚害装置，包括：第一弧翼板支架和第二弧翼板支架、安装在第一弧翼板支架和第二弧翼板支架上的第一弧翼板和第二弧翼板，其中，第一弧翼板支架和第二弧翼板支架相对设置在海底管道外侧上的6点方向和12点方向处；且第一弧翼板支架和第二弧翼板支架与海底管道之间设置有缓冲垫层；第一弧翼板和第二弧翼板分别相对连接在第一弧翼板支架和第二弧翼板支架上，且分别通过相对设置的弧翼板入泥部分延伸至海床，并没入海底泥面。当有船舶在海底管道周围抛锚时，不仅能够吸收锚的动能，减小锚的落地速度；而且，还能够改变锚的走向，使锚的运动轨迹避开海底管道，防止海底管道受到损坏；免去了海底管道的治理费用。
    公开号:CN214331701U
    申请号:CN202120221312.0U
    申请日:2021-01-27
    公开日:2021-10-01
    发明作者:梁鹏；邱武智；肖辉；万军；高书鹏；石保忠；桑军；万宇飞；刘英雷；蒋烜
    申请人:China National Offshore Oil Corp CNOOC；CNOOC China Co Ltd Tianjin Branch；
    IPC主号:F16L3-08
    专利说明:
    [n0001] 本实用新型属于海底管道建设与运行技术领域，尤其涉及用于近平台处海底管道的防锚害装置。
    [n0002] 目前，全球海底油气管道破裂事故，部分是由第三方的破坏造成的；而船舶起、抛锚作业则是第三方破坏的重要原因之一。对于近平台处的海底管道，由于不埋设的原因，导致其被锚破坏的概率更大。锚对海底管道所造成的刮碰和撞击，不仅会导致海底管道的凹陷；而且，还会刺穿和撕裂海底管道等。
    [n0003] 为了解决上述问题，防止发生锚害事件，一般采取将海底管道进行深埋和用水泥压块保护的方法；但是，上述方法会产生如下问题：
    [n0004] 其一：海底管道深埋方法的施工成本较高，且在海底管道运行期间，可能会因海底冲刷造成海底管道的裸露现象，因此，无法保护海底管道免受锚害损伤。
    [n0005] 其二：对于近平台处的海底管道，一般采取水泥压块保护的方法，但是，由于水泥压块下放位置的精准度受限，且水泥压块可能会因海底冲刷造成位置偏移，因此，其无法起到保护作用。
    [n0006] 海底管道是海上油气田开发的生命线，海底管道的安全性对开发海洋资源有着重要的战略意义。然而，海底输油管道受损事件却在逐年增加。一旦海底输油管道泄漏，对海洋环境的损害是不可逆的。因此，海洋油气的开发对海底管道的安全性需求变得十分迫切。
    [n0007] 本实用新型目的在于提供一种用于近平台处海底管道的防锚害装置，以解决因船舶起、抛锚引起的近平台处海底管道损伤的技术问题。
    [n0008] 为实现上述目的，本实用新型的用于近平台处海底管道的防锚害装置的具体技术方案如下：
    [n0009] 一种用于近平台处海底管道的防锚害装置，包括：第一弧翼板支架和第二弧翼板支架、安装在第一弧翼板支架和第二弧翼板支架上的第一弧翼板和第二弧翼板，其中，
    [n0010] 第一弧翼板支架和第二弧翼板支架相对设置在海底管道外侧上的6点方向和12点方向处；且第一弧翼板支架和第二弧翼板支架与海底管道之间设置有缓冲垫层；
    [n0011] 第一弧翼板和第二弧翼板分别相对连接在第一弧翼板支架和第二弧翼板支架上，且分别通过相对设置的弧翼板入泥部分延伸至海床，并没入海底泥面。
    [n0012] 进一步，所述第一弧翼板支架和第二弧翼板支架分别为半圆弧形，且在第一弧翼板支架和第二弧翼板支架的上部分别设有：支架顶部螺栓孔、支架底部螺栓孔、支架中部螺栓孔和支架上部螺栓孔；以负责固定第一弧翼板和第二弧翼板于海底管道上，也为第一弧翼板和第二弧翼板的安装提供基础与平台。
    [n0013] 进一步，所述第一弧翼板和第二弧翼板的下面分别支撑在一三角架上。
    [n0014] 进一步，所述三角架为直角形，并由竖向固定板、横向固定板连接构成，以保护海底管道免受船舶抛锚损害；该竖向固定板上设置有数个竖向固定板螺栓孔，该竖向固定板螺栓孔内分别安装有与第一弧翼板和第二弧翼板进行固定的螺栓螺母对。
    [n0015] 进一步，所述第一弧翼板和第二弧翼板的上部分别设有数个弧翼板上部螺栓孔，该弧翼板上部螺栓孔内分别安装有与第一弧翼板支架和第二弧翼板支架连接的螺栓螺母对。
    [n0016] 进一步，所述第一弧翼板支架和第二弧翼板支架的轴向两端分别套装有轴向固定环，该轴向固定环分别为连接在一起的两片半圆弧形，并连接在第一弧翼板支架和第二弧翼板支架与海底管道的6点方向和12点方向处。
    [n0017] 进一步，所述缓冲垫层为橡胶材质，以缓冲减震、保护海底管道外侧不被刮伤和增加第一弧翼板支架和第二弧翼板支架与海底管道之间的贴合度。
    [n0018] 进一步，所述弧翼板入泥部分的入泥深度是根据海底管道的运行区域及穿行船舶常用锚的重量进行调整；并根据公式计算，式中， E0为船锚触底动能量；m0为锚的质量；ρ0为锚的密度；ρw为海水密度；Ca为附加质量系数，其数值与锚的几何特征相关；A为船锚在受力方向上的投影面积；Cd为拖拽系数，其数值与锚的几何特征相关。
    [n0019] 进一步，所述弧翼板部分的入泥深度不应小于锚的最大贯入深度，锚的最大贯入深度根据海底土体吸收能量得出，海底土体吸收能量为式中，γ'为土壤单位有效重量；Sγ为形状系数；Nγ、 Nq为土壤承载力系数；z为锚的贯入深度；D为锚的宽度；Ap为塞紧面积；通过E0＝Ep计算得到锚的最大贯入深度。
    [n0020] 本实用新型的用于近平台处海底管道的防锚害装置具有以下优点：
    [n0021] (1)安全绿色环保
    [n0022] 1)由于弧翼板结构、弧翼板支架结构材质均采用安全环保、无污染物的材料，因此，不会对海底环境造成污染。
    [n0023] 2)由于弧翼板支架内侧材质为橡胶，支架与海底管道间设有缓冲垫层，因此，不会对海底管道结构造成损害。
    [n0024] 3)由于弧翼板与支架间通过螺栓连接，其结构牢固。弧翼板入泥部分可以承受弧翼板系统的部分重量，因此，可大大减小弧翼板系统对海底管道的压力。
    [n0025] (2)制作安装方便
    [n0026] 1)由于弧翼板、横向固定板和竖向固定板均为碳钢板，且为焊接结构，因此，其制作较为方便。
    [n0027] 2)由于弧翼板与弧翼板支架之间、两片弧翼板支架之间均通过螺栓连接，因此，其可实现快速组合和拆卸。
    [n0028] (3)可拆卸、可回收。
    [n0029] 由于在海底管道后期治理时，能够将弧翼板、弧翼板支架、缓冲垫层以及轴向固定板进行拆卸、回收，因此，其能够直接应用于同规格海底管道或者进行改造后，用于其他规格海底管道。
    [n0030] 图1为本实用新型整体结构主视示意图；
    [n0031] 图2为本实用新型的整体结构俯视示意图；
    [n0032] 图3为本实用新型的整体结构左侧局部放大示意图。
    [n0033] 图中标记说明：
    [n0034] 1：第一弧翼板支架；2：缓冲垫层；3：第一弧翼板；4：支架顶部螺栓孔；5：第二弧翼板、6：支架底部螺栓孔；7：第二弧翼板支架；8：竖向固定板；9：横向固定板；10：弧翼板入泥部分；11：竖向固定板螺栓孔；12：支架中部螺栓孔；13：支架上部螺栓孔；14：弧翼板上部螺栓孔；15：轴向固定环；16：海底管道。
    [n0035] 为了更好地了解本实用新型的目的、结构及功能，下面结合附图，对本实用新型一种用于近平台处海底管道的防锚害装置做进一步详细的描述。
    [n0036] 如图1-图3所示，本实用新型包括：第一弧翼板支架1和第二弧翼板支架7、安装在第一弧翼板支架1和第二弧翼板支架7上的第一弧翼板3和第二弧翼板5，其中，
    [n0037] 第一弧翼板支架1和第二弧翼板支架7是通过螺栓相对设置在海底管道 16外侧上的6点方向和12点方向处；且第一弧翼板支架1和第二弧翼板支架7与海底管道16之间设置有缓冲垫层2；
    [n0038] 第一弧翼板3和第二弧翼板5是通过螺栓分别连接在第一弧翼板支架1 和第二弧翼板支架7上，且分别通过相对设置的弧翼板入泥部分10延伸至海床，并没入海底泥面。
    [n0039] 上述第一弧翼板支架1和第二弧翼板支架7分别为半圆弧形，且在第一弧翼板支架1和第二弧翼板支架7的上部分别设有：支架顶部螺栓孔4、支架底部螺栓孔6、支架中部螺栓孔12和支架上部螺栓孔13；以负责固定第一弧翼板3和第二弧翼板5于海底管道16上，也为第一弧翼板3和第二弧翼板5的安装提供基础与平台。
    [n0040] 上述第一弧翼板3和第二弧翼板5的下面分别支撑在一三角架上，该三角架为直角形，并由竖向固定板8、横向固定板9通过焊接方式连接构成；其负责在海底管道16铺设安装后，保护海底管道16免受船舶抛锚损害，可在一定程度降低海底管道16损伤风险。
    [n0041] 上述第一弧翼板3和第二弧翼板5上部分别设有数个弧翼板上部螺栓孔 14(本实施例为二个)，弧翼板上部螺栓孔14内分别安装有与第一弧翼板支架1和第二弧翼板支架7连接的螺栓螺母对。
    [n0042] 上述竖向固定板8上设置有数个竖向固定板螺栓孔11(本实施例为二个)，竖向固定板螺栓孔11内分别安装有与第一弧翼板3和第二弧翼板5 进行固定的螺栓螺母对。
    [n0043] 上述第一弧翼板支架1和第二弧翼板支架7的轴向两端分别套装有轴向固定环15。
    [n0044] 上述轴向固定环15分别为采用螺栓连接在一起的两片半圆弧形，并通过螺栓连接在第一弧翼板支架1和第二弧翼板支架7与海底管道16的6点方向和12点方向处。
    [n0045] 上述缓冲垫层2为橡胶材质，以缓冲减震、保护海底管道16外侧，不被刮伤和增加第一弧翼板支架1和第二弧翼板支架7与海底管道16之间的贴合度。
    [n0046] 使用时，本实用新型采用以下步骤：
    [n0047] (1)在第一弧翼板支架1和第二弧翼板支架7安装时，通过在位于支架顶部螺栓孔4和支架底部螺栓孔6内穿过螺栓，并在螺栓上安装螺母，用以连接，并固定在海底管道16的外侧。
    [n0048] (2)将第一弧翼板支架1和第二弧翼板支架7通过螺栓分别连接在6点方向和12点方向。
    [n0049] (3)第一弧翼板支架1和第二弧翼板支架7与海底管道16之间垫有缓冲垫层2，起到缓冲减震、保护海底管道16的外侧，不被刮伤和增加贴合度的作用。
    [n0050] (4)第一弧翼板3和第二弧翼板5与竖向固定板8、横向固定板9均采用焊接方式连接。
    [n0051] (5)安装第一弧翼板3和第二弧翼板5时，先通过竖向固定板螺栓孔11 与支架中部螺栓孔12连接，起到竖向固定的作用，再分别通过第一弧翼板3 和第二弧翼板5上部螺栓孔14与支架上部螺栓孔13连接，以进一步固定第一弧翼板3和第二弧翼板5，并组成弧翼板装置。
    [n0052] (6)为了防止弧翼板装置在海底管道16运行时，发生轴向运动，在弧翼板装置两侧，分别安装有两片半圆弧形的轴向固定环15，并通过螺栓连接在6点方向和12点方向上。
    [n0053] (7)由于弧翼板入泥部分10深入海床内部，起到竖向支撑的作用，可以抵抗弧翼板装置的部分重量，减小弧翼板装置对海底管道16的压力。
    [n0054] (8)弧翼板入泥部分10的入泥深度是根据海底管道16的运行区域及穿行船舶常用锚的重量进行调整。并根据公式计算，式中， E0为船锚触底动能量；m0为锚的质量；ρ0为锚的密度；ρw为海水密度；Ca为附加质量系数，其数值与锚的几何特征相关；A为船锚在受力方向上的投影面积；Cd为拖拽系数，其数值与锚的几何特征相关。锚的最大贯入深度为海底土体吸收能量，即：海底土体吸收能量为式中，γ'为土壤单位有效重量；Sγ为形状系数；Nγ、Nq为土壤承载力系数；z为锚的贯入深度；D为锚的宽度；Ap为塞紧面积；通过E0＝Ep计算得到锚的最大贯入深度，弧翼板入泥部分10的入泥深度不应小于锚的最大贯入深度。
    [n0055] (9)第一弧翼板3和第二弧翼板5的厚度可根据海底管道16的运行区域及穿行船舶常用锚的触底动能量进行调整。
    [n0056] (10)弧翼板装置可以预制在海底管道16外侧，与近平台处海底管道16 一起安装，在该装置下放到海床上时，需要人工分别将弧翼板入泥部分10 插入海床。
    [n0057] (11)在弧翼板装置运行时，当有船舶在海底管道16周围抛锚时，由于弧翼板装置的材质与弧线形状，弧翼板装置首先可以吸收锚的动能，减小锚的落地速度；再者，弧翼板装置可改变锚的走向，使锚的运动轨迹避开海底管道16，从而，防止海底管道16受到损坏。
    [n0058] (12)在海底管道16进行治理时，依次拆卸轴向固定环15、第一弧翼板 3和第二弧翼板5、第一弧翼板支架1和第二弧翼板支架7和缓冲垫层2，进行回收利用。
    [n0059] 由于本实用新型在海底工作，因此，所有部件金属都使用耐腐蚀、不易生锈的材质，以免腐蚀弧翼板装置。
    [n0060] 在船舶穿行频率较高、锚害较为严重的区域，可以加长弧翼板装置的轴向长度或者重复布置该装置。
    [n0061] 本实用新型通过在近平台处的海底管道16上对称安装弧翼板装置，进一步缓解因船舶抛锚造成的海底管道16的破坏问题，安全绿色环保、成本低廉、制作安装方便、可拆卸可回收，免去了海底管道16受到锚害造成损伤的治理费用。
    [n0062] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
    [n0063] 上述海底管道、螺栓和螺母为现有技术，未作说明的技术为现有技术，故不再赘述。
    [n0064] 可以理解，本实用新型是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型所保护的范围内。
    权利要求:
    Claims (9)
    [0001] 1.一种用于近平台处海底管道的防锚害装置，其特征在于，包括：第一弧翼板支架和第二弧翼板支架、安装在第一弧翼板支架和第二弧翼板支架上的第一弧翼板和第二弧翼板，其中，
    第一弧翼板支架和第二弧翼板支架相对设置在海底管道外侧上的6点方向和12点方向处；且第一弧翼板支架和第二弧翼板支架与海底管道之间设置有缓冲垫层；
    第一弧翼板和第二弧翼板分别相对连接在第一弧翼板支架和第二弧翼板支架上，且分别通过相对设置的弧翼板入泥部分延伸至海床，并没入海底泥面。
    [0002] 2.根据权利要求1所述的用于近平台处海底管道的防锚害装置，其特征在于，所述第一弧翼板支架和第二弧翼板支架分别为半圆弧形，且在第一弧翼板支架和第二弧翼板支架的上部分别设有：支架顶部螺栓孔、支架底部螺栓孔、支架中部螺栓孔和支架上部螺栓孔；以负责固定第一弧翼板和第二弧翼板于海底管道上，也为第一弧翼板和第二弧翼板的安装提供基础与平台。
    [0003] 3.根据权利要求1所述的用于近平台处海底管道的防锚害装置，其特征在于，所述第一弧翼板和第二弧翼板的下面分别支撑在一三角架上。
    [0004] 4.根据权利要求3所述的用于近平台处海底管道的防锚害装置，其特征在于，所述三角架为直角形，并由竖向固定板、横向固定板连接构成，以保护海底管道免受船舶抛锚损害；该竖向固定板上设置有数个竖向固定板螺栓孔，该竖向固定板螺栓孔内分别安装有与第一弧翼板和第二弧翼板进行固定的螺栓螺母对。
    [0005] 5.根据权利要求1或3所述的用于近平台处海底管道的防锚害装置，其特征在于，所述第一弧翼板和第二弧翼板的上部分别设有数个弧翼板上部螺栓孔，该弧翼板上部螺栓孔内分别安装有与第一弧翼板支架和第二弧翼板支架连接的螺栓螺母对。
    [0006] 6.根据权利要求1或2所述的用于近平台处海底管道的防锚害装置，其特征在于，所述第一弧翼板支架和第二弧翼板支架的轴向两端分别套装有轴向固定环，该轴向固定环分别为连接在一起的两片半圆弧形，并连接在第一弧翼板支架和第二弧翼板支架与海底管道的6点方向和12点方向处。
    [0007] 7.根据权利要求1所述的用于近平台处海底管道的防锚害装置，其特征在于，所述缓冲垫层为橡胶材质，以缓冲减震、保护海底管道外侧不被刮伤和增加第一弧翼板支架和第二弧翼板支架与海底管道之间的贴合度。
    [0008] 8.根据权利要求1所述的用于近平台处海底管道的防锚害装置，其特征在于，所述弧翼板入泥部分的入泥深度是根据海底管道的运行区域及穿行船舶常用锚的重量进行调整；并根据公式计算，式中，E0为船锚触底动能量；m0为锚的质量；ρ0为锚的密度；ρw为海水密度；Ca为附加质量系数，其数值与锚的几何特征相关；A为船锚在受力方向上的投影面积；Cd为拖拽系数，其数值与锚的几何特征相关。
    [0009] 9.根据权利要求8所述的用于近平台处海底管道的防锚害装置，其特征在于，所述弧翼板部分的入泥深度不应小于锚的最大贯入深度，锚的最大贯入深度根据海底土体吸收能量得出，海底土体吸收能量为式中，γ'为土壤单位有效重量；Sγ为形状系数；Nγ、Nq为土壤承载力系数；z为锚的贯入深度；D为锚的宽度；Ap为塞紧面积；通过E0＝Ep计算得到锚的最大贯入深度。
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    法律状态:
    2021-10-01| GR01| Patent grant|
    2021-10-01| GR01| Patent grant|
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