一种应用于浅水海洋柔性立管的浮力与保护装备

摘要

一种应用于浅水海洋柔性立管的浮力与保护装备，是安装在浅水海洋柔性立管中的浮力段上的浮力模块与连接夹具共同组成的附属装备。所述的装备包括浮力模块与连接夹具。浮力模块由两个完全一致的部分组成完整的类圆柱体，连接夹具固定在既定的海洋柔性立管的位置上，通过与浮力模块相对于结构的空间的配合，使浮力装备整体定位安装在海洋柔性立管的准确位置上。浮力模块上设置防接触倒角，可有效减少摩擦，控制海洋管缆的弯曲角度。设置水动力优化倒圆角，可有效减少海洋环境荷载作用。本发明提供的海洋浮力工程装备结构简单可靠，安装方便，性能稳定，能够保证完成对于海洋柔性立管相关部位的浮力提供与保护。

说明书

技术领域

本发明属于一种海洋工程装备领域，涉及一种应用于浅水海洋柔性立管的浮力与保护装备，是能够在浅水海洋柔性立管在位工作期间为管缆浮力段提供浮力与保护性能的工程装备。

背景技术

海洋油气田开发是一项综合性极强的工程，受水深、环境条件、离岸距离、地质条件和油藏特性等多种复杂因素影响，从而使得海洋油气田开发模式各有不同。在浅水区域，油气田的开发通常采用固定式平台与海底管线组合的开发模式。相应地，不同水下生产系统中应用的管道系统也处在快速发展中。立管系统中使用的管道逐渐由刚性立管向柔性立管过渡。相比较刚性立管，柔性立管具有更好的柔顺性，能够适应更恶劣的海洋工程环境；更易铺设；更具有设计性，及更具有经济价值等等。因此柔性管道在海洋工程油气开发中应用越来越多，柔性管道的应用技术正在快速地发展。

在柔性管道的在位运行期间，会受到风、浪、流等环境荷载、顶端浮体运动的共同作用，为了保护柔性立管在位运行期间尽量不受到损坏，同时为了保持其功能与线型，柔性立管系统通常都会安装相应的附属装备。其中浮力装备是安装在柔性立管线型中浮力段部位的关键附属装备，需要为柔性立管线型提供浮力，同时承受环境荷载，保护柔性立管浮力段部分。鉴于本装备的关键地位，以及填补国内该方面的技术空白，因此提出此发明一种应用于浅水海洋柔性立管的浮力与保护装备。本装备包括提供一定浮力的浮力模块和将浮力模块连接，定位于海洋柔性立管上的夹具共两大部分。

浮力模块是指能够利用自身密度与海水密度的差值来为所安装的相关工程结构提供一定浮力的工程装备。在海洋工程装备领域，如何提供浮力，提供精准的浮力，以及保证工作寿命内浮力不失效，一直是长期以来的各类浮力装备的首要核心技术。国内外已经有很多相关工程项目与实例可以证明，浮力装备的技术高低对海洋资源的开发利用影响巨大。而由于立管系统的更新换代，浮力模块的应用也日益广泛，目前国内浅水领域的浮力模块的相关设计问题急需解决。

夹具是指机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。浮力模块需要准确的定位在柔性立管的浮力段部位上，夹具则负责连接浮力模块与柔性立管，并保证浮力模块在为工作期间不发生位置偏移。因此夹具与浮力模块共同组成海洋柔性立管的浮力结构装备。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种应用于浅水海洋柔性立管的浮力与保护装备，该装备整体结构简单可靠，在能够保证工作任务顺利完成的同时，也便于进行大规模的生产制造，兼具可靠性与实用性。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种应用于浅水海洋柔性立管的浮力与保护装备，包括浮力模块和连接夹具5。

所述的浮力模块安装在浅水海洋柔性立管中的浮力段上，浮力模块整体是圆柱形结构，由两个完全一致的半圆柱结构拼装组合而成，每个半圆柱结构为哈弗式结构8。所述浮力模块的每个哈弗式结构8均包括浮力核心1、防水涂层7、防接触摩擦倒角2、水动力优化圆角3、外绑带凹槽4和连接夹具结构空间6。所述的浮力核心1外等厚度喷涂防水涂层7，结构形式一致。所述的防接触摩擦倒角2设置在哈弗式结构8内部表面，形成一个倾斜面，靠近内部中心半径逐渐变小，最终与海洋柔性立管外表面直接接触，能够有效减少摩擦，控制海洋管缆的弯曲角度。所述的水动力优化圆角3设置在结构外部边缘和内部与海洋柔性立管接触处，是具有一定弧度的圆角结构，各圆角结构形式一致，能够有效减少海洋环境荷载作用。所述的外绑带凹槽4沿结构周向设置在浮力模块外表面，按结构中心径向对称设置2个，用于外绑带的捆绑与固定。所述的连接夹具结构空间6设于浮力模块内部，为沿结构轴向设置的圆柱形空间，结构形式与连接夹具5结构形式相同。浮力模块整体结构稳定可靠，实用度高。

所述的连接夹具5为结构简单可靠的圆柱形夹具，为圆柱形结构，内径大小为海洋柔性立管管缆直径，外径大小与连接夹具结构空间6圆柱形空间直径一致。连接夹具5可以锁紧在海洋柔性立管的既定位置，结构形式与浮力模块的连接夹具留存空间紧密贴合，保证浮力装备整体的连接稳定性与定位准确性。

本发明的有益效果为：本发明是一种应用于浅水海洋柔性立管的浮力与保护装备，是安装在浅水海洋柔性立管中的浮力段上的浮力模块与连接夹具共同组成的附属装备。所述的装备包括浮力模块与连接夹具。浮力模块由两个完全一致的部分组成完整的类圆柱体，连接夹具固定在既定的海洋柔性立管的位置上，通过与浮力模块相对于结构的空间的配合，使浮力装备整体定位安装在海洋柔性立管的准确位置上。该海洋浮力工程装备结构简单可靠，安装方便，性能稳定，能够保证完成对于海洋柔性立管相关部位的浮力提供与保护。

附图说明

图1是本发明的结构横剖视图。

图2是本发明的结构俯视图。

图中：1浮力核心；2防接触摩擦倒角；3水动力优化圆角；4外绑带凹槽； 5连接夹具；6连接夹具结构空间；7防水涂层；8哈弗式结构。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

图1、2示出了一种应用于浅水海洋柔性立管的浮力与保护装备的结构视图，图中，该浮力装备结构包括浮力模块与连接夹具。

所述浮力模块的每个哈弗式结构8均包括浮力核心1、防水涂层7、防接触摩擦倒角2、水动力优化圆角3、外绑带凹槽4和连接夹具结构空间6。所述的浮力核心1外等厚度喷涂防水涂层7。所述的防接触摩擦倒角2设置在哈弗式结构8内部表面，形成一个倾斜面，靠近内部中心半径逐渐变小，最终与海洋柔性立管外表面直接接触。所述的水动力优化圆角3设置在结构外部边缘和内部与海洋柔性立管接触处。所述的外绑带凹槽4沿结构周向设置在浮力模块外表面，按结构中心径向对称设置2个，用于外绑带的捆绑与固定。所述的连接夹具结构空间6设于浮力模块内部，为沿结构轴向设置的圆柱形空间，结构形式与连接夹具5结构形式相同。

所述的连接夹具5为结构简单可靠的圆柱形夹具，为圆柱形结构，内径大小为海洋柔性立管管缆直径，外径大小与连接夹具结构空间6圆柱形空间直径一致。连接夹具5可以锁紧在海洋柔性立管的既定位置，结构形式与浮力模块的连接夹具留存空间紧密贴合，保证浮力装备整体的连接稳定性与定位准确性。

浮力模块通过哈弗(Half)式结构8组合安装至海洋柔性立管既定安装位置。连接夹具5通过过盈连接固定锁紧在既定位置上，通过与浮力模块上预留的连接夹具结构空间6紧密配合，同时在外绑带凹槽4上缠绕捆绑防水金属绑带，使整体结构成型，配合紧密。

采取以上的技术方案，该海洋工程浮力装备具有以下特点：

1、根据浅水海洋环境条件与海洋柔性立管工作特点，浮力模块上设置防接触倒角与水动力优化倒圆角，可有效减少浮力模块对海洋柔性立管的接触磨损影响，控制海洋柔性立管弯曲角度，降低海洋环境荷载影响。

2、根据该浮力装备的工作原理，安装过程与海洋柔性立管铺设过程一同进行，操作简单，普通人工即可完成安装。安装过程中要保证既定位置的准确性，以及浮力装备直接的设计间距。

3、该浮力装备安装至正确位置后，在海洋柔性立管铺设过程中，应尽可能避免与坚硬物发生碰撞。当全部安装区间铺设完成后，浮力模块将自动作用，使海洋柔性立管形成设计线型形式。

4、该浮力装备可根据海洋柔性立管结构参数进行简单而快速的定制化结构尺寸改变，在保证结构形式的基础上，快速完成结构尺寸设配性的重新设计。

以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。