專利名稱：一種海上輸油輸氣柔性立管管線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海上采油、采氣等海上作業(yè)系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種海上輸油輸氣柔
性立管管線。
背景技術(shù)：
隨著沿海地區(qū)和淺水區(qū)儲備油氣資源的日益枯竭，深水區(qū)油氣資源的開采和生產(chǎn)成為了海洋能源開發(fā)的目標(biāo)。目前發(fā)現(xiàn)的大型海上油田大多處于深水海域，世界各國海洋油氣資源的開采和生產(chǎn)正加快向更深的水域發(fā)展。輸油管線是深海采油生產(chǎn)系統(tǒng)中關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)體之一，隨著海底油田的深度加深，傳統(tǒng)的鋼管輸油管道的設(shè)計、施工及運行管理越來越困難，造價也越來越高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種安全可靠、施工方便容易、施工速度快、成本低的海上輸油輸氣柔性立管管線。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種海上輸油輸氣柔性立管管線，它包括線纜、線纜上方用于輸油輸氣的軟管、線纜下方用于確定管線空間路徑的錨鏈；所述線纜與所述軟管之間采用約束組件相連；所述的線纜與所述錨鏈之間采用連接組件相連；所述錨鏈與浮力組件相連。所述約束組件套住軟管以防止軟管發(fā)生漂移；所述連接組件將線纜固定于錨鏈之上確保錨鏈、線纜、管線具有相同的空間路徑；浮力組件托住錨鏈形成豎向的重力懸鏈線段和橫向的波浪線段。作為本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)所述連接組件包括連接帶和設(shè)于連接帶兩端的第一夾具，所述第一夾具的端部設(shè)有定位槽，所述線纜夾持固定于定位槽中，錨鏈套設(shè)于首尾連接于線纜上的連接帶內(nèi)。所述約束組件包括約束帶和設(shè)于約束帶兩端的第二夾具，所述第二夾具的端部設(shè)有定位槽，所述線纜夾持固定于定位槽中，軟管套設(shè)于首尾連接于線纜上的約束帶內(nèi)。所述的浮力組件包括浮箱和/或浮筒，所述的浮箱和浮筒可同時采用，也可采用其中的一種。所述浮箱通過浮箱張力索固定于海底基礎(chǔ)上，所述浮箱與錨鏈通過螺栓連接。所述浮筒通過浮筒連接帶與錨鏈相連。所述軟管的端部設(shè)有軟管接頭，所述軟管接頭包括連接管和帶螺栓的加強(qiáng)箍，所述軟管粘結(jié)套設(shè)于連接管上，所述加強(qiáng)箍套設(shè)于所述軟管與連接管的結(jié)合部上，所述連接管的出口端設(shè)有用于安裝連接的連接部。本發(fā)明具有下述優(yōu)點1、本發(fā)明采用軟管作為海上輸油輸氣的立管，重力錨鏈、浮箱及浮筒確定了管線的空間路徑，線纜及約束組件防止軟管發(fā)生大位移的漂移，受到有效約束的軟管能夠可靠地輸送油氣。該輸油輸氣立管具有軟管保護(hù)好、牢固可靠、成本低的優(yōu)點。
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2、本發(fā)明采用軟管立管來實現(xiàn)輸油輸氣，軟管質(zhì)量輕便、無需防銹處理、能折疊、 能盤圓于滾筒之上，不會在施工過程中由于海水壓力而發(fā)生管道的壓曲破壞，接頭少，鋪設(shè)施工速度快；采用軟管輸送油氣時，軟管內(nèi)油氣產(chǎn)生的壓力可以由軟管外部的海水壓力來平衡，作用于軟管管壁上的應(yīng)力小，更加節(jié)省材料；采用軟管在輸送油氣時，管內(nèi)油氣的比重比海水小，軟管內(nèi)的油氣能夠受到海水的浮力作用，油氣在浮力的作用下在管道內(nèi)有自行向海面運動的趨勢，可以減少管線的輸送壓力。3、本發(fā)明的立管可以減少輸油輸氣管道在海床上的鋪設(shè)長度，避開在具有復(fù)雜地形地貌的海床上鋪設(shè)管線。4、本發(fā)明的立管具有橫向緩和波浪線段，它可以減小采油駁船與軟管連接處管道所受的應(yīng)力，能放寬采油駁船在波浪荷載作用下的水平及豎向位移限值。


圖1為本發(fā)明實施例的立管管線結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實施例的立管管線豎向段剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明實施例的立管管線橫向段剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明實施例中連接組件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明實施例中約束組件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明實施例中浮箱與錨鏈關(guān)系的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明實施例中軟管接頭的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為本發(fā)明實施例的鋪設(shè)應(yīng)用時的結(jié)構(gòu)示意圖。圖例說明1、線纜；2、軟管；21、軟管接頭；211、連接管；212、連接部；213、加強(qiáng)箍；3、錨鏈；4、約束組件；41、約束帶；42、第二夾具；421、定位槽；5、線纜入水控制滑輪；6、 軟管控制絞盤；7、線纜控制絞盤；8、連接組件；81、連接帶；82、第一夾具；821、定位槽；9、 浮力組件；91、浮筒；910、浮筒連接帶；911、浮筒連接帶固定端；92、浮箱；921、浮箱張力索； 922、浮箱上固定錨鏈的螺栓；10、海上平臺或采油船；11、海底基礎(chǔ)。
具體實施例方式如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明實施例中的海上輸油輸氣的柔性立管管線主要包括線纜1、用于輸油輸氣的軟管2和確定管線空間路徑的錨鏈3 ；錨鏈3上設(shè)有浮力組件9，浮力組件包括浮筒91、浮箱92，所述浮箱92通過浮箱張力索921固定于海底基礎(chǔ)11上，由浮箱92及浮筒91托住的錨鏈3形成立管管線的空間路徑，所述線纜1與錨鏈3之間采用連接組件8相連，所述線纜1上設(shè)有約束組件4套住軟管2以防止軟管2發(fā)生漂移。如圖4所示，連接組件8包括連接帶81和設(shè)于連接帶81兩端的第一夾具82，第一夾具82的端部設(shè)有定位槽821，線纜1夾持固定于定位槽821中，錨鏈3套設(shè)于首尾連接于線纜1上的連接帶81內(nèi)。連接組件8結(jié)構(gòu)簡單、成本低，可以將錨鏈3和線纜1可靠地連接起來。未與線纜1夾持固定前，連接組件8為兩端設(shè)有第一夾具82的帶狀物，在使用時將一個第一夾具82夾持固定于線纜1上，然后將連接帶81套住錨鏈3，最后將另一個第一夾具82夾持固定于線纜1上即可實現(xiàn)連接組件4的安裝。如圖5所示，約束組件4包括約束帶41和設(shè)于約束帶41兩端的第二夾具42，第二夾具42的端部設(shè)有定位槽421，線纜1夾持固定于定位槽421中，軟管2套設(shè)于首尾連接于線纜1上的約束帶41內(nèi)。約束組件4結(jié)構(gòu)簡單、成本低，可以實現(xiàn)對軟管2的固定可靠而又不會損傷軟管2。未與線纜1夾持固定前，約束組件4為兩端設(shè)有第二夾具42的帶狀物， 在使用時將一個第二夾具42夾持固定于線纜1上，然后將約束帶41套住軟管2，最后將另一個第二夾具42夾持固定于線纜1上即可實現(xiàn)約束組件4的安裝。如圖6所示，錨鏈3采用螺栓922固定于浮箱92之上。如圖3所示，浮筒連接帶910將相互連接和約束在一起的錨鏈3、線纜1和柔性管線2套住，通過浮筒連接帶固定端911固定于浮筒91之上。如圖7所示，軟管2的端部設(shè)有軟管接頭21，軟管接頭21包括連接管211和帶螺栓的加強(qiáng)箍213，軟管2粘結(jié)套設(shè)于連接管211上，加強(qiáng)箍213套設(shè)于軟管2與連接管211 的結(jié)合部上，連接管211的出口端設(shè)有用于安裝連接的連接部212。軟管接頭21的結(jié)構(gòu)一方面可以用于軟管2與其他連接件的連接，例如與水下、水上采油生產(chǎn)設(shè)備的連接，另一方面也可以用于軟管2的加長，連接結(jié)構(gòu)牢固可靠，可以有效承擔(dān)施工時對管線施加的拉力。 本實施例中，軟管2粘結(jié)套設(shè)于連接管211上形成密封連接，密封安全可靠。連接部212上設(shè)有螺栓孔，可以將其與其他設(shè)備的法蘭相連。本實施例中，線纜1采用鋼纜，此外也可以采用其他材料制作的纜繩，線纜的根數(shù)也可以是兩根或者多根。軟管2為高強(qiáng)度纖維絲與底膠材料繞制形成，高強(qiáng)度纖維絲可采用碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維或者其他高強(qiáng)度纖維絲；此外也可以由普通塑料或者橡膠材料制成。約束組件4除本實施例公開的形狀以外，也可以采用其他結(jié)構(gòu)，只要能將軟管2約束即可，約束帶41可采用鋼板、鋼條、鋼索、鋼絲或者纖維制品等。連接組件8除本實施例公開的形狀以外，也可以采用其他結(jié)構(gòu)，只要能將線纜1和錨鏈3連接即可，連接帶81可采用鋼板、鋼條、鋼索、鋼絲或者纖維制品等。本實施例中與海水接觸的一切鋼質(zhì)材料可以進(jìn)行防銹涂層處理或者陰極保護(hù)防銹處理。如圖8所示，通過鋪設(shè)船在海上鋪設(shè)立管管線時，線纜1繞設(shè)在線纜控制絞盤7 上，軟管2繞設(shè)在軟管控制絞盤6上，船尾側(cè)設(shè)有線纜入水控制滑輪5，錨鏈3堆放于鋪設(shè)船上或者其他輔助船上，詳細(xì)操作步驟如下1)安裝軟管接頭21。將軟管控制絞盤6上的軟管2拉出足夠的長度，將軟管2粘結(jié)套設(shè)于軟管接頭21的連接管211上，將加強(qiáng)箍213套設(shè)于軟管2與連接管211的結(jié)合部上，通過擰緊加強(qiáng)箍213上的螺栓將連接管211與軟管2緊密套接達(dá)到完全密封的程度。2)將線纜控制絞盤7上的線纜1拉出足夠的長度，讓線纜1穿過線纜入水控制滑輪5之后，將線纜1的端頭焊接到軟管2的軟管接頭21上。3)隨著鋪設(shè)船前行，由線纜控制絞盤7、軟管控制絞盤6及線纜入水控制滑輪5將線纜1、軟管2和錨鏈3逐漸同步放入海里。約束組件4和連接組件8在鋪設(shè)船的尾部安裝，只有需要在線纜1上固定約束組件4和連接組件8時，鋪設(shè)船暫時停止前行并停止放纜。每1米放置一個約束組件4，每2米放置一個連接組件8。安裝約束組件4時，將一個第二夾具42夾持固定于線纜1上，然后將約束帶41套住軟管2，最后將另一個第二夾具42夾持固定于線纜1上。安裝連接組件8時，將一個第一夾具82夾持固定于線纜1上，然后將連接帶81套住錨鏈3，最后將另一個第一夾具82夾持固定于線纜1上。
當(dāng)管線鋪設(shè)經(jīng)過浮箱92的上方時，將錨鏈3固定于浮箱92上。按設(shè)計將管線鋪設(shè)到海上平臺或采油船10時，將線纜1、帶接頭21的柔性軟管2 和錨鏈3分別連接到海上平臺或采油船10的相關(guān)構(gòu)件上。讓浮筒連接帶910穿過錨鏈3將軟管2和線纜1套住，通過浮筒連接帶固定端911 將浮筒連接帶910固定于浮筒91上，使立管管線的橫向段形成緩和的波浪形狀。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于上述實施方式，凡是屬于本發(fā)明原理的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的原理的前提下進(jìn)行的若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種海上輸油輸氣柔性立管管線，其特征在于它包括線纜(1)、線纜(1)上方用于輸油輸氣的軟管O)、線纜(1)下方用于確定管線空間路徑的錨鏈(3)；所述線纜(1)與所述軟管( 之間采用約束組件(4)相連；所述的線纜(1)與所述錨鏈( 之間采用連接組件⑶相連；所述的錨鏈⑶與浮力組件(9)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上輸油輸氣柔性立管管線，其特征在于所述連接組件(8) 包括連接帶(81)和設(shè)于連接帶(81)兩端的第一夾具(82)，所述第一夾具(8 的端部設(shè)有定位槽(821)，所述線纜(1)夾持固定于定位槽(821)中，所述錨鏈(3)套設(shè)于首尾連接于線纜(1)上的連接帶(81)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上輸油輸氣柔性立管管線，其特征在于所述約束組件(4) 包括約束帶Gl)和設(shè)于約束帶Gl)兩端的第二夾具(42)，所述第二夾具0 的端部設(shè)有定位槽021)，所述線纜(1)夾持固定于定位槽G21)中，所述軟管(2)套設(shè)于首尾連接于線纜(1)上的約束帶Gl)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上輸油輸氣柔性立管管線，其特征在于所述浮力組件(9) 包括浮筒(91)和/或浮箱(9 ；所述的浮箱(9 通過浮箱張力索(921)固定在海底基礎(chǔ) (11)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的海上輸油輸氣柔性立管管線，其特征在于所述錨鏈(3)采用螺栓(922)固定于所述浮箱(92)之上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的海上輸油輸氣柔性立管管線，其特征在于所述錨鏈(3)與所述浮筒(91)之間采用浮筒連接帶(91)相連，所述浮筒連接帶(910)的兩端具有浮筒連接帶固定端(911)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的海上輸油輸氣柔性立管管線，其特征在于所述浮筒連接帶 (910)穿過所述錨鏈(3)，將所述線纜(1)和軟管管線( 套住，再利用所述的浮筒連接帶固定端(911)將所述浮筒連接帶(910)固定于所述浮筒(91)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上輸油輸氣柔性立管管線，其特征在于所述軟管O)的端部設(shè)有軟管接頭(21)，所述軟管接頭包括連接管(211)和帶螺栓的加強(qiáng)箍013)， 所述軟管( 套設(shè)于連接管011)上，所述加強(qiáng)箍(21 套設(shè)于所述軟管O)與連接管 (211)的結(jié)合部上，所述連接管011)的出口端設(shè)有用于安裝連接的連接部012)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種海上輸油輸氣柔性立管管線，它包括線纜、用于輸油輸氣的軟管、用于確定管線空間路徑的錨鏈和浮力組件，線纜與錨鏈之間采用連接組件相連，線纜上設(shè)有約束組件套住軟管以防止軟管發(fā)生漂移，由浮力組件托住的錨鏈形成豎向的重力懸鏈線段和橫向的波浪線段確定立管管線的空間路徑。本發(fā)明采用柔性立管來實現(xiàn)輸油輸氣，線纜和重力錨鏈可以有效地約束軟管，實現(xiàn)可靠的輸油輸氣，防止軟管在海水中發(fā)生大位移的漂移，具有軟管保護(hù)好、牢固可靠、成本低，安全可靠、施工方便容易、施工速度快。
文檔編號F17D1/08GK102269328SQ20111023706
公開日2011年12月7日 申請日期2011年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月18日
發(fā)明者張修, 張大地, 張愛暉 申請人:浙江大學(xué)