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海底管道铺设装置的结构设计[范文]

时间:2018-02-10 08:03:54 编辑:知网查重入口 www.cnkiid.cn

第1章绪论

1.1 海底管道铺设的概念  

运用某种构造与对应的操纵系统将用于信息传递的管道放到固定的区域的铺设装置称为海底管道铺设装置。 

柔性软管通过固定的装置被放置到所需的工作位置,而且管道自己拥有柔性属性,像这种既可在深海适用又在浅海区域可以工作的柔性铺设系统被称作海底柔性管道铺设系统。 

海底管道铺设系统具有工作效率高、工作环境好、铺设范围广、软管不需要焊接、铺管工作准备时间短等一系列优点,是一种具有长远可持续发展可能的管道铺设装置。

1.2 海底管道铺设系统研究的目的和意义  

在21世纪世界经济飞速发展,然而能源的开采过度问题严重影响了经济的发展,这之中最重要的石油资源正在面临枯竭的问题。经过这些年各个国家的开采,陆地上的可开采的石油资源快速减少,目前已经濒临枯竭,所以各个国家开始将开采石油的目标转移到了海底石油。我国目前正处于经济发展的高速期,所需要的石油资源非常多,所以能否快速有效的开采海底石油关系到我国未来经济能否迅速的发展,而我国石油天然气资源的开采,最常用的方法即是经由海底管道进行开采运送。在海上石油开采时,海底管道铺设是最重要的内容,我们在海上铺管需要考虑的问题就是如何提高铺设速度,减少成本支出。1954年,Brown &Root海洋工程公司在美国的墨西哥湾铺设了全球上第一条海底管道,在全球各有差异的各种海域,人们最终完整的铺设了将近两万公里各类的海底管道。随着海域水深的加深,铺管技术得到了迅速的发展,研究海底管道铺设装置可以提高我国深海油气田开发工程的效率,弥补国内该方面技术的不足,提升我国在研究海底管道铺设装置方面的水平,推动我国在石油天然气资源的拓展使用。

1.3海底管道铺设方法分类

铺管船环境适应力很好,目前发展的工作环境也非常成熟,机动性强,这些优点使它成为目前世界上最广泛使用的铺管技术之一,铺管船在这几年的迅速发展使我国在铺管领域的发展正在成熟。伴随各种机能更加优异的铺管船的开发研究,铺管船的高效开采,稳定的结构,船上的布置,经济性配合性等方面引起了全球开发人员以及各大船厂的关注。铺管装置发展到现在,全球的铺管方式主要有:“S”型铺管法,“J”型铺管法,拖拉式铺管法,卷管式铺管法。

1.3.1“S”型铺管法

现在各国最常使用的海底管道铺设方式是S型铺管法。由于铺设工作在同样的水平面上开展,用S型铺管法的性能更高稳定性好。S型铺管法是指在船上的软管刚进入水下时管线的状态保持水平,随着水中深度的增加,管线形状缓慢变化为S型。铺管船是聚集管线和存放所有管子的地方。一般情况下,系列站被用于线性排列的能焊接12至18米的自由端长度。铺管船的焊缝在通过X光检查以及调整之后,铺管船向前行进,铺管船的管道进入海中。该管线浸入海中之前通过在铺管船的尾部一个的倾斜角度,斜坡的底端连接着一个很长的托管架。这个托管架是一个大型镂空式框架构造,被用于支撑滚轮,提供了一个操纵型过渡部分给铺管船尾部倾斜停止机构。最早的托管架是刚性结构,现代各国使用的托管架是铰链连接的,托管架中的几个部分是使用铰链相互连接组成,托管架的形状通过分段的连接角度形成,其长度通常依据工作环境的水深和以及铺管船的铺设管道的重量决定。S型铺管法的工作环境一般是在水下130米左右。 

 

“S”型铺管

“S”型铺管

 

1.3.2“J”型铺管法

伴随着水域深度的增长,传统S型铺管船的所需的管道长度将大大加长,水中的外力施加到铺管船上的压力也越来越大,S型铺管法已慢慢达不到那个时代所需要的铺管技术要求。因此从上世纪80年代开始,各国不断钻研深水管道铺设装置,J型铺管法因此被开发出来,是目前所有铺管法中最佳的深海管道铺设方法。该方法大多数可以应用于刚性管道铺设,因为在铺设过程中将刚性管道接近竖直送入水中,管道受水压以及重力影响在水中呈J型显示分布,因此将此种铺管方法称为J型铺管法。在铺设工作中,采用J型铺管法工作人员可以通过调整支撑架的移动角度以及张紧器的张紧力来改变水下铺设管道的承受压力情况,从而使管道能够进一步的完成铺设。现代J型铺管法大概有两种:钻井船J型铺设法和带斜型滑道的J型铺管法。现代所使用的J型铺管装置大体由以下部分组成:

“J”型铺管

“J”型铺管

(1)管道连接站:该部分是用于将上一段管道的下面部分连接到这一段铺设的管道的最上部分的管道,从而达到管道连接的作用。

(2)管道支撑塔架:该部分为一个垂直的支撑塔,将铺管塔建立在管道连接站的上边,它的作用是防护管道的铺设角度,使铺管工作一直停留在一定的铺管角度内,使管道的下部分与管道连接站相连。

(3)静态夹具:该部分起固定作用,是用于夹住上一段管道顶端的夹子,同时使铺设管道对准连接站。

(4)管道释放装置:当静态夹具松开时,管道释放装置可以调节管道的伸缩,以便于更好的铺管。

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