[发明专利]一种减承式海底管道主动屈曲控制装置

说明书

本发明公开了一种减承式海底管道主动屈曲控制装置，包括套装在管道上的充气高压橡胶套筒，所述充气高压橡胶套筒通过密封防水轴承支承在管道上，在所述密封防水轴承和所述充气高压橡胶套筒的两端均设有限位环，所述限位环固定在管道上。本发明的密封防水轴承可以将管道侧移过程中的侧向管土滑动摩擦变为滚动摩擦，从而降低屈曲临界力；充气高压橡胶套筒可以有效减轻管道的水下自重，由此降低管道侧向屈曲过程中的侧向管土摩擦阻力；通过控制充气高压橡胶套筒的长度和密封防水轴承的重量能够有效控制结构水下自重，保证管道与海床的接触压力，以避免管道在海流冲刷下产生的震荡、疲劳和损伤。

技术领域

本发明涉及一种海底管道主动屈曲控制装置，特别是一种减承式海底管道主动屈曲控制装置。

背景技术

目前深海石油管道屈曲主动控制方法主要有：蛇形铺设法、枕木法、分布浮力法。

蛇形铺设法简述：

蛇形铺管法是最早被应用，也是比较常见的激发受控侧向屈曲方法。通过将管道铺设成蛇形，人为引入管道初始缺陷，引导管道在弯曲段发生侧向屈曲。

蛇形铺管方法的优势在于，不需要安装额外的装置，铺设速度快，而且不会形成管道悬跨段，从而避免了涡激震动问题。但是这种方法的有效实施非常依赖管土相互作用参数的选择，而且这种方法也不适用于软土海床，因为管道会在这种海床条件下产生自沉而嵌入海床中，导致侧向摩擦力增大，难以在指定位置激发侧向屈曲。

竖向扰动法简述：

竖向扰动法是通过在管道中引入竖向缺陷从而激发侧向屈曲的方法。这种方法其实是通过引入竖向缺陷从而去除缺陷段管道的侧向管土作用，极大降低管道侧向稳定性，从而激发侧向屈曲。

竖向扰动法的优势在于可以最大程度地降低管土作用对管道侧向屈曲的约束作用，进而确保在预定的位置激发侧向屈曲。但是，由于引入了悬空段，需要对管道进行疲劳验算以及在位稳定性计算。同时，设置管垫或者堆石需要增加额外的成本。

分布浮力法简述：

分布浮力法是通过采用分布于管道上的浮力块来减小管道自重，从而降低局部侧向约束，激发管道侧向屈曲。根据浮力大小的不同，分布浮力法可以分为两类：一类是浮力较大，管道部分离开海床；一类是浮力较小，管道仍然全程与海床接触。分布浮力法可能导致管道脱离海床，使其与海床的接触压力降低，管道在海流冲刷作用下很可能会产生震荡，导致其不必要的疲劳和损伤。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种减承式海底管道主动屈曲控制装置，该装置在减小管道水下自重，降低局部侧向约束，激发管道侧向屈曲的前提下，能够保证海底管道与海床的接触压力，以避免管道在海流冲刷作用下产生的震荡、疲劳和损伤。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种减承式海底管道主动屈曲控制装置，包括套装在管道上的充气高压橡胶套筒，所述充气高压橡胶套筒通过密封防水轴承支承在管道上，在所述密封防水轴承和所述充气高压橡胶套筒的两端均设有限位环，所述限位环固定在管道上。

在上述方案的基础上，本发明还做了如下改进：

在所述充气高压橡胶套筒的下方设有下限位部件。

所述下限位部件的横断面采用“凸”字形结构，在所述下限位部件的顶部设有与管道吻合的弧形支撑面。

在所述下限位部件的两侧均固接有立杆，在所述充气高压橡胶套筒的上方横跨有上限位部件，所述上限位部件由所述立杆支撑。

所述下限位部件和所述上限位部件结构相同。

所述立杆是采用螺杆制成的，所述下限位部件和所述上限位部件均采用上下两个锁母锁固在所述立杆上。

所述限位环焊接在管道上。