[发明专利]一种防止管道悬跨的挠性连接方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于海底管道设施铺设技术领域，涉及一种能够预防或修复海底管道悬跨出现的管间连接装置和方法。

背景技术

由于海洋环境条件复杂，在波浪、海流联合作用下以及管线自身变形等条件下，海底管线常常会产生管跨，即出现在海底管线上与海床表面不直接接触的悬空段。悬跨管道对管道安全运营有重要影响，是海底管道失效的主要原因。其影响主要体现在：1)如果悬跨达到一定长度，由于自身重力以及潮流冲击力的作用，管道变形和内部应力幅值将增大，会发生较大变形甚至破裂而造成失效；2)在一定条件下，管道还可能产生涡激振动，严重时将导致管道断裂，给生产造成损失；3)海底管道承担输送油气的功能，一旦发生泄漏不仅造成重大经济损失，还会带来严重的环境污染；4)悬跨形成以后，海底管道在波浪力的颤振作用下，易发生疲劳破坏。

针对该种海底管道失效可能性，目前国内外采取的主要防冲刷方法有：挖沟法以及仿生海草技术。挖沟方法按照施工顺序分为预挖沟法、同时挖沟法和后挖沟法，主要是通过挖泥船或挖沟犁预先挖出管道铺设路径，将管道下放后进行回填处理。该方法通过淤泥或碎石保护管道，以达到减缓波流对海底管道及海床的冲刷作用。仿生海草技术是将耐腐蚀、抗冲刷的新型材料加工成类海草设备，通过锚固在海底管道上方以降低水流速度、改变水流方向，从而减缓波流对海底管道的冲刷作用。而当悬跨管道出现时，则需采取一系列方法修复悬跨，防止其对海底管道安全性产生影响。主要的悬跨修复方法包括：将管件状态复原和将悬空段替换为合适悬跨状态的挠性软管。就复原悬空管段方法来说，具体措施为：1)对于铺设在海床上的管道，可采取支撑管道的方法以复原原铺设状态，主要措施包括：在悬空管段底部堆置沙袋、灰浆气囊、升高枕等从而整体托起海底管道、消除悬空，或采用钢结构支架、短桩支撑等方法在悬空段间隔一段距离抬高海底管道，降低悬跨影响。2)对于埋设在海底的管道，可采取加压载块或施加重量将管道压入海底的方法恢复原埋设状态。就替换管件方法来说，主要是将悬空的管段拆除，替换为可随地形变化而变化的柔性管，以适应悬跨状态。但通过分析可知，各方法均存在一定问题：

对于预防海底冲刷的方法，挖沟法多用于较浅水域的短距离管线，而对用于深水环境中输送油气资源的海底管道，其铺设深度深且为长距离输送，在全长范围内若采取挖沟法，其技术上的可行性和经济性均较低。另外，仿生海草技术同样存在着工程量大、经济效益低以及不适用于长距离的悬跨段处理等问题。

对于恢复悬空段铺设状态的方法，通过堆置物支撑管道方法可靠性不高，可能引起“二次冲刷”，同时悬空管段底部堆置物可能随时间推移发生下沉，对自由悬跨管道失去支撑作用；采用桩或支架支撑悬空段的方法造价较高，不适合大面积管道悬跨处理且保护范围相对较小。

对于恢复悬空段埋设状态的方法，加压载块及施加重量同样具有只适合悬空量较小、悬空距离较短悬跨，不适合大面积悬跨处理，可能产生“二次冲刷”等缺点。

而用挠性软管替换为原悬空刚性管段的方法，一改之前“修复”概念，从管道自身出发转变为“适应”概念，具有众多优点。但其必须在管道停产的情况下实施，另外受管道用途限制，若石油管道中进行注水或配有电缆压，则该方案实施起来较为困难。

发明内容

本发明的目的在于针对深水环境特点，克服现有技术的上述不足，提出一种管道挠性连接方法及装置，防止悬跨段的出现或在悬跨现象出现后自动修复。因该装置可自动针对海床凹凸不平对管道位置进行调整，海底管道通过该装置连接并铺设至海底后，可不进行频繁的悬跨检测与后期维修，操作简便可靠，省时省力。

本发明的技术方案如下：

一种防止管道悬跨的挠性连接方法，其特征在于，在海底管道铺设时，对管段每隔一段距离采用挠性连接，所述的饶性连接包括下面的步骤：

(1)根据海底管道的尺寸，选取4个法兰盘及4个或4个以上的挡板；

(2)将挡板与挡板相互铰接，制成一组挡板，利用相同的方法制作另一组挡板；

(3)将两组挡板连接在两个法兰盘之间；

(4)在两组挡板之间放置挠性软管；

(5)利用连接了挡板的法兰盘和没有连接挡板的法兰盘将挠性软管的两端分别与一段海底管道相连。

所述的挠性连接装置，挡板的强度应当高于海底管道。