CN119195254A - 一种海底管道模块化回填装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于海洋工程领域，具体涉及了一种海底管道模块化回填装置，旨在解决现有技术中，回填装置适用范围较低的问题。本发明包括：抽吸单元、主体框架、输送管路、滑靴结构；滑靴结构将设备整体支撑在海床上，并通过水面作业母船移动带动所述主体框架移动，所述主体框架带动所述抽吸单元、滑靴结构、输送管路沿所述管沟移动，同时，所述抽吸单元能够破开海床原状土，将破碎后的土壤泥浆通过输送管路排放至管沟内进行回填，最终完成整条海底管道的回填工作。本发明具备快速拆卸，安装简便，易于运输的优点，可根据不同工程的实际需求，在施工现场快速完成常规管沟与超宽管沟回填模块的转换。

Description

一种海底管道模块化回填装置

技术领域

本发明属于海洋工程领域，具体涉及了一种海底管道模块化回填装置。

背景技术

海底管道是海洋油气输送的主要通道，为避免海底管道铺设后受到自然环境及人类海上活动的影响，需要在海床开沟后将管道下放至沟槽内并进行回填保护。常规的海底管道沟槽回填方法包括自然回於法、人工回填法及机械回填法。

自然回於法是指管道沟槽两侧的土壤在海流与波浪力的长期作用下，会发生持续位移，随着时间的延长，管沟被海底洋流带来的土方完全埋没，从而实现管道沟槽的自然回淤。自然回淤法从管道沟槽开挖到全部回淤填满，通常需要半年左右的时间，耗时较长，管道受损的风险较大，且如果管沟区域的海床土壤含有大量的沙石、砺块的土壤则不能使用自然回淤法填埋管沟。

人工回填法是指人为采用抛砂抛石或覆盖水泥压块等方式对管道进行埋设保护。一般对于近岸段不适用自然回於的区域，可采用人工开采的回填材料如砂砾、石块或泥土等进行人工抛填；若管道周围海流的速度较大，会将管线周围的泥土冲刷殆尽或者在管道附近产生涡流，从而将管道裸露出来，需要对管线埋设做特殊处理时，通常使用块石或特制的连锁排对管道进行覆盖保护。通常情况下人工回填效率较低，成本较大，一般仅适合特殊地段的小范围海底管道保护，大流速、大水深环境下的海底管大面积道回填作业时人工回填法则不适用。

机械回填法是指使用机械设备将海底管道沟槽两侧的土壤回填至沟槽内完成管道埋设。现有技术中机械回填均以犁式回填装备为主，通过工程船拖曳回填犁作业，在回填犁前行的过程中犁体一方面剪切填土，另一方面通过犁体内侧具有一定角度的立体内壁推动填土向管道沟槽内部回拢，从而实现了管道沟槽的填埋。由于回填犁需要船舶提供较大的牵引力才能完成土壤剪切，因此对船舶锚泊系统要求较高，且受自身机械结构尺寸限制，一般仅适用于小口径海底管道管沟宽度较浅的回填作业。基于此，本发明一种海底管道模块化回填装置。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即现有技术中的机械回填法中，无法根据多种口径的海底管道管沟的宽度进行适应性调整填充，只能适用于小口径海底管道管沟，从而使装置适用范围较低的问题，本发明提供了一种海底管道模块化回填装置，包括：抽吸单元、主体框架、输送管路、滑靴结构；

所述滑靴结构沿海床移动，所述滑靴结构与所述主体框架固定，所述主体框架与水面作业母船连接，所述水面作业母船为装置提供牵引力；

所述抽吸单元与所述主体框架固定，所述抽吸单元设置在管沟的侧方；

所述输送管路的一端与所述抽吸单元连接，所述输送管路的另一端用于将填充物输送至所述管沟中。

在一些优选的实施方式中，所述抽吸单元包括绞吸泵、旋转叶轮；

所述绞吸泵与所述主体框架固定，所述绞吸泵与所述输送管路的一端密封连接；

所述旋转叶轮与旋转电机驱动连接，所述旋转电机与绞吸泵固定。

在一些优选的实施方式中，所述绞吸泵、所述旋转叶轮、所述输送管路在所述主体框架上均匀分布至少一组。

在一些优选的实施方式中，所述主体框架由多个相互拆卸固定连接的连杆组装而成。

在一些优选的实施方式中，所述绞吸泵和所述旋转电机均由水下电缆控制。

在一些优选的实施方式中，所述主体框架的上方固定有吊耳，所述吊耳与水面作业母船连接。

在一些优选的实施方式中，所述滑靴结构沿所述主体框架的中心对称设置两组。

本发明的有益效果：

本发明利用绞吸泵组在管沟外侧海床进行就地取土，通过输送管路将土壤输送至管沟内侧完成海底管道回填，整体结构采用了模块化设计，可适应不同沟宽，适用于粉砂质、淤泥质及粘土等地质土壤。其施工成本低，土壤利用率高，不会污染海洋环境，有效解决了大流速、大水深、大沟宽环境下多种地质土壤的海底管道原土回填技术难题。

本发明通过机械式绞吸泵与旋转叶轮组合破开并抽取海床原状土完成海底管沟的原土回填，破土强度可达30kPa，最大扬程可达40m，回填速度可达3km/d，设备土壤利用率高，对海洋生态环境影响小，适用于粉砂质、淤泥质及粘土等地质土壤工况。设备整体结构采用了模块化设计，具备快速拆卸，安装简便，易于运输的优点，可根据不同工程的实际需求，在施工现场快速完成常规管沟与超宽管沟回填模块的转换，有效解决了浅近海域大流速工况下超宽管沟(沟宽≥10m)原土回填的技术难题。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明的一种海底管道模块化回填装置的第一实施例的轴测图；

图2是本发明的一种海底管道模块化回填装置的第二实施例的轴测图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，本发明第一实施例，发明一种海底管道模块化回填装置，包括：抽吸单元1、主体框架2、输送管路3、滑靴结构4；

所述滑靴结构4沿海床移动，所述滑靴结构4与所述主体框架2固定，所述主体框架2与水面作业母船连接，所述水面作业母船为装置提供牵引力；

所述抽吸单元1与所述主体框架2固定，所述抽吸单元1设置在管沟的侧方；

所述输送管路3的一端与所述抽吸单元1连接，所述输送管路3的另一端用于将填充物输送至所述管沟中。

本发明在使用时，水面支持船甲板组装与调试完成后由吊机将设备下放入水，由两侧滑靴结构4将设备整体支撑在海床上，将所述抽吸单元1通电，并通过水面作业母船移动带动所述主体框架2移动，所述主体框架2带动所述抽吸单元1、滑靴结构4、输送管路3沿所述管沟移动，同时，所述抽吸单元1能够破开海床原状土，将破碎后的土壤泥浆通过输送管路3排放至管沟内进行回填，最终完成整条海底管道的回填工作。

其中，在本实施例中，所述主体框架2的中部位于所述管沟的正上方，所述主体框架2的中部镂空设置，从而方便填充物落入到所述管沟中，所述抽吸单元1设置在所述管沟的左右两侧，本实施例用于海底管道常规尺寸的管沟回填。

其中，通过设置所述滑靴结构4能够减小所述装置运动时与所述海床之间的摩擦力，从而使所述装置能够始终沿所述管沟移动。

优选的，参见图1，所述抽吸单元1包括绞吸泵11、旋转叶轮12；

所述绞吸泵11与所述主体框架2固定，所述绞吸泵11与所述输送管路3的一端密封连接；

所述旋转叶轮12与旋转电机驱动连接，所述旋转电机与绞吸泵11固定。

其中，所述绞吸泵11和所述旋转电机可在所述绞吸泵11上设置多组，在本实施例中在所述绞吸泵11上设置两组。

本发明通过所述绞吸泵11破开海床原状土，两侧增设的旋转叶轮12可提高破土面积与效率。

优选的，参见图1，所述绞吸泵11、所述旋转叶轮12、所述输送管路3在所述主体框架2上均匀分布至少一组。

本发明通过设置多组所述绞吸泵11、所述旋转叶轮12、所述输送管路3能够提高填充效率与填充效果。

其中，在本实施例中，所述绞吸泵11、所述旋转叶轮12、所述输送管路3在所述主体框架2上均匀分布4组，其中两组设置在所述管沟的左侧，另外两组设置在所述管沟的右侧。

优选的，参见图1，所述主体框架2由多个相互拆卸固定连接的连杆组装而成。

本发明通过上述连杆组成的所述主体框架2能够使所述主体框架2具有高机动性，能够根据不同的需求进行不同形状的组装，从而完成不同模式的作业。

优选的，参见图1，所述绞吸泵11和所述旋转电机均由水下电缆控制。

优选的，参见图1，所述主体框架2的上方固定有吊耳5，所述吊耳5与水面作业母船连接。

本发明通过上述内容能够方便所述水面作业母船与所述主体框架2连接。

优选的，参见图1，所述吊耳5沿所述主体框架2上方的端点均匀分布多组。

本发明通过设置多组吊耳5能够使所述装置在移动时更加稳定。

优选的，参见图1，所述滑靴结构4沿所述主体框架2的中心对称设置两组。

本发明通过上述内容能够增加所述装置整体移动时的稳定性。

其中，在本实施例中，两组所述滑靴结构4分别设置在所述管沟的两侧。

如图2所示，本发明第二实施例，发明一种海底管道模块化回填装置，包括：抽吸单元1、主体框架2、输送管路3、滑靴结构4；

所述滑靴结构4沿海床移动，所述滑靴结构4与所述主体框架2固定，所述主体框架2与水面作业母船连接，所述水面作业母船为装置提供牵引力；

所述抽吸单元1与所述主体框架2固定，所述抽吸单元1设置在管沟的侧方；

所述输送管路3的一端与所述抽吸单元1连接，所述输送管路3的另一端用于将填充物输送至所述管沟中。

本发明在使用时，水面支持船甲板组装与调试完成后由吊机将设备下放入水，由两侧滑靴结构将设备整体支撑在海床上，将所述抽吸单元1通电，并通过水面作业母船移动带动所述主体框架2移动，所述主体框架2带动所述抽吸单元1、滑靴结构4、输送管路3沿所述管沟移动，同时，所述抽吸单元1能够破开海床原状土，将破碎后的土壤泥浆通过输送管路3排放至管沟内进行回填，最终完成整条海底管道的回填工作。

其中，在本实施例中，所述装置整体设置在所述管沟的单侧，本实施例用于超宽管沟回填，所述输送管路3通过支撑杆与所述主体框架2固定。

其中，通过设置所述滑靴结构4能够减小所述装置运动时与所述海床之间的摩擦力，从而使所述装置能够始终沿所述管沟移动。

优选的，参见图2，所述抽吸单元1包括绞吸泵11、旋转叶轮12；

所述绞吸泵11与所述主体框架2固定，所述绞吸泵11与所述输送管路3的一端密封连接；

所述旋转叶轮12与旋转电机驱动连接，所述旋转电机与绞吸泵11固定。

其中，所述绞吸泵11和所述旋转电机可在所述绞吸泵11上设置多组，在本实施例中在所述绞吸泵11上设置两组。

本发明通过所述绞吸泵11破开海床原状土，两侧增设的旋转叶轮12可提高破土面积与效率。

优选的，参见图2，所述绞吸泵11、所述旋转叶轮12、所述输送管路3在所述主体框架2上均匀分布至少一组。

本发明通过设置多组所述绞吸泵11、所述旋转叶轮12、所述输送管路3能够提高填充效率与填充效果。

优选的，参见图2，所述主体框架2由多个相互拆卸固定连接的连杆组装而成。

本发明通过上述连杆组成的所述主体框架2能够使所述主体框架2具有高机动性，能够根据不同的需求进行不同形状的组装，从而完成不同模式的作业。

优选的，参见图2，所述绞吸泵11和所述旋转电机均由水下电缆控制。

优选的，参见图2，所述主体框架2的上方固定有吊耳5，所述吊耳5与水面作业母船连接。

本发明通过上述内容能够方便所述水面作业母船与所述主体框架2连接。

优选的，参见图2，所述吊耳5沿所述主体框架2上方的端点均匀分布多组。

本发明通过设置多组吊耳5能够使所述装置在移动时更加稳定。

优选的，参见图2，所述滑靴结构4沿所述主体框架2的中心对称设置两组。

本发明通过上述内容能够增加所述装置整体移动时的稳定性。

其中，在本实施例中，两组所述滑靴结构4均设置在所述管沟的单侧。

术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种海底管道模块化回填装置，其特征在于，包括抽吸单元(1)、主体框架(2)、输送管路(3)、滑靴结构(4)；

所述滑靴结构(4)沿海床移动，所述滑靴结构(4)与所述主体框架(2)固定，所述主体框架(2)与水面作业母船连接，所述水面作业母船为装置提供牵引力；

所述抽吸单元(1)与所述主体框架(2)固定，所述抽吸单元(1)设置在管沟的侧方；

所述输送管路(3)的一端与所述抽吸单元(1)连接，所述输送管路(3)的另一端用于将填充物输送至所述管沟中。

2.根据权利要求1所述的一种海底管道模块化回填装置，其特征在于，所述抽吸单元(1)包括绞吸泵(11)、旋转叶轮(12)；

所述绞吸泵(11)与所述主体框架(2)固定，所述绞吸泵(11)与所述输送管路(3)的一端密封连接；

所述旋转叶轮(12)与旋转电机驱动连接，所述旋转电机与所述绞吸泵(11)固定。

3.根据权利要求2所述的一种海底管道模块化回填装置，其特征在于，所述绞吸泵(11)、所述旋转叶轮(12)、所述输送管路(3)在所述主体框架(2)上均匀分布至少一组。

4.根据权利要求3所述的一种海底管道模块化回填装置，其特征在于，所述主体框架(2)由多个相互拆卸固定连接的连杆组装而成。

5.根据权利要求4所述的一种海底管道模块化回填装置，其特征在于，所述绞吸泵(11)和所述旋转电机均由水下电缆控制。

6.根据权利要求5所述的一种海底管道模块化回填装置，其特征在于，所述主体框架(2)的上方固定有吊耳(5)，所述吊耳(5)与水面作业母船连接。

7.根据权利要求6所述的一种海底管道模块化回填装置，其特征在于，所述吊耳(5)沿所述主体框架(2)上方的端点均匀分布多组。

8.根据权利要求6所述的一种海底管道模块化回填装置，其特征在于，所述滑靴结构(4)沿所述主体框架(2)的中心对称设置两组。