阅读说明：本技术 一种近海油气海底管线保护装置 (Offshore oil gas submarine pipeline protection device ) 是由 岳明 王伟军 艾万政 于 2020-07-28 设计创作，主要内容包括：一种近海油气海底管线保护装置,包括梯形长框,仿生水草,U型桩,滚动组件和阴极保护组件,所述梯形长框顶部通过第二横架与U型桩固定连接,梯形长框内设有枕板,枕板上安装有一组导轨,导轨上固定连接有弓形板,所述仿生水草安装在海床上,U型桩两侧均安装有第一横架,第一横架通过阻尼件与弓形板的两侧边固定连接。管道之间通过柔性管彼此固定连接,柔性管内设有一对滚动组件,滚动组件包括滚珠和套管,套管通过滚珠与管内腔和柔性管转动连接,所述阴极保护组件通过安装板固定在管道内。本发明适用于近海油气海底管线的保护,可以有效降低水流对管线的冲刷,减小涡流振荡,还能够抵抗化学腐蚀与管道内的热效应。(The utility model provides an coastal waters oil gas submarine pipeline protection device, includes trapezoidal long frame, bionical pasture and water, U type stake, roll subassembly and cathodic protection subassembly, trapezoidal long frame top is equipped with the pillow board through second crossbearer and U type stake fixed connection in the trapezoidal long frame, installs a set of guide rail on the pillow board, fixedly connected with bow plate on the guide rail, bionical pasture and water is installed on the seabed, and first crossbearer is all installed to U type stake both sides, and first crossbearer passes through the both sides limit fixed connection of damping piece and bow plate. The pipeline is fixedly connected with each other through a flexible pipe, a pair of rolling assemblies are arranged in the flexible pipe, each rolling assembly comprises a ball and a sleeve, the sleeves are rotatably connected with the inner cavity of the pipe and the flexible pipe through the balls, and the cathode protection assemblies are fixed in the pipeline through mounting plates. The invention is suitable for protecting offshore oil and gas submarine pipelines, can effectively reduce the scouring of water flow to the pipelines, reduce vortex oscillation, and resist chemical corrosion and heat effect in the pipelines.)

一种近海油气海底管线保护装置

技术领域

本发明涉及海底管线保护技术领域，具体涉及一种近海油气海底管线保护装置。

背景技术

海流对管道的作用和影响尤其重要，在海流对管线地基的冲刷作用中，底流速的大小是重要的水动力因素，抵抗底流速冲刷是保护管线地基土的关键设计因素，地基土被冲刷，会致使整个管线系统处于失稳的风险中；海底管道大多采用钢管，其所处的环境为海水或海底沉积物，是一种非常强烈的腐蚀环境。管线从凹凸不平的海床上通过时，将在管道中引起悬空和弯曲应力，管线悬空时会因涡旋振动产生共振失稳，导致管线产生过大的应力集中而损坏，而且管道输送高温流体时管道内会产生热梯度，导致管道的膨胀和收缩，导致整个管线的屈曲、移动和加载，这可能使在管道相对脆弱的位置产生疲劳损伤，甚至管道泄露，造成不可挽回的损失。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题，本发明提供了一种近海油气海底管线保护装置，能够有效降低水流对管线的冲刷，减小涡流振荡，抵抗化学腐蚀与管道内的热效应。

一种近海油气海底管线保护装置，包括梯形长框，仿生水草，U型桩，滚动组件和阴极保护组件，梯形长框设置于海床的梯形沟槽内，梯形长框顶部通过第二横架与U型桩固定连接，梯形长框内设有枕板，枕板上安装有一组导轨，导轨上固定连接有弓形板，弓形板上安装有管道。

所述仿生水草通过基垫安装在海床，基垫设于海床底部，基垫底端固定连接有锚带，锚带上安装有锚固件。

所述U型桩底部桩基倾斜贯穿梯形长框***海床内，U型桩两侧均安装有第一横架，第一横架通过阻尼件与弓形板的两侧边固定连接。

所述阴极保护组件通过安装板固定在管道内，安装板内设有至少三个金属填充层，金属填充层之间设有中间层，所述中间层包括绝缘带和导电带，绝缘带包裹所述导电带，管道和导电带与外部的外设电性连接。

作为本发明进一步方案：所述管道之间通过柔性管彼此固定连接，柔性管内设有一对滚动组件，其中，滚动组件包括滚珠和套管，套管内设有供管道通过的管内腔，套管内嵌套有限位环，限位环内安装所述滚珠，套管通过滚珠与管内腔和柔性管转动连接。

作为本发明进一步方案：所述枕板，导轨和弓形板之间设有填料，枕板和梯形长框设有碎石填充层。

作为本发明进一步方案：所述仿生水草与海床聚集处还设置有安全网。

作为本发明进一步方案：所述管道外侧上半部分设有钢砼层，钢砼层外侧设有沿管道轴向设置的多个扰流板。

作为本发明进一步方案：所述锚固件与梯形长框，锚带均和U型桩固定连接。

优选的，所述套管外侧还设有一对夹环。

作为本发明进一步方案：所述金属填充层与中间层之间通过涂料黏连，且最上层的金属填充层还与安装板粘连。

与现有技术相比，本发明通过设置的仿生水草来防止水流对海床的冲刷作用，阻尼件吸收振动与弯曲的能量，扰流板来减少涡流引起的振动，防止管道发生剧变屈曲，滚动组件针对管道内的热效应进行相应转动，降低热效应带来的影响，阴极保护组件用于保护管道抵抗海洋的腐蚀环境。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明U型桩俯视图；

图3为本发明扰流板结构示意图

图4为本发明滚动组件结构示意图；

图5为本发明A-A截面剖视图。

图中标记：1-海床；2-梯形沟槽；3-管道；301-柔性管；4-钢砼层；5-弓形板；6-阻尼件；7-梯形长框；8-导轨；9-枕板；10-填料；11-碎石填充层；12-扰流板；13-仿生水草；14-安全网；15-基垫；16-锚带；17-锚固件；18-U型桩；19-第一横架；20-第二横架；21-滚动组件；22-管内腔；23-滚珠；24-限位环；25-套管；26-夹环；27-阴极保护组件；28-至少三个金属填充层；29-中间层；30-绝缘带；31-导电带；32-安装板；33-外设。

具体实施方式

参见图1-图5，本实施例提供了一种近海油气海底管线保护装置，包括梯形长框7，仿生水草13，U型桩18，滚动组件21和阴极保护组件27，梯形长框7设置于海床1的梯形沟槽2内，梯形长框7顶部通过第二横架20与U型桩18固定连接，梯形长框7内设有枕板9，枕板9上安装有一组导轨8，枕板9，导轨8和弓形板5之间设有填料10，枕板9和梯形长框7设有碎石填充层11，导轨8上固定连接有弓形板5，弓形板5上安装有管道3，管道3外侧上半部分设有钢砼层4，钢砼层4外侧设有沿管道轴向设置的扰流板12。

仿生水草13通过基垫15安装在海床1上，基垫15设于海床1底部，基垫15底端固定连接有锚带16，锚带16上安装有锚固件17，仿生水草13与海床1聚集处还设置有安全网14，锚固件17与梯形长框7，锚带16均和U型桩18固定连接。

U型桩18底部桩基倾斜贯穿梯形长框7***海床1内，U型桩18两侧均安装有第一横架19，第一横架19通过阻尼件6与弓形板5的两侧边固定连接。

阴极保护组件27通过安装板32固定在管道3内，安装板32内设有至少三个金属填充层28，金属填充层28之间设有中间层29，所述中间层29包括绝缘带30和导电带31，绝缘带30包裹所述导电带31，管道3和导电带31与外部的外设33电性连接，金属填充层28与中间层29之间通过涂料黏连，且最上层的金属填充层28还与安装板32粘连。

管道3之间通过柔性管301彼此固定连接，柔性管301内设有一对滚动组件21，其中，滚动组件21包括滚珠23和套管25，套管25内设有供管道3通过的管内腔22，套管25内嵌套有限位环24，限位环24内安装所述滚珠23，套管25通过滚珠23与管内腔22和柔性管301转动连接，套管25外侧还设有一对夹环26。

钢砼层4和U型桩18用于保证整个管线结构的稳定性；钢砼层4外侧沿管道轴向设置的多个扰流板12，减缓水流的运动，使海床1可以逐渐覆盖管道3，以促进管道3的自埋；阻尼件6连接承载管道3的弓形板5和U型桩18，可以吸收因外部环境变化所带来的弯曲与振动能量；梯形长框7是管线安装的的主体部分，为框架式，沿梯形沟槽2的长度方向设置匹配，枕板9与导轨8用于支撑的管道3，枕板9可以安置在梯形长框7内，也可以延伸出梯形长框7与外部的海床1结合，管道3与弓形板5之间的填料10需具有足够的刚性与韧度以满足其承载能力与挠曲能力，梯形长框7内底部的碎石填充层11均匀平整设置，梯形长框7和枕板9将碎石填充层11内的碎石包裹，使碎石不漏出梯形长框7内。

设置在海床1上的仿生水草13，由于浮力作用，漂浮在海床1上，海水受到仿生水草13的柔性粘滞阻尼作用，海水流速降低，而且由于仿生水草13的阻碍，使海床1上的泥沙不断地沉积到基垫15与安全网14上，经过一段时间的沉积后，会形成沙丘从而有效降低底流速，降低水流的冲刷，保护海底管道的地基部分，基垫15与安全网14均用于仿生水草13的固定，基垫15底端固定的锚带16通过锚固件17与梯形长框7和U型桩18均固定。

安装板32用于支撑阴极保护组件27内的金属填充层28以及中间层29，金属填充层28需拥有良好的抗压、抗拉、抗弯曲性能，导电带31上下部分均由绝缘带30包裹，导电带31与外部的外设33电性连接，具体工作时，外设33对管道3持续供电，由于管道3的不同位置，土壤的含水量、含盐量、含氧量浓度不同，导致管道3表面各位置电位存在差异；外设33作为阳极，电位最高，通过导电带31传输电子，管道3吸收电子成为阴极，从而使管道3得到保护。

所述管道3之间通过柔性管301彼此固定连接，柔性管301内设有一对滚动组件21，当输送高温流体时管道3内产生热梯度，油气管道通常为高温变化，管道3发生膨胀或者收缩时，柔性管301产生应力作用于滚动组件21，对滚动组件21进行挤压，滚动组件21中的套管25在柔性管301中通过滚珠23发生转动,来进行一定程度的补偿，克服管道3的屈曲与加载，避免应力集中，当管内腔22的温度随外部环境平衡恢复正常时，滚动组件21以同样的方式进行补偿。限位环24用于夹住滚珠23，滚珠23的外表面接触管内腔22与柔性管301，夹环26用于夹住整个套管25。

需要说明的是,本发明的说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例,但是,本发明可以通过许多不同的形式来实现,并不限于本说明书所描述的实施例,实施例不作为对本发明内容的额外限制,提供实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解加透彻全面。并且,上述各技术特征继续相互组合,形成未在上面列举的各种实施例,均视为本发明说明书记载的范围；进一步地,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。