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        壓入式樁基礎(chǔ)水下防漁網(wǎng)保護罩的研究與應用

        2020-04-01 08:36:36孫雪梅翁強張大為方偉高岳松
        石油和化工設(shè)備 2020年3期
        關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)設(shè)備

        孫雪梅,翁強,張大為,方偉,高岳松

        (海洋石油工程股份有限公司, 天津 300451)

        對于位于漁業(yè)作業(yè)區(qū)內(nèi)的水下生產(chǎn)系統(tǒng),為了避免漁網(wǎng)拖掛和落物沖擊對水下生產(chǎn)設(shè)施的影響,都要對水下生產(chǎn)設(shè)施采用防漁網(wǎng)、防落物保護措施,除了建立海上限制區(qū)域以阻止托底漁網(wǎng)捕撈作業(yè)進入該區(qū)域外,另一個措施就是設(shè)置防漁網(wǎng)保護罩。保護罩在壽命期內(nèi)要承受漁網(wǎng)載荷、波流載荷、地震載荷等。

        位于淺水區(qū)及波流較大區(qū)域的防漁網(wǎng)保護罩受波流作用力的影響較大,此區(qū)域漁網(wǎng)保護罩的基礎(chǔ)容易受到波流沖刷的影響,導致淺基礎(chǔ)不適用于此類區(qū)域。本文對一種應用在渤海淺水區(qū)域的具有良好防沖刷效果且安裝簡易的防漁網(wǎng)保護罩進行了介紹。

        1 漁網(wǎng)保護罩簡介

        1.1 漁網(wǎng)保護罩類型

        針對需要進行防漁網(wǎng)設(shè)計的保護罩根據(jù)對結(jié)構(gòu)物的不同影響分為三種類型:

        漁網(wǎng)可滑過型保護罩(overtrawlable),可使?jié)O網(wǎng)順利滑過水下結(jié)構(gòu)物的保護罩,不會對其造成影響;

        漁業(yè)友好型保護罩(fishing friendly),一般情況下可方便漁網(wǎng)滑過,并且當漁網(wǎng)拖板被保護結(jié)構(gòu)套住時方便解脫;

        抗?jié)O網(wǎng)掛住保護罩(Snagging),考慮漁網(wǎng)被水下結(jié)構(gòu)物完全掛住且不能解脫,不會對保護罩造成影響。

        按照保護罩和基礎(chǔ)的關(guān)系可分為兩種類型:

        無基礎(chǔ)式保護罩:水下設(shè)備、管線與基礎(chǔ)設(shè)計為一體,用于防止自身沉降。保護罩可單獨設(shè)計為一個整體,通過導向桿安裝到基礎(chǔ)上,與水下設(shè)備共用一個基礎(chǔ);

        自帶基礎(chǔ)式保護罩:水下設(shè)備和管線等直接安裝在海床上,保護罩后安裝,保護罩需自帶基礎(chǔ)來保證自身的穩(wěn)定性。

        1.2 漁網(wǎng)載荷

        若有完整且全面的項目所在海域漁業(yè)活動、漁船及拖網(wǎng)等相關(guān)數(shù)據(jù),則可對該區(qū)域漁網(wǎng)載荷進行準確的判斷。如果沒有完整的相關(guān)數(shù)據(jù),一般按照國際標準ISO 13628-1中對漁網(wǎng)載荷的規(guī)定進行設(shè)計,載荷見表1。規(guī)范中沒有對“漁業(yè)友好型保護罩”的載荷進行定義,目前對于此種類型保護罩的設(shè)計,需要根據(jù)漁業(yè)調(diào)查報告進行載荷的確定。

        表1 ISO 13628-1中有關(guān)漁網(wǎng)載荷規(guī)定

        圖1 無基礎(chǔ)式保護罩

        圖2 自帶基礎(chǔ)(防沉板基礎(chǔ))式保護罩

        圖3 自帶基礎(chǔ)(吸力樁基礎(chǔ))式保護罩

        2 壓入式樁基礎(chǔ)水下防漁網(wǎng)保護罩結(jié)構(gòu)

        2.1 防護結(jié)構(gòu)功能簡介

        本項目位于渤海海域,處于漁業(yè)活動區(qū)內(nèi),水深約20m,需要保護的設(shè)備為水下三通閥門及法蘭等設(shè)備,以上設(shè)備直接置于海床上,保護罩需自帶樁基礎(chǔ),管線設(shè)備安裝后安裝保護罩。

        由于生產(chǎn)期的操作維護需要潛水員進入保護罩內(nèi)部,保護罩除了需具有防漁網(wǎng)、防落物功能外,還需設(shè)置潛水員可進入的通道。

        2.2 防護結(jié)構(gòu)組成簡介

        (1)頂面結(jié)構(gòu)

        頂面由型鋼與鋼管焊接組成,上面鋪設(shè)鋼格柵,起到防落物的作用。保護罩樁的入泥方式為壓樁入泥,所以在保護罩吊裝到泥面,完成自由入泥后,需要在頂面加載壓塊,壓塊均勻布置在保護罩頂面,使樁腿完成均勻入泥。所以頂面除了能抵抗落物沖擊外,還需要抵抗壓塊的載荷。

        (2)四周保護結(jié)構(gòu)

        四周保護結(jié)構(gòu)主體采用鋼管焊接而成,按照ISO 13628-1規(guī)定,鋼管與水平面夾角需小于58°,保護罩為漁網(wǎng)可滑過式保護結(jié)構(gòu),鋼管上面鋪設(shè)有鋼格柵。

        (3)格柵

        頂面、側(cè)面均焊接有鋼格柵,既具有防落物作用,又有效地防止?jié)O網(wǎng)進入結(jié)構(gòu),且格柵具有可透視性,便于觀察保護罩內(nèi)部的設(shè)備情況。

        (4)壓入樁

        保護結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ),且樁基礎(chǔ)與保護結(jié)構(gòu)設(shè)計為一體,采用壓樁方式入泥,安裝較傳統(tǒng)打樁更便于施工,節(jié)約了生產(chǎn)成本。為了方便樁入泥,樁端部可根據(jù)土壤情況設(shè)計成斜切式或在樁端部開坡口,如圖4所示。本項目樁端部采用的樁端部開坡口形式。

        (5)防沉板

        保護結(jié)構(gòu)四角設(shè)置了防沉板,有效地降低樁的過壓風險。防沉板上開有透水孔,便于防沉板下部水排出,有利于防沉板與泥面的緊密貼合。

        (6)潛水員通道

        由于被保護設(shè)備后期需要操作和維護,所以保護罩設(shè)有潛水員通道,潛水員可從通道進入,操作被保護設(shè)備,操作結(jié)束后,潛水員從通道退出。

        圖4 壓入式樁基礎(chǔ)水下防漁網(wǎng)保護罩結(jié)構(gòu)圖

        3 壓入式樁基礎(chǔ)水下防漁網(wǎng)保護罩特點

        (1)保護罩基礎(chǔ)采用壓入樁基礎(chǔ),防沖刷效果好;

        (2)壓入樁與保護罩形成一個整體,采用壓塊均勻壓載在保護罩頂部,使樁入泥,安裝方式簡單,節(jié)約成本;

        (3)保護罩四角帶防沉板,可防止保護罩過壓風險;

        (4)保護罩具備潛水員可進入通道,便于后期操作維護。

        4 結(jié)語

        上述應用于渤海區(qū)域的防漁網(wǎng)保護結(jié)構(gòu),不僅解決了淺基礎(chǔ)的保護結(jié)構(gòu)在淺水區(qū)易受波流沖刷影響的問題,而且安裝方便、節(jié)約成本,是淺水區(qū)域漁網(wǎng)防護結(jié)構(gòu)應用的成功案例。隨著我國深水油氣田開發(fā)的不斷深入,這種保護結(jié)構(gòu)會得到越來越廣泛的應用。

        ◆參考文獻

        [1] 劉孔忠,蔣梅榮,張翼,等. 考慮漁業(yè)作業(yè)影響的水下WYE保護罩分析[J].船海工程,2018,47(2):39-32.

        [2] 張飛,黃曉華,尹漢軍,等. 一種考慮漁網(wǎng)拖掛防護的水下在線結(jié)構(gòu)物設(shè)計[J].中國海洋平臺,2014,29(3):7-11.

        [3] International Standard ISO 13628-1,Petroleum and natural gas industries—Design and operation of subsea production systems—Part 1:General requirements and recommendations.

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