一种集成水下设备的防护装置及其安装方法

技术领域

本发明涉及海洋工程领域的水下设备防护装置，具体是一种集成水下设备的防护装置及其安装方法。

背景技术

目前，水下设备应用于我国渤海浅水海上航道区的工况日益增多，受限于航道区的特殊情况，如果对航道区下海底的油气田进行开发，使用水下生产系统的开发模式是有效的解决方案，但水下设备不允许露出海底泥面，不能影响其上的航道区船舶航行；此外，渤海海底泥土较为松软，厚度大，如果直接把设备放在海床上，设备很容易被泥土掩埋，影响以后的操作和观察，会对设备的性能造成不良的影响。为此，需将水下设备沉入到泥面以下，使用防护装置阻止海底淤泥或泥沙对水下设备的填埋，同时内部形成空间便于潜水员的后期进入作业操作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种集成水下设备的防护装置，能够沉入泥面以下形成较大的内部空间，防止海底淤泥或泥沙进入保护装置内部，方便水下设备在航道区安装。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种集成水下设备的防护装置，包括筒体，所述筒体为顶部和底部均开口的圆筒，所述圆筒罩设在水下设备外部，所述圆筒的顶部连接有顶盖，所述圆筒在靠近所述顶盖的位置开设有通孔，所述通孔处设置有对外连接通道，所述圆筒的侧壁设置有支撑结构，所述支撑结构与所述圆筒固定，所述顶盖上设置有检修口，所述检修口处设有检修门。

进一步地，所述圆筒的直径为8~15m。

进一步地，所述圆筒的高度为6~10m。

进一步地，所述顶盖为平面形状呈圆形的钢板，其直径大于所述圆筒的外径，所述顶盖放置在所述圆筒的顶部，所述顶盖的外边缘处向所述圆筒的方向翻折构造有外檐。

进一步地，所述顶盖与所述圆筒之间设置有限位环板，所述限位环板的直径小于所述圆筒的内径，所述限位环板与所述顶盖的下表面垂直。

进一步地，所述支撑结构为托板，所述托板垂直于所述圆筒内壁设置。

进一步地，所述检修口有两个，并间隔开设置在所述顶盖上。

进一步地，所述圆筒的底部位于泥面线以下，所述圆筒的顶部位于泥面线以上，所述对外连接通道设置在泥面线以上。

进一步地，所述圆筒的顶部距离泥面线0.8~1.2m。

本发明还提供了一种集成水下设备的防护装置的安装方法，包括以下步骤：

S1：下放防护装置的圆筒至泥面线位置，使其平稳下沉；

S2：清除所述圆筒内的淤泥和泥沙后，在所述圆筒的顶部加压使其底部下沉至目标深度；

S3：在所述圆筒的底部内侧铺设一层碎砂石；

S4：在所述圆筒内安装水下设备；

S5：安装顶盖。

本发明的技术效果在于：1、本发明的一种集成水下设备的防护装置，包括筒体，筒体为顶部和底部均开口的圆筒，圆筒罩设在水下设备外，圆筒的顶部连接有顶盖，圆筒在靠近顶盖的位置开设有通孔，通孔处设置有对外连接通道，圆筒的侧壁设置有支撑结构，支撑结构与圆筒固定，顶盖上设置有检修口，检修口处设有检修门；应用在航道区时，可以通过将圆筒沉入泥面以下形成较大的内部空间，并在内部空间安装水下设备等，实现航道区内水下设备处于海底泥面线以下，不至于影响航道区内船舶的航行；并且能够对圆筒内的水下设备全方位保护，防止浅海航道区内的水下设备下沉或被泥土掩埋；且可以在圆筒的内部空间集成控制设备和工艺管道，方便后期潜水员通过位于顶盖的检修口进入内部空间进行操作；本发明为航道区的油气田开采工程中水下设备的安装提供一种有效的解决方案。

2、本发明的一种集成水下设备的防护装置，顶盖为平面形状呈圆形的钢板，其直径大于圆筒的外径，顶盖放置在圆筒的顶部，顶盖的外边缘处向圆筒的方向翻折构造有外檐；圆筒和顶盖分体安装，安装方便；设置外檐能够防止泥沙进入圆筒内。

3、本发明的一种集成水下设备的防护装置，顶盖与圆筒之间设置有限位环板，限位环板的直径小于圆筒的内径，限位环板与顶盖的下表面垂直，当顶盖放置在圆筒顶部时，限位环板位于圆筒内，起到防止顶盖滑移的作用。

附图说明

图1是本发明的一种集成水下设备的防护装置在水下安装后的剖视示意图；

图2是本发明的一种集成水下设备的防护装置在水下安装后的俯视结构示意图；

图3是本发明的防护装置的安装方法步骤图。

图中主要标号说明：

1-防护装置、2-泥面线、3-目标深度、4-碎砂石、5-采油树、6-输出管线、7-脐带缆、8-电液分配模块、9-管汇、11-圆筒、12-顶盖、13-对外连接通道、14-支撑结构、15-检修口、111-顶部、112-底部、121-外檐、122-限位环板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

图1是本发明的一种集成水下设备的防护装置在水下安装后的剖视示意图，图2是本发明的一种集成水下设备的防护装置在水下安装后的俯视结构示意图，如图1和图2所示，为一种集成水下设备的防护装置1，包括筒体，筒体为顶部和底部均开口的圆筒11，圆筒11罩设在水下设备外部，圆筒11的顶部111连接有顶盖12，圆筒11在靠近顶盖12的位置开设有通孔，通孔处设置有对外连接通道13，圆筒11的侧壁设置有支撑结构14，支撑结构14与圆筒11固定，顶盖12上设置有检修口15，检修口15处设有检修门。

本发明的一种集成水下设备的防护装置1具体应用在航道区时，可以通过将圆筒11沉入泥面线2以下形成较大的内部空间，并在内部空间安装水下设备等，实现航道区内水下设备处于海底泥面线2以下，不至于影响航道区内船舶的航行；并且能够对圆筒11内的水下设备进行全方位保护，防止浅海航道区内的水下设备下沉或被泥土掩埋；且可以在圆筒11的内部空间集成控制设备和工艺管道，方便后期潜水员通过位于顶盖的检修口进入内部空间进行操作；本发明为航道区的油气田开采工程中水下设备的安装提供一种有效的解决方案。

进一步的改进在于：圆筒11的直径为8~15m，优选的直径有10m和12m。

进一步的改进在于：圆筒11的高度为6~10m，优选的高度值有8m和10m。本发明的一个较佳实施例中，圆筒11的材料为钢，直径为12m，高度为8m，是由钢板卷制拼装焊接而成，在位工况下起到为水下设备提供较大的内部安装操作空间、防止周围泥沙进入的功能。

进一步的改进在于：顶盖12为平面形状呈圆形的钢板，其直径大于圆筒11的外径，顶盖12放置在圆筒11的顶部111，顶盖12的外边缘处向圆筒的方向翻折构造有外檐121；本实施例中，顶盖12起到保护盖的作用，其材质为加强的钢板材料，圆筒11和顶盖12分体安装，安装方便；设置外檐121能够防止泥沙通过顶部111进入圆筒11内。

进一步的改进在于：顶盖12与圆筒11之间设置有限位环板122，限位环板122的直径小于圆筒11的内径，限位环板122与顶盖12的下表面垂直，当顶盖12放置在圆筒11的顶部111时，限位环板122位于圆筒11内，起到防止顶盖12滑移的作用。

进一步的改进在于：支撑结构14为托板，托板垂直于圆筒11内壁设置；本实施例中，如图2所示，托板为钢板，其平面垂直于圆筒11的轴线，其与圆筒11连接的面设置为与圆筒11内壁贴合，托板与圆筒11内壁焊接固定，用于承载小型水下控制设备、工艺外输管线等的重量，使圆筒11具有集成水下设备或管道的功能。

进一步的改进在于：检修口15有两个，间隔开设置在顶盖12上，两个检修口15互为备用，方便潜水员进入圆筒11内操作。

进一步的改进在于：圆筒11的底部112位于泥面线2以下，圆筒11的顶部111位于泥面线2以上，对外连接通道13设置在泥面线2以上，适用于海底的水下设备不能露出泥面线2以上的使用工况；对外连接通道13的设置是为了方便工艺管道的接出或脐带缆电缆等接入圆筒11内部。

进一步的改进在于：圆筒11的顶部111与泥面线2的距离为0.8~1.2m，方便顶盖12的安装，不易被泥土掩埋而影响安装后的操作和观察。

本发明还提供了一种集成水下设备的防护装置1的安装方法，包括本发明的防护装置1，图3是本发明的防护装置的安装方法步骤图，如图3所示，以渤海航道区的水下油气田开发实际应用情况为例，防护装置1的安装步骤为：

S1：下放防护装置1的圆筒11至泥面线2位置，使其平稳下沉；

圆筒11在自身重力的作用下，底部112下沉至泥面线2以下。

S2：清除圆筒11内的淤泥和泥沙后，在圆筒的顶部111加压使其底部112下沉至目标深度3；

使用吸泥泵或类似设备对圆筒11内部的淤泥或泥沙进行清除，圆筒11将继续下沉，最后通过在圆筒1的顶部111施加压载的方式，使圆筒11的底板112下沉到目标深度3（预定泥面深度）。

S3：在圆筒11的底部112内侧铺设一层碎砂石4；碎砂石4的作用是保持圆筒11的稳定，使其保持在目标深度3的位置。

S4：在圆筒11内安装水下设备；

如图1和图2所示，圆筒11内安装的水下设备包括采油树5，由采油树5引出输出管线6连接位于支撑结构14上的管汇9，再通过对外连接通道13接出，与位于防护装置1外部的海底管道相连；脐带缆7经对外连接通道14进入圆筒11内并连接位于支撑结构14上的电液分配模块8，电液分配模块8通过电飞线及液飞线与采油树5进行连接，实现对其液压和电气控制。

应当理解的是，图1和图2中的水下设备仅为本发明的一个应用场景。

S5：安装顶盖12。

圆筒11内的水下设备、管线、飞线等连接完成后，再在顶部111加装顶盖12，对圆筒11内部的水下设备进行顶部防护；后期需要对圆筒11内部的水下设备和线缆进行维护作业时，潜水员可通过设置在顶盖12上的两个检修口15进入到圆筒11的内部，进行相关的操作作业。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。