一种免拆快装水下鹅脖管复合材料支撑装置及其安装方法与流程

本发明属于海洋石油管道安装支撑，具体涉及一种免拆快装水下鹅脖管复合材料支撑装置及其安装方法。

背景技术：

1、海底油田的传输管道装备，在立管鹅颈（水平管和立管转向位置）会存在阶段抬升和弯管部位，该部位也存在较多的阀门等，变向阶段的管道存在悬空现象，长期悬空晃动会加剧管道的松动和提升管道节点应力，影响输油管道寿命和稳定，损坏会造成原油泄漏，影响生态环境和造成经济损失。常规方式在立管鹅颈悬空位置采用水泥沙袋进行支撑固定，如图1所示，存在施工成本高、便捷性不高、稳定性不好等问题。新装管道采用支撑装置安装时可以先安装水泥底座或者其他形式的支撑装置，但是对于已经服役中的出现需要支撑的管道则出现新问题，无法在不破坏或者不拆卸管道的条件下直接快速安装支撑装置，完成对管道的防护。针对现有问题和新需求，提出开发装置结构形式能够减小降低两侧防护高度，实现从管道底部伸入完成安装的想法，安装结束后再装回两侧防护结构。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种免拆快装水下鹅脖管复合材料支撑装置及其安装方法，使支撑装置能够在不开断、不拆卸管道的情况下完成快速安装，并利用复合材料轻量化结构、柔性支撑及配重自稳定结构，实现鹅脖管长期、安全、稳定的支撑保护。

2、为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、一方面，本发明提供了一种免拆快装水下鹅脖管复合材料支撑装置，包括采用纤维增强复合材料整体成型支撑本体和吊装架，吊装架可拆卸安装移除；

4、所述支撑本体包括相互连接的支撑部和阻挡部；

5、所述支撑部的顶部设有用于承托鹅脖管的支撑面，所述支撑面的中部沿鹅脖管方向设有用于容纳柔性介质的凹槽；

6、所述阻挡部包括设置于所述支撑面的一侧且与支撑本体固定连接的第一阻挡台，以及设置于所述支撑面的另一侧并与支撑本体旋转转动连接的第二阻挡台，所述第二阻挡台能够绕转轴在开启位置和闭合位置之间旋转：

7、当所述第二阻挡台处于开启位置时，所述第二阻挡台相对于支撑本体向外翻转，以降低第二阻挡台高度且使支撑本体能够由鹅脖管下方横向穿设；

8、当所述第二阻挡台处于闭合位置时，所述第一阻挡台与第二阻挡台分别位于鹅脖管两侧并对鹅脖管形成横向限位；

9、所述支撑本体内部设置多个沿横向贯通且相互平行布置的容置通道，所述吊装架包括多个与所述容置通道一一对应设置且插入对应容置通道内的叉爪。

10、进一步的，所述第二阻挡台与支撑本体之间设置一个锁紧机构，所述锁紧机构用于在第二阻挡台闭合后将第二阻挡台锁定于闭合位置，以及解除锁定后控制第二阻挡台再次开启；

11、所述锁紧机构包括连接轴、腰型凸轮、顶部圆盘、操作把手、结构套筒及设置于支撑本体的下部卡槽；

12、所述顶部圆盘顶端可转动活动的设置于第二阻挡台上部开设旋转开合结构层空腔内侧，所述连接轴顶端穿设旋转开合结构层固定连接于顶部圆盘底端，且旋转开合结构层上开设有允许连接轴通过的圆孔，

13、所述结构套筒穿套于连接轴上且套筒顶管固定连接于旋转开合结构层底端，并且结构套筒上开设有呈倒置的l型槽；所述连接轴上设置有一个侧向伸展的操作把手，所述操作把手带动连接轴上下移动，且沿结构套筒的l型槽活动；

14、所述腰型凸轮设置于连接轴下端，所述腰型凸轮连同连接轴同步旋转，且在连接轴带动下沿轴向伸入和退出所述下部卡槽；

15、当所述腰型凸轮旋转至锁紧位置时，所述腰型凸轮与下部卡槽形成垂直状态，腰型凸轮卡在下部壳体的下部卡槽，操作把手退出l型槽并位于结构套筒下方呈上下限位配合，以限制第二阻挡台开启；

16、当所述腰型凸轮旋转至解锁位置时，所述腰型凸轮平行于部壳体的下部卡槽，通过操作把手沿l型槽向上移动并带动连接轴、腰型凸轮竖直向上运动，沿轴向退出下部卡槽，并通过操作把手旋转卡设于结构套筒的l型槽中，防止开合过程连接轴和腰型凸轮下落，以使第二阻挡台开启。

17、进一步的，所述第二阻挡台开启位置时，所述第二阻挡台的顶部高度不高于所述支撑部的顶部高度。

18、进一步的，所述凹槽内设置柔性缓冲介质，所述柔性缓冲介质为橡胶垫、泡沫体、沙袋或者其他弹性缓冲材料中的一种或多种；以及所述柔性缓冲介质通过纱网或者固定件固定于凹槽内，使鹅脖管与支撑本体形成柔性接触。

19、进一步的，所述容置通道内设置贯穿支撑本体长度方向的复合材料增强管。

20、进一步的，所述第二阻挡台上部采用空心夹层复合材料结构，所述空心夹层内设置轻质浮体夹层材料。

21、进一步的，所述支撑本体底部设置配重结构，所述配重结构包括预埋于复合材料内部的金属配重件或者灌注形成的配重块。

22、另一方面，本发明提供了一种免拆快装水下鹅脖管复合材料支撑装置的安装方法，包括如下步骤：

23、步骤s1：将柔性介质预先铺设并固定于支撑本体顶部凹槽内，使柔性介质覆盖支撑部的鹅脖管的支撑接触区域；

24、步骤s2：开启第二阻挡台，使第二阻挡台绕销轴旋转至开启位置，并通过锁紧机构解除锁止，使第二阻挡台保持开启状态；

25、步骤s3：将吊装架的多个叉爪分别插入支撑本体底部对应的多个容置通道内，使吊装架与支撑本体形成可拆卸连接；

26、步骤s4：利用起吊设备连接吊装架，将支撑本体吊运至鹅脖管下方，通过吊装架各叉爪与容置通道之间的导向配合保持支撑本体的水平姿态，并沿鹅脖管轴向或横向缓慢移动支撑本体，使开启状态下的第二阻挡台通过鹅脖管底部空间，直至支撑本体移动至预设支撑位置；

27、步骤s5：继续调整吊装架位置，使鹅脖管落入支撑本体顶部凹槽内，并与柔性介质形成面接触支撑，通过柔性介质吸收支撑接触应力，使鹅脖管与复合材料支撑本体之间形成柔性缓冲，使第一阻挡台位于鹅脖管一侧；

28、步骤s6：解除第二阻挡台的开启保持状态，使第二阻挡台绕销轴向鹅脖管另一侧旋转至闭合位置，直至第二阻挡台与第一阻挡台分别位于鹅脖管两侧，并共同形成限制鹅脖管横向位移的阻挡结构；

29、步骤s7：操作锁紧机构，使连接轴带动腰型凸轮转动至准备锁紧方向，此时凸轮位置下部结构之上，凸轮与下部开口平行，并推动腰型凸轮沿连接轴轴向移动进入下部卡槽内，旋转把手使凸轮在下部结构层内部空间内，凸轮旋转至垂直下部开口，利用腰型凸轮与下部卡槽之间的上下限位配合完成第二阻挡台的锁紧固定，同时顶部圆盘限制锁紧机构轴向脱离，完成第二阻挡台与支撑本体之间的稳定连接；

30、步骤s8：确认锁紧机构完成锁止后，抽出吊装架的多个叉爪，使叉爪脱离对应容置通道，并整体移除吊装架，使支撑本体脱离吊装状态而保持独立支撑状态。

31、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本发明提供的免拆快装水下鹅脖管复合材料支撑装置及其安装方法，通过在支撑本体一侧设置固定的第一阻挡台，在另一侧设置可绕销轴旋转开合的第二阻挡台，并配合吊装架、容置通道及锁紧机构，使支撑装置能够在无需拆卸已服役鹅脖管的情况下，由管道底部有限空间快速安装至预定位置，并通过第二阻挡台闭合及锁紧机构实现对鹅脖管的可靠限位和稳定支撑，有效解决了现有整体式支撑装置无法后装、分体式支撑安装复杂、施工周期长以及对正常油气生产影响较大的技术问题，显著提高了水下支撑装置的安装效率和安装可靠性。