深海资源开发用防止涡激振动的深海立管

1.本发明涉及深海采矿技术领域，具体涉及一种深海资源开发用防止涡激振动的深海立管。


背景技术：

2.深水油气开采不可避免的承受复杂多变的海洋波流水动力环境，暴露在深水中的海洋隔水管具有较大的长细比，作为连接井口和上部海洋平台的关键通道。处于波流环境下的立管安全服役的最大宿敌就是涡激振动，尤其是海水绕流形成的漩涡脱落频率与海洋立管固有频率相近引发的共振，更是加速海洋立管的疲劳破坏。
3.目前，市场上的深海采矿用深海立管在环境荷载的长期作用下，当海浪的频率接近管道固有频率时，立管和海管悬空段很容易发生涡激振动，最终导致管道整体失效。鉴于此，亟需提出一种深海资源开发用防止涡激振动的深海立管。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种深海资源开发用防止涡激振动的深海立管，解决了现有深海立管容易发生涡激振动的技术问题。
6.(二)技术方案
7.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
8.一种深海资源开发用防止涡激振动的深海立管，包括立管、若干导流部件和贴合部件；
9.每个所述导流部件包括导流块和若干导流短板，所述导流短板间隔设置在所述导流块外圈四周；所述导流块内圈可转动套接在所述贴合部件外圈四周；
10.所述贴合部件内圈与所述立管外圈四周弹性固定连接。
11.优选的，所述导流块分为左右两部分；
12.所述导流块的左半部分沿所述立管圆周方向设置卡接柱，所述卡接柱沿所述立管中轴线方向开设有第一螺纹通孔；
13.所述导流块的右半部分设置有与所述卡接柱对应的开口槽，且所述右半部分沿所述立管中轴线方向开设有与所述第一螺纹通孔对应的第二螺纹通孔。
14.优选的，所述贴合部件包括套筒、若干支撑弹簧杆和贴合轮；
15.所述导流块内圈可转动套接在所述套筒外圈四周；每根所述支撑弹簧杆一端固定在所述套筒内部，另一端将所述贴合轮抵靠在所述立管外圈四周。
16.优选的，所述导流块的左半部分与右半部分的两个接触面上均设置有一个所述卡接柱。
17.优选的，所述立管在相邻的所述导流部件之间的管段上设置有压力传感器，所述压力传感器用于对海洋内部的涡激力进行监测。
18.优选的，所述立管的上、中、下部各设置一个所述压力传感器，所述压力传感器位于所述立管的管壁内且靠近所述立管外圈。
19.优选的，所述立管的外圈表面设置有第一防腐层；和/或所述导流部件与海水的接触面设置有第二防腐层。
20.优选的，所述第一防腐层和第二防腐层均包括采用氯化橡胶防腐层。
21.(三)有益效果
22.本发明提供了一种深海资源开发用防止涡激振动的深海立管。与现有技术相比，具备以下有益效果：
23.本发明包括立管、若干导流部件和贴合部件；每个所述导流部件包括导流块和若干导流短板，所述导流短板间隔设置在所述导流块外圈四周；所述导流块内圈可转动套接在所述贴合部件外圈四周；所述贴合部件内圈与所述立管外圈四周弹性固定连接。由于导流块可绕立管旋转，以适应不同区域海洋洋流的流动方向对立管造成的振动，在海洋洋流中受到的涡激力进行自适应旋转调节；且间隔排列的导流短板与导流块相互配合，起到很好的防止立管共振时发生的涡激振动。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本发明实施例提供的一种深海资源开发用防止涡激振动的深海立管的正视图；
26.图2为本发明实施例提供的一种导流部件的立体图；
27.图3为本发明实施例提供的一种导流部件的剖视图。
具体实施方式
28.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.本技术实施例通过提供一种深海资源开发用防止涡激振动的深海立管，解决了现有深海立管容易发生涡激振动的技术问题。
30.本技术实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
31.本发明实施例包括立管、若干导流部件和贴合部件；每个所述导流部件包括导流块和若干导流短板，所述导流短板间隔设置在所述导流块外圈四周；所述导流块内圈可转动套接在所述贴合部件外圈四周；所述贴合部件内圈与所述立管外圈四周弹性固定连接。由于导流块可绕立管旋转，以适应不同区域海洋洋流的流动方向对立管造成的振动，在海洋洋流中受到的涡激力进行自适应旋转调节；且间隔排列的导流短板与导流块相互配合，起到很好的防止立管共振时发生的涡激振动。
32.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
33.实施例：
34.如图1所示，本发明实施例提供了一种深海资源开发用防止涡激振动的深海立管，包括立管1、若干导流部件2和贴合部件3。
35.所述立管1在相邻的所述导流部件2之间的管段上设置有压力传感器101，所述压力传感器101用于对海洋内部的涡激力进行监测。
36.为了实现立管1各处的压力在线监测，为立管1内部输送的流体提供数据支撑，本发明实施例中选择在立管1上设置多个压力传感器 101。例如，在所述立管1的上、中、下部各设置一个所述压力传感器 101，所述压力传感器101位于所述立管1的管壁内且靠近所述立管1 外圈，该结构同时可以减少海洋极端条件对压力传感器101造成损坏。
37.如图2～3所示，每个所述导流部件包括导流块201和若干导流短板202，所述导流短板202间隔设置在所述导流块201外圈四周；所述导流块201内圈可转动套接在所述贴合部件3外圈四周。
38.由于导流块201可绕立管1旋转，以适应不同区域海洋洋流的流动方向对立管1造成的振动，在海洋洋流中受到的涡激力进行自适应旋转调节；且间隔排列的导流短板202与导流块201相互配合，起到很好的防止立管1共振时发生的涡激振动。
39.所述贴合部件3内圈与所述立管1外圈四周弹性固定连接。
40.所述导流块201分为左右两部分，如图3所示，所述导流块201 的左半部分沿所述立管1圆周方向设置卡接柱203，所述卡接柱203 沿所述立管1中轴线方向开设有第一螺纹通孔204。
41.所述导流块201的右半部分设置有与所述卡接柱203对应的开口槽(图中未示出)，且所述右半部分沿所述立管1中轴线方向开设有与所述第一螺纹通孔204对应的第二螺纹通孔205。
42.不难理解的是，所述导流块201的左半部分与右半部分的两个接触面上均可以设置有一个所述卡接柱203，那么采用配套的螺栓依次贯穿所述第一螺纹通孔204和第二螺纹通孔205，则可以将所述导流块 201的左右两部分固定贴合；同时在立管1回收时，为回收方便可以随时拧下该螺栓对导流块201进行拆卸，提高工作效率。
43.如图3所示，所述贴合部件3包括套筒301、若干支撑弹簧杆302 和贴合轮303。
44.所述导流块201内圈可转动套接在所述套筒301外圈四周；每根所述支撑弹簧杆302一端固定在所述套筒301内部，另一端将所述贴合轮303抵靠在所述立管1外圈四周。
45.即贴合轮303通过支撑弹簧杆302与套筒301构成弹性结构，且贴合轮303呈包裹状，由于贴合轮303与支撑弹簧杆302呈伸缩式结构，贴合轮303抵紧贴合在立管1的外圈四周，当立管1受到海洋极端条件时发生变形，使得导流块201的内圈与立管1之间的距离产生变化，该伸缩式结构也能及时进行抵紧贴合。
46.特别的，所述立管1的外圈表面设置有第一防腐层；所述导流部件2与海水的接触面设置有第二防腐层。具体的，所述第一防腐层和第二防腐层均包括采用氯化橡胶防腐层，以降低海水对本发明实施例提供的深海立管整体的腐蚀程度。
47.综上所述，与现有技术相比，具备以下有益效果：
48.1、本发明实施例中导流块可绕立管旋转，以适应不同区域海洋洋流的流动方向对立管造成的振动，在海洋洋流中受到的涡激力进行自适应旋转调节；且间隔排列的导流短板与导流块相互配合，起到很好的防止立管共振时发生的涡激振动。
49.2、为了实现立管各处的压力在线监测，为立管内部输送的流体提供数据支撑，本发明实施例中选择在立管上设置多个压力传感器。例如，在所述立管的上、中、下部各设置一个所述压力传感器，所述压力传感器位于所述立管的管壁内且靠近所述立管外圈，该结构同时可以减少海洋极端条件对压力传感器造成损坏。
50.3、本发明实施例中贴合轮通过支撑弹簧杆与套筒构成弹性结构，且贴合轮呈包裹状，由于贴合轮与支撑弹簧杆呈伸缩式结构，贴合轮抵紧贴合在立管的外圈四周，当立管受到海洋极端条件时发生变形，使得导流块的内圈与立管之间的距离产生变化，该伸缩式结构也能及时进行抵紧贴合。
51.4、本发明实施例中所述立管的外圈表面设置有第一防腐层；所述导流部件与海水的接触面设置有第二防腐层。具体的，所述第一防腐层和第二防腐层均包括采用氯化橡胶防腐层，以降低海水对本发明实施例提供的深海立管整体的腐蚀程度。
52.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意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、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
53.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种深海资源开发用防止涡激振动的深海立管，其特征在于，包括立管(1)、若干导流部件(2)和贴合部件(3)；每个所述导流部件包括导流块(201)和若干导流短板(202)，所述导流短板(202)间隔设置在所述导流块(201)外圈四周；所述导流块(201)内圈可转动套接在所述贴合部件(3)外圈四周；所述贴合部件(3)内圈与所述立管(1)外圈四周弹性固定连接。2.如权利要求1所述的深海立管，其特征在于，所述导流块(201)分为左右两部分；所述导流块(201)的左半部分沿所述立管(1)圆周方向设置卡接柱(203)，所述卡接柱(203)沿所述立管(1)中轴线方向开设有第一螺纹通孔(204)；所述导流块(201)的右半部分设置有与所述卡接柱(203)对应的开口槽，且所述右半部分沿所述立管(1)中轴线方向开设有与所述第一螺纹通孔(204)对应的第二螺纹通孔(205)。3.如权利要求1或者2所述的深海立管，其特征在于，所述贴合部件(3)包括套筒(301)、若干支撑弹簧杆(302)和贴合轮(303)；所述导流块(201)内圈可转动套接在所述套筒(301)外圈四周；每根所述支撑弹簧杆(302)一端固定在所述套筒(301)内部，另一端将所述贴合轮(303)抵靠在所述立管(1)外圈四周。4.如权利要求2所述的深海立管，其特征在于，所述导流块(201)的左半部分与右半部分的两个接触面上均设置有一个所述卡接柱(203)。5.如权利要求3所述的深海立管，其特征在于，所述立管(1)在相邻的所述导流部件(2)之间的管段上设置有压力传感器(101)，所述压力传感器(101)用于对海洋内部的涡激力进行监测。6.如权利要求5所述的深海立管，其特征在于，所述立管(1)的上、中、下部各设置一个所述压力传感器(101)，所述压力传感器(101)位于所述立管(1)的管壁内且靠近所述立管(1)外圈。7.如权利要求3所述的深海立管，其特征在于，所述立管(1)的外圈表面设置有第一防腐层；和/或所述导流部件(2)与海水的接触面设置有第二防腐层。8.如权利要求7所述的深海立管，其特征在于，所述第一防腐层和第二防腐层均包括采用氯化橡胶防腐层。

技术总结
本实用新型提供一种深海资源开发用防止涡激振动的深海立管，涉及深海采矿技术领域。本实用新型包括立管、若干导流部件和贴合部件；每个所述导流部件包括导流块和若干导流短板，所述导流短板间隔设置在所述导流块外圈四周；所述导流块内圈可转动套接在所述贴合部件外圈四周；所述贴合部件内圈与所述立管外圈四周弹性固定连接。由于导流块可绕立管旋转，以适应不同区域海洋洋流的流动方向对立管造成的振动，在海洋洋流中受到的涡激力进行自适应旋转调节；且间隔排列的导流短板与导流块相互配合，起到很好的防止立管共振时发生的涡激振动。动。动。


技术研发人员：沈义俊 甘羽星 梁栋 李萌 杜燕连
受保护的技术使用者：海南大学
技术研发日：2021.11.19
技术公布日：2022/5/25