[实用新型]一种具有蜂窝孔结构的海底管线

说明书

一种具有蜂窝孔结构的海底管线，属于海底管线设计与生产技术领域。该海底管线包括5层结构，从内至外依次为钢管、防腐绝缘层、保温层、套管、混凝土防护层，混凝土防护层外表面均匀设置蜂窝孔洞结构，蜂窝孔洞结构为圆形凹孔。圆形凹孔的直径大于管线直径的十五分之一，小于管线直径，深度m小于管线直径的十二分之一，且每延米海底管线均匀分布1000至20000个圆形凹孔。通过深度比DR与面积比AR两个参数对四个指标进行优选设计，四个指标的优化组合可决定海底管线的减阻效果。本实用新型提供的海底管线能够大幅减轻了海底管线所受的冲击力，且制造成本低、安装方便、便于工程实际与科学研究应用，适用于深海区海底管线的自我防护。

技术领域

本实用新型属于海底管线设计与生产技术领域，涉及穿越海底滑坡、海底沙波、强海流区油气管线的新型防护技术，具体涉及一种具有蜂窝孔结构的海底管线及其设计方法，以减轻对运营期管线的威胁，尤其适用于深海区海底管线的自我防护。

背景技术

海底管线系统包括输油管道、输气管道、输水管道、油气混输管道、油水混输管道、油气水混输管道、通讯光缆、电缆与市政管线等，是海上油气资源开发、国际通信、资源共享等领域中不可或缺的重要部分。其中，具有输送连续、输送量大、高效率、低成本等诸多优点的海底管线，是输送流体介质的主要方式，更是海洋油气工程的生命线。然而，海洋油气开发工程却十分脆弱，理论基础与技术发展均严重滞后于工程实践。在能源需求日益加剧的背景下，海洋能源开发已加快步入深水区，且超远输运(大于1000km)、超深海域(大于2000m)以及超大直径(大于1m)的海底管线成为发展的趋势，这导致海底管线铺设与维护的难度越来越大，所面临危险越来越严重。因此，保障海底管线的安全运营，是海洋工程中一直面临的严峻挑战。

美国的MMS(Minerals Management Service)统计表明，1967-1987年间墨西哥湾海底管线失效事故达到平均每年35例，随着海底管线的大规模铺设，管线失效的情况将更加触目惊心。通过对USGC(U.S.Geological Survey)记录的1967-1975年间墨西哥湾海底管道事故进行分析，发现海床运动(海底滑坡)是引起海底管道失效的主要原因之一。作为最常见的海洋地质灾害，海底滑坡在极缓的海床都会发生。失稳的滑坡体在长距离运移过程中，经复杂的水土交换作用，逐渐演变为均匀的流态化高速滑移体，会对海底管线产生强大的冲击，严重威胁海底管线的安全，导致油气停产，进而造成供方经济损失，并影响受供方使用，原油泄露还会污染海洋环境，甚至发生爆炸危及公共安全。

为保障海底管线的运营安全，建设前期需进行合理的工程选线。不幸的是，很多油气富集区的海洋环境更为恶劣，地质灾害严重发育，管线将不可避免的穿越这些区域。对管线进行必要的防护是最经济与有效的途径。目前，海底管线防护技术主要有三大类，以抵御或减轻管线所受的危害。第一，海底管线需要有一定的埋置深度，美国船级社的规范中认为，管线的埋深至少为3英尺。第二，海底管线的刚性防护技术，如抛石、沙袋填充、混凝土盖块、短桩支撑、阻流板等。第三，海底管线的柔性防护技术，如人工水草、人工网垫等。上述三类方法广泛应用于浅海区，但难以应用于深海区。这是因为深海区有着更为复杂的地质背景与地形，再加上施工技术与水深等制约，导致深海区海底管线的铺设方式只能平铺于海床表面。因此，位于深海区的管线很少采取外部的防护技术，主要通过提高管线的自身设计，来增加安全性，比如：管道采用高性能材料(抗变形、抗疲劳、抗腐蚀等)，但其造价十分高昂，难以减轻滑坡的冲击。此外，受仿生学的启发，流线型管线被提出以减小海底滑坡的冲击，但流线型管线在制造、运输、安装等过程中，需要更复杂的工艺与技术，目前难以应用于实际工程。基于上述现状，通过先进的技术手段，减轻滑坡的冲击作用非常必要，亟待深入研究。

实用新型内容

为了解决当前海底管线尤其是处于深海区海底管线防护技术的不足，本实用新型提供一种可有效减轻海底滑坡、海底沙波、海流冲击作用的新型海底管线结构，并详细阐述其减阻机理，量化相关的设计标准，以满足海洋油气开发及海底管线防护技术的需要。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案为：