采用水下噴射氣流控制導(dǎo)管架平臺井口區(qū)碎冰堆積的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于海洋工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種防止流冰在導(dǎo)管架平臺井口區(qū)發(fā)生堆積的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在全球的海洋中，海冰的分布面積為3770萬平方公里，占全球洋面的11.8%。如果加入冰山分布海域，則包括流冰在內(nèi)的海冰面積為7260萬平方公里，占全球洋面的22.9 %。由此可見，海冰在海洋中占據(jù)了重要的地位。而正是在這些長期或短期被海冰覆蓋的海域中，蘊(yùn)藏了豐富的海洋資源，進(jìn)而促使近三十年來，各國在寒冷海域中開展的經(jīng)濟(jì)活動呈高速增長的態(tài)勢。其中，以海上油氣資源的開發(fā)、海洋可再生能源的利用和航運(yùn)活動的發(fā)展最為迅猛，海上油氣開采平臺、海上風(fēng)電機(jī)組等各類海洋工程結(jié)構(gòu)相繼矗立在寒冷海域，這些海洋工程結(jié)構(gòu)的安全性能就必然面臨著大面積流冰作用的威脅。
[0003]導(dǎo)管架式結(jié)構(gòu)目前是我國淺水重冰區(qū)中的海上油氣平臺采用的主要結(jié)構(gòu)型式，這種海洋工程結(jié)構(gòu)有一個主要的特征，即井口區(qū)由一系列呈陣列型式排布的直立式套管組成。因此，在海面上存在大面積的漂移海冰時，導(dǎo)管架平臺井口區(qū)發(fā)生嚴(yán)重的碎冰堆積就成為我國淺水重冰區(qū)中常見的海冰災(zāi)害現(xiàn)象。這種海冰堆積現(xiàn)象會引發(fā)一系列后續(xù)的工程事故，因此，必須采取有效的措施對流冰在導(dǎo)管架平臺井口區(qū)的堆積進(jìn)行控制。
[0004]目前，對于導(dǎo)管架平臺井口區(qū)的碎冰堆積采用的控制措施包括:一)發(fā)生顯著堆積后人工清除;二)噴淋熱水融化。這些簡單的措施顯然在控制效果上存在嚴(yán)重的問題。首先，一旦碎冰發(fā)生顯著堆積后，采用人工清除的方法僅能對套管外表面的碎冰層進(jìn)行干預(yù)，并且受到實際場地的限制，很難進(jìn)行。其次，采用熱水噴淋的方法通常僅在短時間內(nèi)可對碎冰堆的表層形成清除，很難形成整體的瓦解。同時，在冬季氣溫環(huán)境下，熱水的噴淋還可能進(jìn)一步造成碎冰的深層凍結(jié)，進(jìn)而致使碎冰堆積更加堅固。
[0005]目前，國際上的最新研究表明:碎冰在導(dǎo)管架平臺井口區(qū)的堆積進(jìn)程存在以下重要規(guī)律:一)井口區(qū)局部流場的滯流效應(yīng)是形成碎冰堆積的主要初始誘因；二)井口區(qū)隔水套管陣列與鄰近主粧腿形成的聯(lián)合結(jié)構(gòu)滯留效應(yīng)，是促使碎冰堆積規(guī)?？焖侔l(fā)展的主要因素之一;三)碎冰堆積的水下部分規(guī)模大于其水上部分，即碎冰堆積的主要構(gòu)成在水下；四)碎冰堆積進(jìn)程具有很大的區(qū)域不均衡性，即大部分碎冰均堆積在首先與冰排發(fā)生作用的前兩排導(dǎo)管附近區(qū)域內(nèi)；五)碎冰堆積進(jìn)程一旦開始，其發(fā)展速度是迅速的，觸底式堆積一般在很短的時間內(nèi)即可形成;六)發(fā)展最快、規(guī)模最大的碎冰堆積行為，發(fā)生在冰排向?qū)Ч芗芙Y(jié)構(gòu)井口區(qū)與主粧腿距離最近一側(cè)行進(jìn)的過程中。因此，對于碎冰的過流動力以及下潛運(yùn)動控制，成為有效控冰技術(shù)的關(guān)鍵性目標(biāo)。然而，目前在現(xiàn)有的導(dǎo)管架平臺井口區(qū)碎冰堆積控制措施中，尚未出現(xiàn)能夠?qū)崿F(xiàn)這一關(guān)鍵性目標(biāo)的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種采用水下噴射氣流控制導(dǎo)管架平臺井口區(qū)碎冰堆積的裝置，該裝置能夠防止流冰在導(dǎo)管架平臺井口區(qū)發(fā)生下潛堆積。
[0007]本實用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:一種采用水下噴射氣流控制導(dǎo)管架平臺井口區(qū)碎冰堆積的裝置，包括設(shè)置在距離海平面以下預(yù)設(shè)高程處的多個水下氣流噴射噴嘴，多個所述水下氣流噴射噴嘴分別布置在偏離井口區(qū)幾何中心的井口區(qū)中部、隔水套管陣列內(nèi)側(cè)靠近四個角點位置處、破冰錐體與隔水套管陣列發(fā)生交叉的區(qū)域處和碎冰重點堆積區(qū)域，所有所述水下氣流噴射噴嘴的射流方向豎直向上;所有所述水下氣流噴射噴嘴通過高壓氣流輸送管路與空氣壓縮機(jī)連接，所述空氣壓縮機(jī)安放在平臺底層甲板上。
[0008]所有所述水下氣流噴射噴嘴距離海平面的高程均為2.5m，所有所述噴嘴的內(nèi)徑均為45mm。
[0009]所述高壓氣流輸送管路包括與所述空氣壓縮機(jī)相連的輸送總管、與各噴嘴相連接的輸送支管以及設(shè)置在所述空氣壓縮機(jī)出口處的控制閥門，所述輸送總管與所有所述輸送支管連接，所述輸送總管和所述輸送支管的內(nèi)徑均為120_，所述輸送總管和所述輸送支管經(jīng)由隔水套管群圍合的空間延伸至水下。
[0010]本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是:通過理論分析和實驗，掌握堆積冰成因機(jī)理，從堆積冰成因源頭解決問題，采用連貫高壓氣流從水下噴射堆積成冰的關(guān)鍵部位，利用高壓氣泡的氣爆效應(yīng)促使局部流場具備較大的運(yùn)動能量，進(jìn)而對關(guān)鍵區(qū)域的漩渦生成與滯流效應(yīng)形成關(guān)鍵性的抑制作用；利用氣水二相湍流效應(yīng)大幅度遏制碎冰的下潛運(yùn)動，進(jìn)而有效抑制碎冰的水下堆積進(jìn)程;利用高壓氣流的連貫性和在接近自由水面時具有的充足爆破能量和影響范圍，推動碎冰塊向遠(yuǎn)端撤離，排出流場。綜上所述，本實用新型直接破壞導(dǎo)致井口區(qū)碎冰堆積進(jìn)程所依賴的基礎(chǔ)條件，進(jìn)而致使碎冰塊的水上堆積進(jìn)程喪失快速發(fā)展的來源基礎(chǔ)。本實用新型可針對我國淺水重冰區(qū)的導(dǎo)管架平臺，進(jìn)行流冰在井口區(qū)前堆積的預(yù)防和控制，可將碎冰堆積的形成規(guī)模降低80%以上。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型的平面示意圖；
[0012]圖2為本實用新型的立面圖。
[0013]圖中:1、空氣壓縮機(jī)，2、平臺底層甲板，3、破冰錐體，4、隔水套管，5-1、5-2、5-3、5-
4、5-5、5-6、5-7、水下氣流噴射噴嘴，6_1、控制閥門，6-2、輸送總管，6-3、輸送支管。
【具體實施方式】
[0014]為能進(jìn)一步了解本實用新型的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下:
[0015]請參閱圖1?圖2，一種采用水下噴射氣流控制導(dǎo)管架平臺井口區(qū)碎冰堆積的裝置，包括設(shè)置在距離海平面以下預(yù)設(shè)高程處的多個水下氣流噴射噴嘴，多個所述水下氣流噴射噴嘴分別布置在偏離井口區(qū)幾何中心的井口區(qū)中部、隔水套管陣列內(nèi)側(cè)靠近四個角點位置處、破冰錐體3與隔水套管陣列發(fā)生交叉的