[實用新型]一種單側設螺旋導流翼板的海洋立管渦激振動抑制裝置

有效

• 申請號: 201720868015.9
• 申請日: 2017-07-18
• 公開（公告）號: CN207004440U
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 朱紅鈞;王萌萌;王振華;郭浩浩
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B17/01
• 分類號: E21B17/01;F15D1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于海洋鉆采管道技術領域，具體涉及一種單側設螺旋導流翼板的海洋立管渦激振動抑制裝置。

背景技術

海洋立管是連接海洋油氣井水下采油樹和海面生產設施的重要通道，負責油氣井生產過程中采出流體的安全輸運。海水流經立管后在其尾部產生交替脫落的旋渦，使得立管受到橫向和流向的脈動流體力，從而激發渦激振動。由于深水油氣開發所需的立管長度增大，結構柔性增大，在海洋波流的沖擊下，更容易發生疲勞損壞，威脅環境安全和海洋油氣井的正常生產。為了抑制渦激振動，保證海洋立管的安全運營，國內外學者就渦激振動問題提出了多種抑制裝置。主動抑制裝置需要消耗額外的能量，投入和運營成本都較高，且運營過程中存在一定的安全風險，在實際工程中尚未推廣應用；被動抑制裝置不需要消耗額外的能量，附屬裝置簡單，因此較受青睞。目前應用較為廣泛的是螺旋列板、整流罩、控制桿等，然而這些裝置在方向適應性和降低結構繞流阻力等方面還存在一定的不足，如螺旋列板和控制桿會增加繞流阻力，整流罩對來流的方向要求較嚴格。

發明內容

針對上述問題，本實用新型提供一種結構簡單、性能可靠、方向適應性良好的單側設螺旋導流翼板的海洋立管渦激振動抑制裝置。

為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種單側設螺旋導流翼板的海洋立管渦激振動抑制裝置，由軸承、套筒、螺旋導流翼板組成。在海洋立管外壁間隔一個螺旋導流翼板的高度安裝有兩個軸承，軸承為內設圓球滾子的內外圈結構，安裝后的軸承內圈與海洋立管間無滑移。套筒高度與螺旋導流翼板高度相同，套裝在軸承外，與軸承外圈間無滑移。螺旋導流翼板平鋪后為一矩形平板，其一側邊壁圍繞套筒呈螺旋上升狀布置，螺旋轉角為90^o。螺旋導流翼板的上半部分沿套筒的徑向由內到外開設有等徑的導流孔，但沿套筒的軸向由上至下導流孔的孔徑逐漸減小，螺旋導流翼板的下半部分不開孔。螺旋導流翼板焊接固定于套筒外，可以帶動套筒繞海洋立管旋轉。

本實用新型由于采取以上技術方案，其具有以下優點：

1、本實用新型裝置可以繞海洋立管旋轉，以抑制不同方向來流引起的渦激振動。

2、本實用新型螺旋導流翼板的導流孔孔徑沿軸向是變化的，可以引導繞流在海洋立管的軸向發生空間的重新分配。

附圖說明

圖1為本實用新型裝置整體結構示意圖

圖2為本實用新型裝置結構拆分圖

圖3為本實用新型軸承示意圖

圖4為本實用新型螺旋導流翼板示意圖

圖5為本實用新型工作示意圖

其中：1、海洋立管；2、軸承；3、套筒；4、螺旋導流翼板；5、導流孔。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的具體實施作進一步描述。

如圖1、2所示，一種單側設螺旋導流翼板的海洋立管渦激振動抑制裝置，由軸承2、套筒3、螺旋導流翼板4組成。如圖2所示，在海洋立管1外壁間隔一個螺旋導流翼板4的高度安裝有兩個軸承2，如圖3所示，軸承2為內設圓球滾子的內外圈結構，安裝后的軸承2內圈與海洋立管1間無滑移。套筒3高度與螺旋導流翼板4高度相同，套裝在軸承2外，與軸承2外圈間無滑移。如圖4所示，螺旋導流翼板4平鋪后為一矩形平板，其一側邊壁圍繞套筒3呈螺旋上升狀布置，螺旋轉角為90^o。螺旋導流翼板4的上半部分沿套筒3的徑向由內到外開設有等徑的導流孔5，但沿套筒3的軸向由上至下導流孔5的孔徑逐漸減小，螺旋導流翼板4的下半部分不開孔。螺旋導流翼板4焊接固定于套筒3外，可以帶動套筒3繞海洋立管1旋轉。

具體實施例：

本裝置安裝時，首先在海洋立管1外壁間隔一個螺旋導流翼板4的高度安裝有兩個軸承2，再將焊接有螺旋導流翼板4的套筒3套裝在軸承2外，使螺旋導流翼板4可以帶動套筒3繞海洋立管1旋轉。

如圖5所示，將安有本裝置的海洋立管1置于海水中，海流沖擊在螺旋導流翼板4的下半部分，會推動螺旋導流翼板4繞海洋立管1旋轉，旋轉的螺旋導流翼板4破壞了海洋立管1的繞流流場，也干擾了海洋立管1的旋渦脫落，進而抑制旋渦的產生；同時，繞流在螺旋導流翼板4軸向不同孔徑導流孔5的引流作用下，發生空間不同高度層流體的調配，使得繞流在軸向空間變得紊亂，進一步破壞了繞流邊界層的脫落。因此，在螺旋導流翼板4的旋轉和引流的共同作用下，抑制了繞流旋渦的產生，實現了渦激振動的抑制。