[發(fā)明專利]一種利用波浪起伏壓差排吸海水的抑振裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810422342.0
• 申請日: 2018-05-04
• 公開（公告）號: CN108590540B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱紅鈞;唐濤;王珂楠;李國民;胡昊
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號: E21B17/01
• 分類號: E21B17/01;E21B17/10;F15D1/00
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種利用波浪起伏壓差排吸海水的渦激振動抑制裝置及方法，裝置由支架和海水抽吸系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。支架用于將海水抽吸系統(tǒng)固定在海洋立管上，海水抽吸系統(tǒng)由八根沿海洋立管周向均布的附屬圓管組成，附屬圓管上部設(shè)有交錯分布的海水排吸孔，下部為氣體腔室，腔室內(nèi)充滿可壓縮氣體，腔室上部依次為圓盤形活塞和限位圓環(huán)，活塞可以在限位圓環(huán)下部空間自由地做上、下運(yùn)動。本裝置利用波浪起伏壓差誘使海水不斷地從附屬圓管吸入和排出，在繞流流量和動量不斷調(diào)整以及附屬圓管干擾流場的共同作用下，海洋立管的邊界層分離和旋渦脫落受到了干擾，實(shí)現(xiàn)了無能耗的渦激振動抑制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于海洋立管設(shè)施鋪設(shè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用波浪起伏壓差排吸海水的渦激振動抑制裝置及方法。

背景技術(shù)

海洋立管是開發(fā)海洋石油與天然氣的必要設(shè)備，是連接水下井口和海上平臺的關(guān)鍵通道，一旦海洋立管受損出現(xiàn)失效，不僅會造成油氣資源浪費(fèi)，還會對環(huán)境引起極大的破壞。在引起海洋立管失效的形式中，渦激振動一直是個不可忽略的因素：一方面渦激振動會引發(fā)海洋立管疲勞損傷，縮短使用壽命；另一方面海洋油氣深水開發(fā)所需要的海洋立管長徑比越來越大，渦激振動致使海洋立管失效的幾率也越來越大。

目前可將抑制渦激振動的方法分為兩類：主動控制和被動控制。主動控制措施通過引入外部能量擾動流場，控制管體旋渦脫落，以達(dá)到抑制振動的目的。常見的主動控制措施有：抽吸或噴射流體，敲擊管體表面、圓柱體的旋轉(zhuǎn)等。被動控制措施指改變柱體截面形狀或添加附屬繞流物體，控制旋渦的形成和發(fā)展過程。然而，面對復(fù)雜的海洋環(huán)境，現(xiàn)有的控制措施仍存在著一定的局限性，如只針對特定流向、只能在特定流速范圍內(nèi)工作等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的問題是針對當(dāng)前海洋立管渦激振動抑制裝置存在的不足，提出一種結(jié)合主動與被動控制優(yōu)點(diǎn)、無能耗的利用波浪起伏壓差排吸海水的渦激振動抑制裝置及方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種利用波浪起伏壓差排吸海水的渦激振動抑制裝置由支架和海水抽吸系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。支架由上、下兩個固定模塊組成，一個固定模塊包括兩個半圓環(huán)形內(nèi)套環(huán)、兩個半圓環(huán)形外套環(huán)和四根帶螺紋的內(nèi)外套環(huán)連接桿。內(nèi)套環(huán)通過螺栓連接固定在海洋立管上；四根內(nèi)外套環(huán)連接桿在內(nèi)套環(huán)上周向均布排列，無螺紋一端焊接在內(nèi)套環(huán)上；外套環(huán)表面在內(nèi)外套環(huán)連接桿軸線方向開有四個供內(nèi)外套環(huán)連接桿穿過的螺紋通孔，內(nèi)外套環(huán)連接桿帶螺紋一端穿過外套環(huán)上的螺紋通孔后由螺母連接固定；外套環(huán)周向均勻開設(shè)八個供附屬圓管上、下兩個端部插銷穿過的插孔。

海水抽吸系統(tǒng)由八根沿海洋立管周向均布的附屬圓管組成。每根附屬圓管上、下兩端都設(shè)有端部插銷，端部插銷可穿過外套環(huán)上的插孔將附屬圓管固定；附屬圓管上部布置有海水排吸孔，占整個附屬圓管高度的3/4；沿附屬圓管軸線方向布置有二十四組海水排吸孔，四個在同一水平面上沿附屬圓管周向均布的海水排吸孔為一組，相鄰兩組的海水排吸孔交錯分布；附屬圓管下部為氣體腔室，占整個附屬圓管高度的1/4；腔室內(nèi)充滿可壓縮氣體，氣體腔室上部依次為圓盤形的活塞和限位圓環(huán)，限位圓環(huán)固定在最下側(cè)海水排吸孔的底部，限制活塞向上運(yùn)動的空間，活塞可以在限位圓環(huán)下部空間自由地做上、下運(yùn)動。