一种输油管线水底穿越稳管方法

摘要

本发明提供一种输油管线水底穿越稳管方法，特别是适用于机动管线的稳管方法，即将输油管与配重管绑定后沉入水底。输油管与配重管管径相同、管材相同、连接方式相同，互为备用。所述配重管单位管长的质量根据输油管单位管长静水浮力、动水浮力、水平推力，以及安全系数和管壁与河床的摩擦因数确定。本发明所提供的方法，不需要另外配备稳管器材，成本低廉。输油管与配重管在岸边捆绑，一并铺设与撤收，施工简便，具较高的实用性。

权利要求

1.一种输油管线水底穿越稳管方法，其特征在于：将穿越水底的输油管与配重管绑定，配重时，首先确定所述输油管单位管长最小配重量，按下述步骤确定：

1). 确定输油管单位管长的浮力： ，式中，F1—输油管单位管长静水浮力， ρ—水的密度，g—重力加速度，d—管子的外径；

，式中，F2—输油管单位管长所受的动水浮力， D1—单位管长在竖直方向的投影面积， vD—河底流速， Cl—上抬因数；

2). 确定输油管单位管长的水平推力：

，式中，F3—输油管单位管长的水平推力， Cd—阻力因数，D—单位管长在水流方向的投影面积；

3). 确定输油管单位管长最小配重量： ，式中，wYZ—单位管长最小配重量，K—稳管的安全系数，取值为1.1～1.3，W—包含油料的输油管的单位管长重量，μ—管壁与河床的摩擦因数；

4).根据步骤3)的结果，所述配重管单位管长的质量大于输油管单位管长最小配重量wYZ。

2.根据权利要求1所述的一种输油管线水底穿越稳管方法，其特征在于：采用一根与输油管口径相同、管材相同且充水的、质量大于输油管单位管长最小配重量wYZ的配重管与输油管并排绑定实施水底穿越稳管。

3.根据权利要求1所述的一种输油管线水底穿越稳管方法，其特征在于：采用两根与输油管口径相同、管材相同且充水的、质量大于输油管单位管长最小配重量wYZ的配重管与输油管叠放并绑定实施水底穿越稳管。

说明书

一种输油管线水底穿越稳管方法

技术领域

[0001] 本发明涉及输油管水底穿越的稳管技术，特别是一种针对穿越水底的机动管线的稳管方法。

背景技术

[0002] 当流速达到一定程度时，穿越动水的输油管道必须施加压载以保证管线在水底的稳定状态，防止其上浮或者被推动。目前，针对固定管线的稳管方法较多，但对于机动输油管的稳管方法还处于空白。由于机动管线在结构和连接方式上与固定管线有较大差别，且需要撤收再利用。因此现有的稳管技术无法满足机动管线的要求。

发明内容

[0003] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种通过计算确定配重管质量，并将所述配重管绑定在机动输油管上的稳管方法。

[0004] 为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，即一种输油管线水底穿越稳管方法，其特征在于：将穿越水底的输油管与配重管绑定，配重时，首先确定所述配重管单位管长的质量，按下述方法确定：

[0005] 1).确定输油管单位管长的浮力： 式中，F1-输油管单位管长静水浮力，ρ-水的密度，g-重力加速度，d-管子的外径；

[0006] 式中，F2-输油管单位管长所受的动水浮力，D1-单位管长在竖直方向的投影面积，vD-河底流速，Cl-上抬因数；

[0007] 2).确定输油管单位管长的水平推力：

[0008] 式中，F3-输油管单位管长的水平推力，Cd-阻力因数，D-单位管长在水流方向的投影面积；

[0009] 3).确定输油管单位管长最小配重量： 式中，wYZ-单位管长的配重量，K-稳管的安全系数，取值为1.1～1.3，W-包含油料的输油管的单位管长重量，μ-管壁与河床的摩擦因数；

[0010] 4).根据步骤3)的结果，所述配重管单位管长的质量大于输油管单位管长的配重量wYZ。

[0011] 本发明由于上述步骤，其优点是：应用本发明提供的稳管方法，提高了机动管线对流速的适应能力，使得机动管线能稳固可靠地穿越流速较快的水域。本发明所提供的方法，不需要另外配备稳管器材，成本低廉。稳管措施与铺输油管作业同步进行，施工简便。作为压载的配重管与输油管可以互为备用，提高了实用性。

附图说明

[0012] 本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明。

[0013] 图1为三根管线并联叠放捆绑示意图；

[0014] 图2为三根管线并联平铺捆绑示意图；

[0015] 图3为两根管线并联捆绑示意图。

具体实施方式

[0016] 下面结合实施例对本发明作进一步说明：

[0017] 本发明所公开的一种输油管线水底穿越稳管方法，其特征在于：将穿越水底的输油管与配重管绑定，配重时，首先确定所述配重管单位管长的质量，按下述方法确定：

[0018] 1).确定输油管单位管长的浮力： 式中，F1-输油管单位管长静水浮力，ρ-水的密度，g-重力加速度，d-管子的外径；

[0019] 式中，F2-输油管单位管长所受的动水浮力，Cl-上抬因数，D1-单位管长在竖直方向的投影面积，vD-河底流速；

[0020] 2).确定输油管单位管长的水平推力：

[0021] 式中，F3-输油管单位管长的水平推力，Cd-阻力因数，D-单位管长在水流方向的投影面积；

[0022] 3).确定输油管单位管长最小配重量： 式中，wYZ-单位管长的配重量，K-稳管的安全系数，取值为1.1～1.3，W-包含油料的输油管的单位管长重量，μ-管壁与河床的摩擦因数；

[0023] 4).根据步骤3)的结果，所述配重管单位管长的质量大于输油管单位管长的配重量wYZ。

[0024] 在实施例中，采用一根与输油管口径相同、管材相同且充水的、质量大于输油管单位管长的配重量wYZ的配重管与输油管并排绑定实施水底穿越稳管。

[0025] 在实施例中，可以采用两根与输油管口径相同、管材相同且充水的、质量大于输油管单位管长的配重量wYZ的配重管与输油管叠放并绑定实施水底穿越稳管。

[0026] 为检验本发明的技术效果，将相关参数代入步骤1～3所述的公式中，可得到未加*配重管时，输油管在水底所能承受的临界流速vD，即：

[0027]

[0028] 式中，ρ1-管线中输送的介质的密度，G*-空管时单位管长重量；

[0029] 采用本发明提供的配重方法后，输油管及其配重管所能承受的极限流速(请补充加配重管后计算极限流速的公式)

[0030] 两根管线并联捆绑形式下：

[0031]

[0032] 三根管线并联平铺捆绑形式下：

[0033]

[0034] 三根管线并联叠放捆绑形式下：

[0035]

[0036] 根据上述检验方法，实施例1～3比较了不同管线加载配重管前后所能承受的极限河底流速vD。由于实践中河底流速不易测量，根据河面流速是河底流速的1.74倍，可同时计算河面流速vB进行比较，也可以通过该方法确定输油管是否需要加载配重管。

[0037] 在实施例中，K＝1.1，方案1是采用一根输油管与一跟配重管并联；方案2是采用三根管线平铺；方案3采用三根管线叠放。所述流速的单位均为m/s。

[0038] 实施例1：

[0039] 采用DN150Y承插式管线输送：

[0040] 表1DN150Y承插式管线的基本参数及单位长度上的受力

[0041]

[0042] 表2DN150Y承插式管线单位长度管线充满介质时的总重量

[0043]

[0044] 表3不施加压载时管线能够承受的最大流速

[0045]

[0046] 表4采用稳管方法下管线能承受的极限流速

[0047]

[0048] 实施例2：

[0049] 采用DN150G承插式管线输送：

[0050] 表5DN150G承插式管线的基本参数及单位长度上的受力

[0051]

[0052] 表6DN150G承插管线单位长度管线充满介质时的总重量

[0053]

[0054] 表7不施加压载时管线能够承受的最大流速

[0055]

[0056] 表8采用稳管方法下管线能承受的极限流速

[0057]

[0058] 实施例3：

[0059] 采用DN100槽头管线输送：

[0060] 表9DN100槽头管线的基本参数及单位长度上的受力

[0061]

[0062] 表10DN100槽头管线单位长度管线充满介质时的总重量

[0063]

[0064] 表11不施加压载时管线能够承受的最大流速

[0065]

[0066] 表12采用稳管方法下管线能承受的极限流速

[0067]

[0068] 实施例4：

[0069] 采用外径d为152mm、内径为2.6mm、单位管长在竖直方向的投影面积为D1为2 3
0.152m 的输油管输送密度为820kg/m 的柴油；所述输油管单位长度质量含所输油品为
24.9kg；测定上抬因数C1为0.6、河底最大流速vD为0.7m/s、阻力因数Cd为0.8；采用稳管的安全系数K为1.1、管壁与河床的摩擦因数μ为0.5，确定输油管单位管长最小配重量为wYZ为41.7N/m。

[0070] 采用单位长度质量大于wYZ的配重管与输油管绑定。为保证所述配重管的单位长度质量大于wYZ，可采用多根配重管和/或管内充水的方式增加配重量。

[0071] 本发明的优点是毋庸置疑的。对照表3与表4、表7与表8、表11与表12，采用本发明所提供的稳管方法后，管线能承受的极限流速均有所提高。在DN150G管线输送汽油时，在三种稳管方案下，其能够适应的最大临界流速分别提高了59％、98％、94％。极大的扩展了机动管线的环境适应性。