一种一体化钢圆筒水下防护系统的安装方法
技术领域
本发明涉及海洋工程
技术领域
，具体涉及一种一体化钢圆筒水下防护系统的安装方法。背景技术
近些年，我国油气能源对外依存度逐年攀升，已接近70％，超过了60％的国际公认警戒线，国家能源安全形势严峻，加大油气资源的开发力度迫在眉睫。对于渤海受限区油气资源的开发，相关部门考虑通航和水下生产设施的安全，要求油气资源开采设施不得高于海床面。因此，海床下水下生产系统开发模式是盘活渤海受限区油气资源的有效方案。一体化钢圆筒水下防护系统是一种保护水下生产系统的有效方案，一体化钢圆筒水下防护系统的施工安装流程较为复杂，所需安装设备种类较多，包含振沉、吊装，挖泥等多种施工工艺，常规吊装方式无法满足钢圆筒防护系统的安装需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种一体化钢圆筒水下防护系统的安装方法。
本发明提供一种一体化钢圆筒水下防护系统的安装方法，包括以下步骤：
步骤S1：对海床面的原土层进行放坡开挖形成两侧带有斜坡的基坑；
步骤S2：将钢圆筒振沉基坑内至预定设计深度；
步骤S3：水下切割钢圆筒、拆除切割线以上的钢圆筒，并于钢圆筒一侧开槽；
步骤S4：开挖钢圆筒内部土体；
步骤S5：在钢圆筒内部铺设碎石层；
步骤S6：钻入隔水套管、安装采油树及水下设备，水下设备管线从钢圆筒开槽位置处穿出；
步骤S7：于钢圆筒的开槽位置处安装密封钢板；
步骤S8：将顶盖安装在钢圆筒上；
步骤S9：在钢圆筒外侧的周边回填碎石，直至回填的碎石与原海床面齐平。
优选地，所述步骤S6包括以下步骤：
进行钻井作业，向下钻入隔水套管，隔水套管向下依次穿过碎石层、原土层；
安置水下管汇、跨接管、电飞线、液飞线、海管、脐带缆、电缆，其中，海管在钢圆筒的筒壁之间通过法兰连接；
在隔水套管顶部安设采油树。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明公开了一种一体化钢圆筒水下防护系统的安装方法，包括以下步骤：对海床面的原土层进行放坡开挖，形成两侧带有斜坡的基坑，确保一体化钢圆筒水下防护系统安装完成时，基坑边坡依然处于稳定状态，基本无回淤或只有少量回淤，保障水下海管、脐带缆、电缆在钢圆筒位置处的安全对接；将大直径钢圆筒振沉至海床面下的预定设计深度；在水下切割拆除海床面以上的钢圆筒，使得入泥的钢圆筒顶部不超过原始海床面，在钢圆筒一侧进行水下切割开槽；开挖钢圆筒内部的原土至预定深度；在钢圆筒内部铺填碎石层，以便安装水下设备等；待水下设备安装完成后，在钢圆筒开槽位置处安装密封钢板，并盖上顶盖；在钢圆筒外侧的周边回填碎石，回填后碎石高度不高于原始海床面，有效防止钢圆筒周边形成海床冲刷和堆积。本发明公开的一体化钢圆筒水下防护系统的安装方法，具有安装快捷、高效、可靠性高等优点，对于渤海受限区油气资源的开发提供强有力的技术支撑，具备广泛的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的海床面放坡开挖的示意图；
图2为本发明实施例1提供的钢圆筒振沉的示意图；
图3为本发明实施例1提供的水下切割钢圆筒的示意图；
图4为本发明实施例1提供的钢圆筒内部原土开挖及铺设碎石层的示意图；
图5为本发明实施例1提供的安装采油树的示意图；
图6为本发明实施例1提供的安装水下设备的示意图；
图7为本发明实施例1提供的于钢圆筒上安装顶盖的示意图；
图8为本发明实施例1提供的在钢圆筒外侧周边回填碎石层的示意图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
实施例1提供了一种一体化钢圆筒水下防护系统的安装方法，具体包括以下步骤：
步骤S1：对海床面的原土层进行放坡开挖，形成两侧带有斜坡的基坑；
针对油气田所在场址，依据井口位置，结合水下井口与管汇等设备的布置方案，采用放坡的方式，使用挖泥船开挖海床表层的原土层形成基坑。其中，放坡比例取决于场地的工程地质条件，如图1所示，采用1：2的放坡比，以一体化钢圆筒水下防护系统安装完成时，基坑边坡依然处于稳定状态，基本无回淤或只有少量回淤，保障水下海管、脐带缆、电缆在钢圆筒位置处的安全对接；开挖深度约为2.5m至3m。
步骤S2：在基坑内将钢圆筒振沉至预定设计深度；
选用大直径钢圆筒，采用如十二锤等多锤联动振动装置，水上振沉，将大直径钢圆筒振沉至海床面下的预定深度，其中，振沉深度不可低于预定的深度，如图2所示。
步骤S3：水下切割钢圆筒、拆除切割线以上的钢圆筒，并于钢圆筒一侧开槽；
参考图3，在水下切割海床面以上的钢圆筒，切割深度至海床面下0.5m以内，切割过程中要尽可能保证切割后钢圆筒顶面的水平度；
钢圆筒切割完成后，拆除切割线以上的钢圆筒，使得入泥的钢圆筒顶部略低于原始海床面；
将钢圆筒一侧进行水下切割开槽，开槽深度约2.5m，以便安装海管、脐带缆和电缆等。
步骤S4：开挖钢圆筒内部土体；
采用挖泥船和吸泥泵开挖钢圆筒内部的原土层，直至将钢圆筒内部原土层挖至预定深度；该预定深度需要根据具体工程要求而确定。
步骤S5：在钢圆筒内部铺设碎石层；
参考图4，采用定向导向筒的方式在钢圆筒内部铺设一层碎石形成碎石层，厚度约1m，碎石粒径不超过5cm。
步骤S6：钻入隔水套管、安装采油树及水下设备，水下管缆从钢圆筒开槽位置处穿出；
进行钻井作业，向下钻入隔水套管，隔水套管向下依次穿过碎石层、原土层；
在隔水套管顶部安设采油树，如图5所示
安置水下管汇、跨接管、电飞线、液飞线、海管、脐带缆、电缆等管线，其中，海管在钢圆筒的筒壁之间通过法兰连接；
步骤S7：于钢圆筒的开槽位置处安装密封钢板；
在钢圆筒的开槽位置处安装密封钢板，以实现水下密封，如图6所示；
步骤S8：将顶盖安装在钢圆筒上；
通过吊装方式将顶盖安装在钢圆筒上，且使顶层不高于原始海床面，见图7；
步骤S9：在钢圆筒外侧的周边回填碎石，直至回填的碎石与原海床面齐平。
海床面开挖后形成基坑，对于钢圆筒外侧形成的基坑，选用碎石作为回填材料，对钢圆筒外侧的海床面外开挖的基坑进行回填，直至回填的碎石与原海床面齐平，以此恢复海床高度并保护一体化钢圆筒水下防护系统，见图8。
其中，一体化钢圆筒水下防护系统包括：钢圆筒、原土层、碎石层、密封钢板、钢圆筒顶盖和钢圆筒外部回填的碎石。
钢圆筒为大直径钢圆筒，所述钢圆筒内部有原土层，碎石层铺设于原土层上，所述采油树和所述水下设备设置于所述碎石层上，所述隔水套管的顶端与所述采油树连通，所述隔水套管的下端伸出向下依次穿过所述碎石层、原土层，所述采油树和所述水下设备之间通过管线连接；
顶盖设于钢圆筒的顶端。
钢圆筒一侧开槽，钢圆筒的开槽位置处安设钢板。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
