[发明专利]挠性管接头用压力隔离系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种挠性管接头，所述挠性管接头具有：延伸管，自壳体上延伸；以及至少一个环形弹性挠曲元件，用于将所述延伸管安装到所述壳体上，以允许所述延伸管相对于所述壳体产生角位移。

背景技术

使用具有将延伸管安装至壳体上的环形弹性挠曲元件的挠性接头来减少在浮式海上设施和自所述浮式海上设施上垂下的立管及链束之间由于运动产生的应力。典型地，所述挠性元件包括由金属或其它刚性材料制成的交错球形垫片以及弹性材料层。这种挠性元件在支撑与所述挠性元件的尺寸成比例的轴向拉伸的同时能提供在±15度或以上的自由角位移。典型地，所述挠性元件的尺寸被选定为能够应对作用到所述立管或链束上的预期载荷；而且，为了处理各种标准尺寸的立管或链束，已制造并存储了各种尺寸的挠性元件。

立管用于将从海底将采出液向上传送至海上浮船，且用于将所述采出液从所述船上传送到一条或多条输出管路中。由立管施加到挠性元件上的载荷典型地包括立管中的张力、立管的角位移及旋转、采出液内压、以及来自采出液的温升。由此，采出液内压以及来自采出液的温升可能使得立管用的挠性元件的选择要比链束用挠性元件的选择更难。

针对各种应用场合，挠性接头已在共同的壳体中结合了多个挠性元件。例如，一种立管用的双端挠性接头具有：第一挠性元件，其位于壳体中，用于将第一延伸管安装到壳体上；以及第二挠性元件，其位于壳体中，用于将第二延伸管安装到壳体上。两个延伸管自所述 共同的壳体上沿相反方向延伸。在这种方式下，与具有单个挠性元件的单端挠性接头所容许的角位移相比，所述双端挠性接头能适应两倍的所述角位移。所述角位移在所述双端挠性管接头中的两个挠性元件之间被分担，但是所述两个挠性元件中的每一个承载相同的所述立管的全张力。这种双端挠性管的例子可参见Herbert等人于1972年8月1日被核准的美国专利US 3,680,895、Herbert等人于1978年1月17日被核准的美国专利US 4,068,864(见图4)、以及Whightsil，Sr.等人于1992年7月28日被核准的美国专利US 5,133,578中。

所述挠性管接头在共同的壳体中结合多个挠性元件使得两个挠性元件均经历相同的角位移，而这两个挠性元件中仅有一个将拉伸载荷承载到挠性管接头上。这种结构可以减少采出液作用到各个挠性元件上的压力；且既提供主密封机构又提供后备密封机构，以将容纳所述管接头中的加压采出液。然而，这些概念下的所述挠性元件需要针对合适的功能而预压缩，这实际上减少了挠性元件的可使用寿命。由此，这些设计使得所述两个挠性元件不能得到有效的使用来不仅承载轴向载荷于所述管上而且密闭所述压力。这种挠性管接头的例子可参见Schwemmer的于1980年1月15日被核准的美国专利US4,183,556、Ohrt的于1978年1月17日被核准的美国专利US4,068,868、Peppel等人的于1988年11月15日被核准的美国专利US4,784,410、以及Peppel等人的于1991年1月15日被核准的美国专利US 4,984,827中。

Lamy等人的于1983年11月23日被核准的美国专利US4,416,473中批露了一种管接头，其在共同的壳体内具有两个挠性元件且具有作用在所述两个挠性元件上的不同水平的轴向预压缩。所述两个挠性元件布置在共同旋转中心的相对侧。所述管接头具有形成球形支承的法兰和箍，以允许角位移但防止在轴向压缩作用下的相对移动(Lamy专利的第5栏第2-8行)。直径较大的一个挠性元件接纳轴向拉伸载荷。直径较小的另一个挠性元件设计成只是确保所述液体在所述管内的密封(Lamy专利的第5栏第16-34行)。所需的轴向预应力 通过向上拉拽螺栓来更紧密地关闭圆柱开口的间隙而作用到所述直径较小的挠性元件上(Lamy专利的第6栏第30-46行)。

发明内容

为了应对挠性管接头内的高流体压力，期望所述挠性管接头包括：至少一个主弹挠性元件，用于应对作用在所述管接头上的轴向载荷；以及至少一个副弹挠性元件，特别设计成用于控制所述挠性管接头内的流体压力并减少或消除作用到所述主挠性元件上的流体压力。通过减少或消除作用到所述主挠性元件上的流体压力，所述主挠性元件的尺寸可缩减且其寿命可延长。然而，所述主挠性元件尺寸上的缩减不应要求为了容置所述副弹挠性元件而显著增加所述挠性接头的整体尺寸。由此，希望提供更紧凑的副挠性元件来最适于特定的挠性管接头构型。