[发明专利]立管管夹

说明书

技术领域

本发明涉及由几个部分组成的立管管夹，该管夹设计用来携带多个液体管道，使液体管道与镀钢的立管表面平行并保持一定距离，其中该立管是设计部署在海中以用于连接海床上井口与海上的舰船。该立管管夹设计用来增加摩擦，使得其不会与表面镀钢的立管发生相对转动，从而固定将立管管夹固定在立管上，并在该立管管夹上设置有多个管道鞍以用于携带相应的液体管道。

较为典型地，该立管可以用作钻杆立管，也就是说，该立管可用于引导钻柱通过该立管在可控制的方向上向下运动，进而通过海床上的防喷器和采油树，进一步进入海床构造下钻出一个石油或天然气井。

该立管的周围依次地附着多个小的钢管。这些钢管具有不同的尺寸，并用于传输不同种类的液体。所述液体可以用于海床上的采油树和防喷器上以执行某种特定的功能。一般情况下，钢管中两根最大的管道为“阻流和压井”管道。在紧急情况下压井管可通过激活一个剪切力以关闭相应设备来关闭一个井。阻流管可以用于控制/调整井内的压力。另外，“增压管”以及液压管可以用于操作阀门和关闭千斤顶。

一般情形下，立管由具有一定长度的管道组装而成的，在这里以22米长度为例。在立管上具有各个组成管道对接的地方，通过卡口式联结器的方式端对端地对接在一起，该联结器具有较高的整体性，能够抵抗一定的压力和防止液体泄漏。尽管如此，在某种程度上，这些联结器是另外沿径向地附加到立管上的，从而使得这些小钢管需要被设置在远离位于立管表面的一定距离处。而这些是由管道鞍决定的，管道鞍规定了小钢管与立管表面之间的距离。典型地，沿立管纵向的立管管夹之间的一个距离是2-3米。

这些小钢管中引起的具体的问题是，这些小钢管总是在一较大压力下不断地进行加压和卸压的动作交替，例如，300巴的压强下。在逐渐加压的过程中，将产生巨大的轴向推力，该轴向推力尝试使小的液体管道膨胀。例如，外径为75mm的液体管道可以具有仅为25mm的内径。这种现象进而会对立管管夹产生巨大的扭力，在与立管表面分离的管道鞍处，该扭力的扭矩会被进一步放大。

现有由钢材制成的立管管夹具有下述问题：在上述情形下，立管管夹会围绕立管转动，进而导致立管管夹逐点地持久地发生形变。参见图1，该图描述了这种现象。然而，通过对立管的表面进行处理并未使得这种情况得到好转，例如通过在立管的表面镀上一层防腐蚀的保护层，如进行环氧处理、涂以瓷釉或涂漆等。因此，应注意，最重要的是不应在上述保护层上设置有洞，或在组装过程中或上述提到的转动过程中出现有洞，这样会使得海水进入从而腐蚀金属立管。另外，保护层会使得立管表面更加光滑，即，在立管管夹和立管之间的摩擦力会变得更小。

发明内容

本发明的一个主要目的在于提供一种解决方案，以增加立管管夹和立管表面之间的摩擦。

这通过以下方式取得：与在上述介绍性的立管管夹不同的是，本发明实施例中的立管管夹具有一个内邻接面，所述内邻接面由纤维增强型复合材料制成，所述纤维增强型材料被配置用来辅助与镀有涂层的立管表面的接触，从而经受住与镀有涂层的立管表面的接触，另外，立管管夹由圆周形的张力控件装置捆绑。应注意复合材料中具有树脂基体，一般情况下，所述树脂基体为复合材料的组合物，以用于与立管的表面进行接合，而纤维装甲被直接地设置在接合内表面。

可以认为，这些有益的摩擦是由于装甲或增强型复合材料的E模块获得的，其中，增强型复合材料E模块的摩擦应力为10GPa(GigaPascal)，而钢材E模块的摩擦应力大约为210GPa。对于本发明的技术常识来说，E模块反映的是一种材料中压力与张力之间的关系。

另外，也可以认为圆周形的张力控件装置符合图7和图8中独立讨论的理论。

在本发明实施例的第一方面，一个更加详细的实施例被描述，其中，立管管夹由一个金属制成的主件和一个由纤维增强型复合材料制成的基件组成，该基件在主件与管夹之间提供了一个了内衬。

在本发明实施例的第二方面，提供了一个优选实施例，为了减少立管管夹的重量，立管管夹可以由一个由纤维装甲复合材料制成的主件和一个同样由纤维装甲复合材料制成的基件组成，其中基件在主件与管夹之间提供了一个内衬。该实施例特别地适合于当为了接近更深处的流体，且重量成为一个影响因素时。但这并不用以限制本发明。

优选地，所述纤维装甲复合材料制成的内衬的厚度大约可以为2-4mm，优选地为3mm。

在本发明实施例的第三方面，立管管夹的每个部分可以由一个片或多个相同片组成，具体地由纤维装甲复合材料制成的一个片或多个相同片组成，这意味着可能会省略掉前述内衬，但这在某些情形下也是可以的。