[发明专利]柔性管体和生产柔性管体的方法有效

专利信息
申请号: 201280070932.2 申请日: 2012-11-12
公开(公告)号: CN104254724A 公开(公告)日: 2014-12-31
发明(设计)人: R.A.克莱门茨 申请(专利权)人: 韦尔斯特里姆国际有限公司
主分类号: F16L11/08 分类号: F16L11/08
代理公司: 中国专利代理(香港)有限公司 72001 代理人: 周心志;谭祐祥
地址: 英国纽*** 国省代码: 英国;GB
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摘要:
搜索关键词: 柔性 生产 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种柔性管体和生产柔性管体的方法。本发明尤其但不唯一地涉及一种具有压力防护层的柔性管体,其包括一对具有协作的横截面轮廓的螺旋形缠绕的条带元件。

背景技术

传统上利用柔性管道将生产流体(例如油和/或气体和/或水)从一个位置运输至另一位置。柔性管道在连接海底位置(其可能在水下深达1000米或更深处)至海平面位置时特别有用。管道可具有通常高达大约0.6米的内径。柔性管道通常以柔性管体和一个或多个末端接头配件的组件形式而形成。管体通常以分层材料的组合形式而形成,其形成了包含压力的导管。管道结构容许大的偏转,而不会引起弯曲应力,弯曲应力会损害管道在其寿命内的功能。管体通常以组合结构的形式建成,其包括金属层和聚合物层。

在许多已知的柔性管道设计中,管体包括一个或多个压力防护层。这种层上的主要载荷是由于径向力形成的。压力防护层时常具有特定的横截面轮廓,以便互锁,从而能够保持和吸收由于管道上的外部或内部压力而引起的径向力。缠绕线的横截面轮廓有时被称为抗压力轮廓,其因而防止管道由于压力而坍塌或破裂。当压力防护层由螺旋形缠绕的线所形成的环状构件形成时,来自管道上的外部或内部压力的径向力造成环状构件膨胀或收缩,从而在线上形成拉伸载荷。

非结合的柔性管道已经用于深水(小于3,300英尺(1,005.84米))和超深水(大于3,300英尺)的研究。对于石油日益增长的需求导致开采发生在更大且更深的地方,在这些地方,环境因素更为极端。例如在这种深水和超深水环境中,洋床温度增加了将生产流体冷却至可能导致管道堵塞的温度的风险。增加的深度还增加了与必须操作柔性管道所处的环境相关联的压力。结果增加了对来自柔性管体层的高性能水平的需求。

柔性管道还可用于浅水应用(例如小于500米左右的深度),或甚至用于海滨(陆上)的应用。

一种改善载荷响应和因而防护层的性能的途径是由更厚且更强并因而更坚固的材料制造层。例如,对于压力防护层,由更厚的材料制造线导致强度恰当地提高,其中层时常由缠绕的线形成,且层中相邻的线圈(winding)互锁。然而随着更多材料的使用,柔性管道的重量增加。最终,柔性管道的重量可能变成使用柔性管道时的限制因素。另外,利用越来越厚的材料制造柔性管道明显地增加了材料成本,这也是一个缺点。

EP1141606、US6,739,355、US6,283,161、US6,065,501、WO2008/023110、EP1135623和EP1395769公开了具有缠绕的线用于压力防护层的柔性管体,线具有各种横截面轮廓。

另外,当利用互锁的线圈来形成防护层时,线圈通常具有一定的自由度,以便在轴向方向(即沿着同轴的平面)相对于相邻线圈而移动。因为层在使用过程中发生弯曲,所以已经知晓的是相邻层的聚合物材料(例如聚合物屏障层)会蠕爬到相邻线圈之间的间隙中。这能导致在蠕爬的聚合物材料填充间隙情况下的线圈“锁定”情形,并且防护层的线圈不能再在轴向方向上移动,并被阻止弯曲。这将可能导致防护线的疲劳损坏。

发明内容

本发明的一个目的是至少部分地减轻上述问题。

本发明的实施例的一个目的是提供一种柔性管体,其同已知的设计相比具有改进的抗压强度。

本发明的实施例的一个目的是提供一种具有压力防护层的柔性管体,压力防护层不易于发生线圈的“锁定”。

根据本发明的第一方面,提供了一种柔性管体,其包括:

层,其包括第一伸长的条带元件和另一伸长的条带元件,第一条带元件和另一条带元件交替地以螺旋形方式进行缠绕,使得每个第一条带元件线圈位于另一条带元件线圈之间,

第一条带元件具有横截面轮廓,其包括从径向内部边缘延伸至径向外部边缘的中心体以及从中心体沿着径向内部边缘向外延伸的第一侧叶和另一侧叶,

另一条带元件具有横截面轮廓,其包括从径向内部边缘延伸至径向外部边缘的中心体以及从中心体沿着径向外部边缘向外延伸的第一侧叶和另一侧叶,

其中另一条带元件的中心体的第一侧壁部分与第一条带元件的第一侧叶或另一侧叶的其中一个侧叶设置成处于连续的滑动接触。

根据本发明的第二方面,提供了一种制造柔性管体的方法,其包括:

提供层,其包括第一伸长的条带元件和另一伸长的条带元件,包括将第一条带元件和另一条带元件交替地以螺旋形方式进行缠绕,使得每个第一条带元件线圈位于另一条带元件线圈之间,

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