[发明专利]柔性管子和用于其的耦合器

说明书

技术领域

本发明涉及用于高压力或高压力/高温度应用的柔性管子或软管，并且特别地，虽然不是排他地，涉及在管子或软管和金属耦合构件之间的密封的连接部的构建。在本发明的一个实施方案中，加强工具被结合入柔性管子或软管的内衬垫中。本发明的柔性管子或软管主要地意图适合于烃类液体或气体和/或水的运输。还公开了用于制造具有上文提到的特征的柔性管子或软管的方法。虽然术语“管子”和“软管”在本发明的公开内容全文中被大体上同步地使用，但是管子可以被理解为是比软管相对地较不柔性的，如果上下文如此允许的话。

发明背景

柔性管子或软管在油气开采的领域中在在岸和离岸应用二者中使用，主要地用于流体和气体的运输。术语“柔性”将被理解为排除实质上刚性的构造，例如钢管子。柔性管子或软管典型地被用于把被加压的高温度原油和气体从基于海床的井口运输至浮式平台或处理设施。然而，它们同样地适合于携带宽的范围的目的在于增强或保持生产量的注射或服务流体。因此，柔性管子软管被暴露于内部和外部压力和温度二者的宽的变化。

典型的管子或软管压力和温度额定值在例如美国石油组织(API)标准7K，第5版，2010年6月，名称为‘Drilling and Well Servicing Equipment’中公开(见段落9.6.1、9.6.3.1和表格9)。另外的关于在柔性管子或软管(典型地具有3和更高的直径)中经历的压力和/或温度条件的指导可以在API标准，16C(见表格3.4.1、3.4.2、3.4.3和3.5.2.1)，OCIMF，17J和17K中找到。在中等直径软管中压力额定值将典型地是几百bar(例如具有10至超过100MPa的数量级)，并且将随着增加的软管直径减少。柔性管子或软管必须能够抵抗约-40℃至+132℃的典型的温度条件，取决于应用。

柔性管子可以被分割为两个类别：粘合的和非粘合的。非粘合的柔性管子典型地包括多个金属防护层和聚合物抗磨损/抗摩擦层，由此在至少两个毗邻的层之间的一定程度的相对滑移是可能的。即使当一个层被内嵌在另一个内时，非粘合的特征也可能被简单的拉拔试验表明，例如将钢索加强层从其围绕的聚合物基质拉拔出来的拉拔试验。该试验是基于‘Standard Test Method for Rubber Property-Adhesion to Steel Cord’(ASTMD 2229-85)’的适应性修改的版本。

普遍地用于与非粘合的管子相似的应用的范围的粘合的管子排除毗邻的层之间的任何滑移。粘合的管子采用内弹性体的或热塑性衬垫管子，其有时被在底层的金属骨架上挤出或被结合到底层的金属骨架并且被防护层围绕。整个的管子可以被认为是被粘合的(涂覆黄铜的或镀锌的)金属线缆或丝和弹性体层的复合物，如下文提到的，可能包括热塑性内衬垫层。粘合的管子被测试以确保它们能够抵抗快速的气体减压事件，快速的气体减压事件可能导致在它们的最内的层中的起泡现象。粘合的柔性管子类型可以被用作柔性的升管、装载软管或用于开采的软管(旋转软管、扼流和节流软管、泥和水泥软管)。

为了避免液体和气体渗透损失，热塑性管子或具有热塑性内衬垫的管子经常地被采用从而增强其的总体的密封能力。然而，某些流体或气体可以是非常侵蚀性的并且导致某些聚合物或塑料衬垫的快速的降解，特别是在较高的温度。为了解决该问题，已知的是采用在管子和/或其的内衬垫(如果存在的话)内的更化学地惰性的聚合物类型，例如交联聚乙烯(PEX)、聚酰胺11/12(PA11/PA12)、乙烯四氟乙烯(ETFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)或聚醚醚酮(PEEK)。虽然这些工程聚合物提供在耐热性、酸性腐蚀抵抗性、抗裂化行为、低气体/液体渗透性等等的方面的许多优点，但是它们已知是在确保与软管耦合器的良好的品质的密封(即管子至管子或管子至端部接头连接)上较不有效的。经常地，这些衬垫被内(不锈钢)骨架加强。

为了确保管子或其的内衬垫和耦合器之间的可靠的密封(即管子至管子或管子至端部接头连接)，所有的‘泄漏路径’必须被消除。泄漏路径是任何允许被加压的流体或气体与更低压力状态均衡化的路径。在管子构造内在毗邻的层或材料之间的织物、气穴(air pocket)、防护线缆或任何连续的粘合失效均可以导致这样的‘泄漏路径’，导致局部化的气体/液体积聚，导致起泡以及，最终地，柔性管子的失效。安全的并且有效的密封是对于高压力高温度的粘合的管子的基本的安全性要求。据发明人所知，粘合的软管的所有的制造商迄今已经采用基于弹性体的密封化合物，例如在GB2329439B(Antal等人)中公开的那个。