[发明专利]软管接头和相关软管

说明书

技术领域

本发明涉及流体输送软管接头，软管具有至少一个管状包覆层和至少一个相对于管状包覆层布置在外侧的抗拉铠装层，抗拉铠装层具有多个丝状铠装元件，接头具有：

－每个铠装元件的多个端部段，

－端部拱形件和固定在端部拱形件上的盖罩，端部拱形件和盖罩之间限定用于接纳端部段的腔室，

－至少一个用于紧固每个铠装层的紧固支座，紧固支座沿软管轴线相对于端部拱形件和/或相对于盖罩固定安装。

特别是，软管是无约束(“unbonded”)型软管，用于穿过如海、洋、湖或河这样的水域输送碳氢化合物。

背景技术

这种软管例如根据美国石油学会制定的标准文献API 17J(Specification for Unbonded Flexible Pipe:用于无约束软管的技术规格)和API RP 17B(Recommended Practice for Flexible Pipe:用于软管的推荐实施方法)制成。

软管一般由一组同心叠置层形成。软管被视为本发明意义上的“无约束”软管，因为软管的至少一层适于在软管弯曲时相对于相邻层纵向移动。特别是，无约束软管是没有连接形成软管各层的粘结材料的管。

软管一般穿过水域布置在水底装置与水面装置之间，所述水底装置用于采集在水域底部开采的流体，所述水面装置是浮动的或固定的，用于收集并分配流体。水面装置可以是半潜式平台、FPSO或其他浮动装置。

在一些情况下，为了开采深水域中的流体，软管的长度大于800米。软管端部具有接头，接头用于连接水底装置、连接水面装置及进行中间连接。

这些软管经受很大的轴向拉力，当软管布置的水域很深时尤其如此。

在这种情况下，使软管与水面装置连接的上部接头必须承接很大的轴向张力，轴向张力可能达到数百吨。这些拉力由沿软管延伸的抗拉铠装层(couches d'armures de traction)被传送到接头。

轴向张力不仅具有高平均值，而且也在波涛或涌浪引起的水域扰动作用下、根据水面装置和软管的竖直运动存在持久变化。

轴向张力变化可达数十吨，且在软管使用寿命期间一直存在。因此，在20年中，周期数量可达多于2千万次。

因此，必须确保抗拉铠装层与接头主体之间特别坚固的固定。

为此，在公知的接头中，铠装件的紧固一般由铠装丝与浇铸在由拱形件和盖罩限定的腔室中的环氧树脂之间的摩擦加以确保。

另外，与铠装丝的螺旋轨迹有关的绞盘效应也有助于紧固铠装件，相对于通常长度上铠装丝螺旋的直径，改变在接头中的铠装丝形成的螺旋的直径，例如沿上行锥体逐渐增大该直径、然后沿下行锥体使直径减小，即可增大这种效应。

此外，钩状变形或波状变形或扭绞变形可形成于每根铠装丝的端部，以被接合到环氧树脂中，从而实现对抗所施加张力的机械锁定。这些变形触发产生绞盘效应所需的作用力。

有时，随着时间的推移，抗拉铠装件的紧固会变得疲劳失效。

特别是，这种失效出现在形成铠装件的丝已严重变形的波状变形处。

为了解决这个问题，WO 2004/051131提出一种前述类型的接头，其中，铠装丝以螺旋的方式离开软管轴线，以插入端部支座中，所述端部支座的直径大于在通常长度的软管中铠装丝所限定的壳体的直径。

此外，每根铠装丝的端部插入支座中所限定的斜槽中，通过穿过铠装丝插置楔子以局部增大其直径来使铠装丝端部固定在所述斜槽中。

然后，树脂被浇铸在斜槽中，以完全固定铠装丝端部，使之避免任何自由度。

这种接头不完全令人满意。在铠装丝厚度中插入楔子来固定铠装丝以及对铠装丝端部的完全固定可能会在每根铠装丝的前端部处产生疲劳失效。

相对于通常长度上的直径来说，失效也可能在铠装件分离区域处出现在后部分中，另外该后部分在安装时由于安置接头所需的铠装件弯折而脆化。

发明内容

因此，本发明旨在获得一种软管接头，其能有效承接轴向张力，其中，疲劳失效的危险尤其在铠装件端部段中大为减小，而其组装简单。

为此，本发明旨在一种前述类型的接头，其特征在于，每个端部段通过枢接或球窝接合被紧固在紧固支座上。

根据本发明的接头可具有单独地或根据任何技术上可行的组合考虑的以下一个或多个特征：

－每个铠装层的铠装元件的端部段限定圆柱形壳体，圆柱形壳体的直径在接头的整个长度上基本恒定；

－接纳腔室没有埋置端部段的填料；