[发明专利]一种非粘结柔性立管工型截面互锁抗压铠装层

说明书

本发明公开了一种非粘结柔性立管工型截面互锁抗压铠装层，属于柔性立管铠装层技术领域。它采用外工型材螺旋带和内工型材螺旋带相互嵌合缠绕而成，形成高铺设角度的互锁结构，其中内、外工型材截面形状均近似为工字型。外工型材截面包括径向腹板，与腹板两端相连的轴向侧翼板，沿内直角延伸而成的凸型齿结构；内工型材截面包括一轴向腹板，与腹板两端相连的径向侧翼板，沿轴向延伸而成的凸型齿结构。本发明中的内工型材螺旋带和外工型材螺旋带相互嵌合缠绕，可铺设于柔性立管内部护套层外壁能有效防止内外工型材间的分离和滑脱，同时能提高抗压铠装层抵抗径向内外压力的能力。因此，本发明在深海柔性立管抗压铠装层结构设计中能得到广泛地应用。

技术领域

本发明属于柔性立管铠装层技术领域，具体涉及一种非粘结柔性立管工型截面互锁抗压铠装层。

背景技术

海洋油气资源储量约占世界油气总量的30％-40％，随着陆地和近海油气资源的日益减少，深海油气资源的开发日益重要。钢制立管的生产建造、安装和维护周期长且费用高，并且容易受到复杂海况的影响。柔性立管具有抗腐蚀能力强、易于安装且可回收利用等优势，在深海油气资源开发领域得到了广泛的应用。由于我国深海油气资源开发技术储备不足，导致南海丰富的油气资源长期得不到有效开发，且周边国家大肆蚕食、掠夺我国南海资源。因此，提高我国深海油气资源装备的研发技术势在必行。

柔性立管分为粘结柔性立管和非粘结柔性立管，二者均由不同几何形状、材料特性的铺设层构成的多层复合结构。粘结柔性立管通过物理方法挤压成一体或采用化学工艺将各层进行粘合处理，相邻层间不能发生相互分离和相对滑移。非粘结柔性立管各层按照一定顺序进行精细装配，相邻层间无粘结甚至存在间隙，可发生相互分离和相对滑移，具有较大的轴向刚度和较低的弯曲刚度，被广泛应用于超深海油气资源开发中。

非粘结柔性立管主要由骨架层、抗压铠装层、抗拉铠装层、防摩擦层、内外部护套层等共同构成。其中，抗压铠装层为由Z型(或C型、T型)截面沿圆柱螺旋线缠绕而形成的自锁结构，其铺设角度接近90°，主要用于抵抗径向内外压力。同时，抗压铠装层可对内部护套层起到一定的保护作用。

公开号为CN103644399A的专利公开了一种复合软管梯形截面嵌合抗压铠装层，其特征在于：它包括两异型材，两个异型材均包括一钢条和一斜工字钢带，钢条的横截面呈等腰梯形，钢条的上底具有向上突起的梯形凸台、下底具有向下突起的梯形凸台，斜工字钢带由相平行的上翼板和下翼板，以及连接在上翼板和下翼板之间的倾斜腹板组成，且上翼板与腹板之间所夹锐角与钢条的底角相等，斜工字钢带的腹板长度与钢条的侧腰长度相当。钢条的顶角嵌入斜工字钢带的钝角凹槽内，同一侧的底角嵌入同一侧斜工字钢带的锐角凹槽内，构成异型材，将另一倒置的异型材的钢条嵌入正置的异型材的斜工字钢带内，两个异型材相互嵌合成环状缠绕在复合软管的内衬层外壁上。但该专利提出的方案不能有效防止内外工型材间的滑脱，从而实现互锁。

公开号为CN102927406A的专利公开了一种复合软管Z型截面抗压铠装层：采用异型材缠绕互锁形成，异型材的截面为Z型截面，该截面包括第一横梁、第二横梁，以及连接第一横梁和第二横梁的竖向梁；第一横梁包括第一上壁面和第一下壁面，第一上壁面上设置有凹槽，第一横梁的端部一体设置有一向下延伸的第一钩状结构；第二横梁包括第二上壁面和第二下壁面，第二横梁的端部一体设置有一向上延伸的第二钩状结构。第一横梁、第二横梁、竖向梁、第一钩状结构和第二钩状结构之间的连接处均为弧形连接角；异型材的钩状结构嵌于相邻异型材的钩状结构与竖向梁形成的凹陷区域内，相邻异型材互相咬合。该专利采用Z型截面，不能最大化的节约材料的使用，同时美观性也得不到保障。

本发明提出的抗压铠装层的内、外工型材截面均近似为工字型，相邻截面的内工型材和外工型材相互嵌合，实现了内工型材的凸型齿(外工型材的凸型齿)和对应外工型材的凹槽区(内工型材的凹槽区)间相互咬合，能有效防止内外工型材间的滑脱。

发明内容