[发明专利]用于管状结构的压紧装置、相关设施和方法

说明书

用于管状结构的压紧装置、相关设施和方法。压紧装置(128)包括由支撑元件支承的压紧辊组件(150)，辊组件(150)包括：*具有纵轴线(B‑B’)的直的中心轴(160)；*多个压紧辊(162)，所述多个压紧辊围绕中心轴(160)彼此平行地安装，每个压紧辊(162)均具有围绕中心轴(160)绕辊轴线(C‑C’)旋转的周沿表面。中心轴(160)的纵轴线(B‑B’)平行于支撑元件的中轴线。每个辊轴线(C‑C’)相对于中心轴(160)的纵轴线(B‑B’)以非零的倾斜角度(α)倾斜。

技术领域

本发明涉及一种用于压紧管状结构的压紧装置，压紧装置包括：

-支撑元件，支撑元件限定使用于接纳管状结构的圆柱形表面通行的通道，通道具有用于与圆柱形表面同轴的中轴线，支撑元件和圆柱形表面用于围绕中轴线相对彼此旋转地安装；

-由支撑元件支承的至少一个压紧辊组件，压紧辊组件包括：

*具有纵轴线的直的中心轴；

*多个压紧辊，所述多个压紧辊围绕中心轴彼此平行地安装，每个压紧辊均具有围绕中心轴绕辊轴线旋转的周沿表面。

管状结构例如是穿过水体运输流体用的挠性管的复合材料层。

背景技术

前述类型的挠性管特别在石油和天然气工业中在深水中使用。它们通常在水面组件和水底组件之间延伸穿过水体。这些管也可以在两个水面组件之间延伸。

水底组件用于收集在水体底部开采的流体。水面组件通常是浮式的。它用于收集和分配流体。水面组件可以是半潜式平台、FPSO或其他浮式组件。

在一些情况下，为了在深水中开采流体，挠性管的长度超过800m，或者甚至大于1000m或2000m，以用于超深水域中。

对于较大的深度，挠性管的尺寸确定成能承受很大的静水压力，例如对于没入水下2000m深度的管来说，静水压力为200巴。

此外，挠性管的尺寸通常确定成能够承受大于悬挂在水面组件上且在水下从水面延伸到海底的挠性管的总重量的轴向张力。当挠性管用作供在使用中提供海床与水面组件之间的竖直连接的立管时尤为如此。当挠性管悬置在水中时挠性管能够承受其自身重量，这尤其使得有可能便于将其从放置船安装在海中。

其次，对于较大的深度而言，使用既相当轻质又特别耐压的挠性管是有利的。

海上石油工业中使用的大多数挠性管是无粘结型挠性管，其包括至少一个由至少一层由金属丝制成的增强层增强的密封护套，所述增强层由金属丝围绕密封衬套螺旋缠绕而成。在美国石油协会于2014年5月出版的第4版规范性文件API 17J《无粘结挠性管规范》中特别描述了这种管。然而，这些挠性管通常具有很大的重量，这使得它们在海上的安装复杂且昂贵。此外，这种类型的立管通常必须配备有浮标，以便在较深的地方使用，这会产生额外的费用。最后，金属增强层通常对腐蚀、特别是对某些沉积物的烃中存在的诸如H₂S和CO₂的酸性气体影响下的腐蚀敏感。为了解决这些问题，已知减轻重量的挠性管，其包括由复合金属制成的管状增强结构，该复合金属包括基质和埋置于基质中的增强纤维。

特别已知管，其中管状增强结构由具有热塑性基质的复合材料、例如包括由碳纤维增强的PEEK(聚醚醚酮)基质的复合材料制成。这种管已知被称为“热塑性复合管”(TCP)，并且在DNV GL(Det Norske Veritas GL)于2015年12月发布的规范性文件DNVGL-RP-F119《推荐实践——热塑性复合管》中得到了特别说明。

TCP挠性管通常从内部到外部包括管状内部聚合物衬套、由复合材料制成的管状增强结构和外部聚合物衬套。管状增强结构理论上是密封的，内部管状衬套是可选的。然而，实际上，这些挠性管中的大部分包括内部管状衬套，以便在管状增强结构具有影响其密封性的制造缺陷的情况下保证管的密封性。