[发明专利]管道设备、监测管道设备的方法以及形成管道设备的方法

说明书

本发明公开了一种管道设备，该管道设备包括管主体。该管主体包括位于环形最内侧和最外侧的流体不可渗透的阻挡层之间的环形腔。该管主体还包括多个铠装线，该多个铠装线沿环形腔中的管主体的长度的至少一部分延伸。该多个铠装线包括第一铠装线，该第一铠装线沿铠装线的长度的至少一部分与其他铠装线电隔离。该管主体还包括测量装置，该测量装置被布置成在管主体的第一端部处电联接到第一铠装线。该测量装置被布置成测量第一铠装线的电阻抗，其中第一铠装线的电阻抗的变化指示第一铠装线的缺陷。

技术领域

本发明涉及管道缺陷监测。具体地但非排他性地，本发明涉及一种管道设备，该管道设备包括被布置成检测可能的铠装线缺陷的测量装置。

背景技术

传统上，柔性管用于将采出液诸如油和/或气和/或水从一个位置输送到另一个位置。柔性管尤其可用于将海底位置（其可以是深海）连接到海平面位置。管可具有通常高达约0.6米的内径（例如，直径可在0.05m至高达0.6m的范围内）。柔性管通常形成为柔性管主体和一个或多个端部接头的组件。管主体通常形成为层状材料的组合，该层状材料的组合形成承压导管。管结构允许大的挠曲，而不会引起会在其寿命期间损害管的功能的弯曲应力。管主体通常被构建为包括聚合物层和/或金属层和/或复合材料层的组合结构。例如，管主体可包括聚合物层和金属层，或聚合物层和复合材料层，或聚合物层、金属层和复合材料层。

API推荐做法17B为用于陆上、海底和海洋应用的柔性管和柔性管系统的设计、分析、制造、测试、安装和操作提供指导。

标题为“Specification for Unbonded Flexible Pipe”的API规范17J定义了安全的、在尺寸和功能上可互换的柔性管的技术要求，这些柔性管被设计和制造成统一的标准和准则。

在许多已知的柔性管设计中，管主体包括一个或多个压力铠装层。此类层上的主要载荷由径向力形成。压力铠装层通常具有特定的横截面轮廓以互锁，以便能够保持和吸收由管上的外部或内部压力产生的径向力。因此防止管因压力而塌缩或破裂的卷绕线的横截面轮廓有时称为耐压轮廓。当压力铠装层由形成环箍部件的螺旋卷绕线形成时，来自外部或内部压力对管的径向力导致环箍部件膨胀或收缩，从而在线上施加拉伸载荷。

在许多已知的柔性管设计中，管主体包括一个或多个拉伸铠装层。此类层上的主要载荷为张力。在高压应用中，诸如在深水环境和超深水环境中，拉伸铠装层经历来自内部压力端盖载荷和柔性管的自支撑重量的组合的高张力载荷。这可能导致柔性管中的失效，因为此类条件会在长时间段内经历。

非粘结柔性管已被用于深水（小于3,300英尺（1,005.84米）和超深水（大于3,300英尺）的开发。对于需在越来越大的深度进行勘探的石油的需求日益增长，其中环境因素变得越来越极端。例如，在此类深水环境和超深水环境中，洋底温度增加了采出液冷却至可导致管道堵塞的温度的风险。增加的深度还增加了与柔性管必须在其中操作的环境相关联的压力。例如，可能需要柔性管以作用于管上的0.1MPa至30MPa范围内的外部压力操作。同样，输送油、气或水可很好地产生从内部作用于柔性管上的高压，例如作用于管上的来自井筒流体的零至140MPa范围内的内部压力。因此，增加了对于柔性管主体的层的高性能水平的需求。

柔性管也可用于浅水应用（例如，深度小于约500米）或甚至用于海岸（陆上）应用。

改善铠装层的载荷响应并因此改善铠装层的性能的一种方法是由更厚且更坚固并因此更稳固的材料制造层。例如，对于其中层通常由卷绕线形成并且层中的相邻卷绕互锁的压力铠装层，由较粗材料制造线导致强度相应地增加。然而，随着使用的材料更多，柔性管的重量增加。最终，柔性管的重量可成为使用柔性管时的限制因素。另外，使用越来越厚的材料制造柔性管大大增加了材料成本，这也是缺点。