电连续性和/或径向支撑的设置制造技术

技术编号:22757803 阅读:59 留言:0更新日期:2019-12-07 05:08
公开了柔性管主体、柔性管和制造管主体的方法。柔性管主体包括抗拉防护层和在抗拉防护层的径向外部或径向内部并且与抗拉防护层成邻接关系的支撑层。支撑层包括螺旋缠绕的限制条带元件和螺旋缠绕的导电条带元件。

Setting of electrical continuity and / or radial support

The method of flexible tube body, flexible tube and manufacturing tube body is disclosed. The flexible pipe body includes a tensile protection layer and a support layer which is outside or inside the radial direction of the tensile protection layer and is adjacent to the tensile protection layer. The supporting layer includes a spiral wound limiting strip element and a spiral wound conducting strip element.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电连续性和/或径向支撑的设置本专利技术涉及用于横跨并且围绕柔性管的抗拉防护金属丝或其它多部件金属结构设置电连续性的方法和设备。特别地但不排他地,本专利技术涉及在至少一个抗拉防护层之上具有支撑层的柔性管主体,由此,支撑层使抗拉防护层的金属丝互相电连接,以在其之间设置连续性,并且附加地在金属丝上设置限制作用,以为其设置径向支撑。传统柔性管用于将产品流体(诸如,石油和/或气体和/或水)从一个位置输送到另一位置。柔性管特别是用于将深海位置(其可为水下的深位置,比如,1000米或更深)连接到海面位置。管可具有通常达0.6米左右的内部直径(例如,直径的范围可从0.05m高达0.6m)。柔性管总体上形成为柔性管主体和一个或更多个端部配合件的组件。管主体通常形成为层状材料的组合,所述层状材料形成承压管道。在管的寿命下,管结构允许大偏转,而不导致损害管的功能的弯曲应力。存在有不同类型的柔性管,诸如,根据API17J制造的非粘结柔性管或复合物型柔性管或类似物。管主体总体上被构建为组合结构,包括聚合物层和/或复合物层和/或金属层。例如,管主体可包括聚合物和金属层或聚合物和复合物层或聚合物、金属和复合物层。层可由单件(诸如,挤出管)形成,或通过以期望的螺距螺旋缠绕一个或更多个金属丝形成,或通过将同心并排布置的多个分离的环圈连接在一起形成。根据所使用的柔性管的层以及柔性管的类型,管层中的一些可粘结在一起,或保留为非粘结的。一些柔性管已用于深水(小于3300英尺(1005.84米))和超深水(大于3300英尺)开发。对于石油的不断增长的需求导致在越来越深的深度(例如,超过8202英尺(2500米))处进行勘探,其中,环境因素更加极端。例如,在此类深水和超深水环境中,海底温度增加了产品流体冷却到可导致管堵塞的温度的风险。在实践中,柔性管常规地被设计为在-30°C至+130°C的操作温度下执行,并且正被开发用于甚至更极端的温度。增加的深度也增加了与环境相关的压力,柔性管必须在所述环境中操作。例如,可要求柔性管在范围从0.1MPa至30MPa的外部压力作用在管上的情况下操作。同样地,输送石油、气体或水也可导致从内作用在柔性管上的高压力,例如,在范围从零至140MPa的来自孔流体的内部压力作用在管上的情况下。因此,增加了对于来自某些层(诸如,柔性管主体的管骨架或抗压防护或抗拉防护层)的高水平性能的需要。应注意的是,为了完整起见,柔性管也可用于浅水应用(例如,深度小于500米左右)或甚至用于岸上(陆上)应用。已知的是,柔性管的内流体保持层(通常被称为衬层或阻挡层)和外流体保持层(被称为外护套)在其之间限定环形区域,各种金属结构可位于所述环形区域中。例如,此类金属结构是抗拉防护缠绕部或抗压防护缠绕部或类似物。此外,已知的是,如果柔性管的外护套在使用中或在安装时破裂,则海水到环形区域中的侵入可导致金属部件的腐蚀。为了防止腐蚀,已使用了阴极保护。阴极保护是用于设置腐蚀保护的机构,并且此类阴极保护是本领域技术人员熟知的。例如,所推荐的惯例DNV-RP-B401或所推荐的惯例DNV-RP-F103设置了指引,用于设置阴极保护(CP)系统,用于海底管道和柔性管立管。总之,此类CP系统依赖于包括金属阳极,诸如,铝或锌块,所述金属阳极更不惰性,并且因此比柔性管的待被保护的金属区域具有更低的参考电势。在其中阳极所位于的接触点处,柔性管金属(诸如,钢缠绕部)将具有阳极的电势。此电势沿着柔性管主体的长度远离阳极逐渐增加。电势中的变化由衰减作用以及其它因素导致,所述衰减作用由于金属元件的结构的电阻而导致。由于这些熟知的衰减作用,并且由于用作CP系统的一部分的阳极常规地已被装配到柔性管的端部配合件,因此在下一相邻端部配合件之间的柔性管主体的有效长度已被限定。常规地已使用了比期望的有效更多的端部配合件,以便沿着管道以所要求的频率水平设置配合到端部配合件的阳极。沿着柔性管包括“额外”端部配合件的此要求常规地增加了与设置海底管道和/或立管相关的成本和复杂性。还已知的是,一直以来,所期望的是,在安装时或在使用期间,能够沿着柔性管的长度在期望位置处将辅助设备附接到柔性管。理论上可需要广泛各种辅助设备。例如,浮力模块、弯曲限制器、阳极夹具、立管夹具、加强器元件或类似物。用于装配此类设备的常规技术是有限的,并且通常依赖于将此类辅助设备附接到管的端部处的刚性端部配合件。可选地,某些常规技术要求复杂和昂贵和难以安装的固定机构,这附加地可为柔性管的正常运行设置风险。常规技术所具有的关键挑战是,确保横跨并且围绕抗拉防护金属丝存在有连续性,所述抗拉防护金属丝形成柔性管主体中的任何抗拉防护层。常规地,抗拉防护金属丝以反向缠绕的螺旋围绕下置层缠绕,以为最终的柔性管设置抗拉强度,并且部分地有助于承压。为了保护这些金属丝(其通常是碳钢或一些其它此类金属)免于腐蚀,阳极被应用到管。所述阳极必须与抗拉防护层中的每个所有金属丝电连接,以有助于保护所述金属丝。因此,重要的是,在形成抗拉防护层的所有金属丝之间实现电连接性/连续性。在实践中,根据传统技术,这可被阻碍,因为当管在中性状态中时,形成抗拉防护层的金属丝可在其之间具有空隙,并且取决于制造技术,局部聚合物层可延伸到相邻金属丝之间的空隙中,并且在使用中有效地倾向于使所述金属丝分隔。这导致了常规技术所具有的问题,因为阴极保护系统可未充分地保护抗拉防护层中的任何或每个抗拉防护金属丝。在更小程度上,抗压防护层的缠绕部也具有类似的问题。用于形成和使用柔性管的某些其它常规技术可遇到的问题是,由意外破裂导致的侵入通过外护套的水可导致在外护套和内流体保持层之间的空间内的某些类型的纤维或金属丝劣化。本专利技术的某些实施例的目的在于,至少部分地减轻上文提到的问题。本专利技术的某些实施例的目的在于,有助于在多个金属丝之间互相连接并且因此设置连续性,所述金属丝用于在柔性管主体中形成抗拉防护层和/或抗压防护层。本专利技术的某些实施例的目的在于,在形成抗拉防护层的抗拉防护金属丝之间设置连续性,并且还有助于设置防打结(anti-birdcaging)作用。本专利技术的某些实施例的目的在于,设置形成为单层或多个子层的支撑层,所述支撑层可同时设置导电性能,以互相连接相邻导电部件,并且所述支撑层还可设置径向支撑,以有助于防止柔性管的部件部分在使用中屈曲。本专利技术的某些实施例的目的在于,当柔性管的外护套破裂时,有助于设置屏蔽层,以有助于防止或减少水的侵入以及因此柔性管环形部中的金属元件的水劣化。本专利技术的某些实施例的目的在于,设置用于沿着柔性管的长度从阴极保护系统消除衰减作用的机构。本专利技术的某些实施例的目的在于,使得阴性阳极能够在从远侧端部配合件隔开很远的位置处固定到柔性管的外护套。本专利技术的某些实施例的目的在于,在柔性管的包括金属部件的层之间设置电连接。本专利技术的某些实施例的目的在于,在柔性管的相对层之间设置抗磨蚀层,这因此为相对层设置了保持件(standoff),而且这还有助于将间隔开的层中的金属部件维持在电连接中。本专利技术的某些实施例的目的在于,减小沿着柔性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于输送产品流体的柔性管主体,包括:/n第一抗拉防护层;以及/n在所述第一抗拉防护层的径向外部或径向内部的第一支撑层,并且与所述第一抗拉防护层成邻接关系;其中,/n所述第一支撑层包括螺旋缠绕的限制条带元件和螺旋缠绕的导电条带元件。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170316 GB 1704217.7;20170316 GB 1704214.41.用于输送产品流体的柔性管主体,包括:
第一抗拉防护层;以及
在所述第一抗拉防护层的径向外部或径向内部的第一支撑层,并且与所述第一抗拉防护层成邻接关系;其中,
所述第一支撑层包括螺旋缠绕的限制条带元件和螺旋缠绕的导电条带元件。


2.根据权利要求1所述的柔性管主体,还包括:
所述第一支撑层包括单层或多个子层。


3.根据权利要求2所述的柔性管主体,还包括:
所述单层或多个子层中的至少一个包括在所述支撑层中与所述限制条带元件的缠绕部置于彼此之间的所述导电条带元件的缠绕部。


4.根据权利要求2所述的柔性管主体,还包括:
所述多个子层包括第一子层和其它子层,所述第一子层包括至少一个螺旋缠绕的限制条带元件,所述其它子层包括至少一个螺旋缠绕的导电条带元件。


5.根据权利要求4所述的柔性管主体,还包括:
所述其它子层邻接所述第一抗拉防护层。


6.根据权利要求4或5所述的柔性管主体,还包括:
至少一个螺旋缠绕的限制条带元件包括单个螺旋缠绕的限制条带元件,所述单个螺旋缠绕的限制条带元件包括重叠0至80%的缠绕部。


7.根据权利要求4或5所述的柔性管主体,还包括:
至少一个螺旋缠绕的限制条带元件包括多个限制条带元件,所述多个限制条带元件包括重叠0至90%的缠绕部。


8.根据权利要求4至7中任一项所述的柔性管主体,还包括:
至少一个螺旋缠绕的导电条带元件包括单个螺旋缠绕的导电条带元件,所述单个螺旋缠绕的导电条带元件包括重叠0至80%的缠绕部。


9.根据权利要求4至7中任一项所述的柔性管主体,还包括:
至少一个螺旋缠绕的导电条带元件包括多个导电条带元件,所述多个导电条带元件包括重叠0至90%的缠绕部。


10.根据权利要求4至7中任一项所述的柔性管主体,还包括:
至少一个螺旋缠绕的导电条带元件包括被置于非导电条带元件的相应缠绕部之间的一个或更多个螺旋缠绕的导电条带元件。


11.根据权利要求10所述的柔性管主体,还包括:
所述非导电条带元件是绝缘条带元件和/或限制条带元件。


12.根据权利要求4至11中任一项所述的柔性管主体,还包括:
在所述第一子层和所述其它子层之间的至少一个又一子层,每个又一子层包括被置于彼此之间的限制条带元件缠绕部和导电条带元件缠绕部的层或仅包括限制条带元件缠绕部的层或仅包括导电条带元件缠绕部的层。


13.根据权利要求1或2所述的柔性管主体,还包括:
所述限制条带元件包括条带元件,当在下置层之上缠绕时,所述条带元件限制所述下置层的金属丝径向向外移动,由此,设置径向支撑。


14.根据前述权利要求中任一项所述的柔性管主体,其中,所述限制条带元件包括高强度长形条带,其中,所述条带的厚度与宽度的比是至少1:5,并且可选地是至少1:10,并且可选地是至少1:100,并且可选地是至少1:150或1:200或1:1000。


15.根据前述权利要求中任一项所述的柔性管主体,还包括:
所述支撑层包括聚合物条带和/或纤维加强条带和/或金属丝中的至少一个或金属丝线股加强条带,其中,当在60°C下根据IS0527-3或IS06892-2或ASTMD3039(如与材料相关的)并且使用350mm/分钟的测试速度测量时,所述纤维加强条带具有至少500MPa的强度,并且适当地,当在90°C下根据IS0527-3或IS06892-2或ASTMD3039(如与材料相关的)并且使用350mm/分钟的测试速度测量时,所述纤维加强条带保持至少500MPa的强度。


16.根据权利要求15所述的柔性管主体,还包括:
所述纤维加强条带是利用一个或更多个玻璃和/或碳和/或玄武岩和/或芳纶和/或聚酯纤维和/或金属丝和/或金属丝线股加强的条带,包括直径在0.001-1mm范围中的纤维或金属丝。


17.根据权利要求15所述的柔性管主体,还包括:
利用一个或更多个玻璃和/或碳和/或玄武岩和/或芳纶和/或聚酯纤维和/或金属丝和/或金属丝线股加强的所述纤维加强条带包括主要在条带的长度方向上对准的纤维和/或金属丝和/或金属丝线股。


18.根据权利要求15所述的柔性管主体,还包括:
所述纤维加强条带在与条带的长度方向基本上不同的方向上包括更小比例的纤维,并且可选地,更小比例的纤维对准成与条带的长度方向成至少30°角,可选地,与条带的长度方向成至少90°角。


19.根据前述权利要求中任一项所述的柔性管主体,还包括:
所述限制条带元件在张力下可缠绕,并且在螺旋缠绕之后保持在张力中。


20.根据权利要求15所述的柔性管主体,还包括:
在所述围绕柔性管主体螺旋缠绕时,所述限制条带元件不经受超过3%的由于张力导致的应变,以及可选地,在所述围绕柔性管主体螺旋缠绕时,所述限制条带元件不经受超过2%的由于张力导致的应变,以及可选地,在所述围绕柔性管主体螺旋缠绕时,所述限制条带元件不经受超过0.5%的由于张力导致的应变。


21.根据前述权利要求中任一项所述的柔性管,还包括:
所述导电条带元件包括掺有导电填料材料的聚合物,可选地,所述导电填料材料选自:铜、铝、镁、银、钛、铁、碳、石墨或石墨烯(如由ISO/TS80...

【专利技术属性】
技术研发人员:王邃A罗伯茨L鲍德温R克莱门茨
申请(专利权)人:通用电气石油和天然气英国有限公司
类型:发明
国别省市:英国;GB

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