包括絕熱件的柔性管的制作方法
【專利說明】包括絕熱件的柔性管
[0001]本申請是于2012年6月18日提交的已進(jìn)入中國國家階段的PCT專利申請(中國國家申請?zhí)枮?01080057768.2，國際申請?zhí)枮镻CT/GB2010/052146，發(fā)明名稱“包括絕熱件的柔性管”)的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及在柔性管中提供一個(gè)或多個(gè)絕熱層的方法和設(shè)備。具體地，但非排他地，本發(fā)明涉及使用設(shè)置在柔性管本體的一個(gè)或多個(gè)層中的氣凝膠材料的一個(gè)或多個(gè)封裝區(qū)域。
【背景技術(shù)】
[0003]傳統(tǒng)上，柔性管被用于將生產(chǎn)流體(例如油和/或氣體和/或水)從一個(gè)位置輸送到另一個(gè)位置。柔性管在將海下位置連接到另一個(gè)海下位置或海平面位置時(shí)特別有用。柔性管一般被形成為柔性管本體以及一個(gè)或多個(gè)端部配件的組件。管本體通常被成形為構(gòu)成容納流體和壓力的導(dǎo)管的分層材料組件。管結(jié)構(gòu)允許有大幅度的偏轉(zhuǎn)而不會在其壽命內(nèi)造成削弱管功能性的彎曲應(yīng)力。管本體一般但非必要地構(gòu)建為包括未結(jié)合金屬層和聚合物層的復(fù)合結(jié)構(gòu)。
[0004]這種未結(jié)合柔性管已經(jīng)允許深水(小于3300英尺(1005.84米))和超深水(大于3300英尺)開發(fā)超過15年。可用技術(shù)允許該行業(yè)在90年代初期最初在深水中生產(chǎn)且在90年代后期在高達(dá)大約6500英尺(1981.2米)的超深水中生產(chǎn)。大于6500英尺的水深度推動典型自由懸置式立管配置和柔性管通?？刹僮鞯姆秶?。
[0005]對油的需求日益增加，這使得在環(huán)境因素更極端的環(huán)境和深度中進(jìn)行開發(fā)。在這種深和超深水環(huán)境中，海床溫度增加了生產(chǎn)流體冷卻到可能導(dǎo)致管堵塞的溫度的風(fēng)險(xiǎn)。例如，當(dāng)運(yùn)輸原油時(shí)，柔性管的內(nèi)孔的堵塞可由于石蠟的形成而發(fā)生。作為克服這種問題的方法，在過去已經(jīng)建議應(yīng)當(dāng)圍繞柔性管的流體保持層設(shè)置絕熱層。這種流體保持層，通常稱為屏障層或可選地襯套，形成流體沿其傳輸?shù)膬?nèi)孔。絕熱件在將管內(nèi)孔從外部低溫絕熱方面一定程度上有效，從而有助于防止堵塞。然而，迄今為止提供的絕熱效果有限。
[0006]偶爾作為可選，冷流體沿柔性管的孔傳輸。同樣，將這種流體絕熱以防止受到周圍相對溫暖環(huán)境的不希望加熱是有幫助的。
[0007]提供絕熱層的已知現(xiàn)有技術(shù)是在柔性管本體的制造期間將從絕熱材料制造的帶圍繞底層螺旋形地卷繞。有時(shí)，使用從具有中空玻璃球體的聚丙烯基體形成的帶，其提供低導(dǎo)熱率(k)值且能夠承受相對高的靜水壓力。然而，帶中的中空玻璃球體易受擠壓且內(nèi)部和外部壓力操作擠壓帶層，從而減少厚度且因而減少絕熱效果。
[0008]提供絕熱層的另一現(xiàn)有技術(shù)是在柔性管本體的制造期間在底層上方擠壓成型絕熱材料層。通常，使用包含氣泡和/或玻璃球體的聚合物基體。然而，這包括附加的和復(fù)雜的制造步驟，在制造期間可能是涉及仔細(xì)對齊、加熱和冷卻步驟的復(fù)雜過程。同樣，在擠壓成型過程期間幾何形狀公差難以控制且這可能對在這種擠壓成型層徑向外部形成的隨后層具有重大影響(knock on effect)。
[0009]在上述帶或擠壓成型層技術(shù)的情況下，所使用的材料迄今為止限制了可用的導(dǎo)熱率(k)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是至少部分地緩解上述問題。
[0011]本發(fā)明的某些實(shí)施例的目的是提供柔性管本體，所述柔性管本體可以用于形成能夠傳輸生產(chǎn)流體類型的柔性管且包括至少一個(gè)絕熱層，提供相對于現(xiàn)有技術(shù)柔性管本體減少很多的熱傳導(dǎo)路徑。
[0012]本發(fā)明的某些實(shí)施例的目的是提供在構(gòu)架層中和/或構(gòu)架層和屏障層之間具有絕熱件的柔性管本體。
[0013]本發(fā)明的實(shí)施例的目的是提供立管組件、跨接管和流送管(flow line)和/或制造能夠在深和超深水環(huán)境中操作的柔性管的方法。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種在柔性管中提供絕熱層的設(shè)備，包括:
設(shè)置在柔性管本體層中的氣凝膠材料的一個(gè)或多個(gè)封裝區(qū)域。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種制造柔性管本體的方法，包括以下步驟:
在柔性管本體層中提供絕熱氣凝膠材料的一個(gè)或多個(gè)封裝區(qū)域。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供封裝氣凝膠材料的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域在柔性管層中的使用方法。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種在柔性管中提供絕熱層的設(shè)備，包括:
設(shè)置在柔性管本體層中的絕熱材料的一個(gè)或多個(gè)封裝區(qū)域。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種用于提供柔性管本體層的帶，包括:
細(xì)長帶本體部分，所述帶的穿過本體部分的截面包括容納氣凝膠材料的至少一個(gè)通道區(qū)域。
[0019]本發(fā)明的某些實(shí)施例提供柔性管本體，其中，至少一層基本上由氣凝膠材料形成。氣凝膠材料具有非常低的導(dǎo)熱率(k)值，因而提供高效絕熱層。
[0020]本發(fā)明的某些實(shí)施例提供柔性管本體，其中，絕熱層在流體保持層的緊接徑向內(nèi)部形成。這保留了柔性管的內(nèi)孔中的熱量?？蛇x地，如果柔性管用于傳輸冷流體，例如液體氮，因而絕熱層操作防止孔區(qū)域中的不希望加熱。
[0021]本發(fā)明的某些實(shí)施例提供柔性管本體，其中，絕熱層靠近柔性管本體的外部護(hù)套形成。在傳輸熱流體的情況下，這保留了柔性管的大多數(shù)層中的熱量。這種絕熱層的可選位置有助于在傳輸冷流體時(shí)使得柔性管本體內(nèi)的多層保持冷的。
【附圖說明】
[0022]現(xiàn)在將在下文中參照附圖僅作為示例來介紹本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中:
圖1示出了柔性管本體；
圖2示出了懸鏈線式立管、流送管和跨接管；
圖3示出了包括絕熱材料區(qū)域的構(gòu)架層；
圖4示出了圖3的構(gòu)架層中的卷繞物； 圖5示出了包括絕熱材料區(qū)域的可選構(gòu)架層；
圖6示出了包括絕熱材料區(qū)域的構(gòu)架層；
圖7示出了圖6的構(gòu)架層中的卷繞物；
圖8示出了構(gòu)架層卷繞物的互鎖；
圖9示出了絕熱帶；
圖10示出了圖9所示的絕熱帶可以如何卷繞；
圖11示出了圖9所示的絕熱帶可以如何卷繞；
圖12示出了構(gòu)架層；
圖13示出了圖12的構(gòu)架層，包括經(jīng)填充的通道區(qū)域；
圖14示出了可選構(gòu)架層；
圖15示出了箍元件；
圖16示出了互鎖箍元件；
圖17示出了可選的互鎖箍元件；
圖18示出了可選的互鎖箍元件；
圖19示出了互鎖箍元件；
圖20示出了具有翅片的箍；和圖21示出了具有增強(qiáng)梁的箍。
[0023]在附圖中，同樣的附圖標(biāo)記表示同樣的部件。
【具體實(shí)施方式】
[0024]在本說明書中將參考柔性管。應(yīng)該理解，柔性管是一部分管本體以及一個(gè)或多個(gè)端部配件的組件，管本體的相應(yīng)端部終止于每一個(gè)端部配件中。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例如何由構(gòu)成壓力容納導(dǎo)管的分層材料復(fù)合物來形成管本體100。盡管在圖1中示出了多個(gè)特定層，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明可寬泛地應(yīng)用于包括由各種可能材料制成的兩層或更多層的復(fù)合管本體結(jié)構(gòu)。另外要注意，層厚度僅僅是出于說明目的示出的。
[0025]如圖1所示，管本體包括任選的最內(nèi)部構(gòu)架層101。構(gòu)架提供互鎖結(jié)構(gòu)，能夠被用作最內(nèi)層以完全或部分地防止內(nèi)部壓力護(hù)套102由于管減壓、外部壓力、以及拉伸防護(hù)壓力和機(jī)械擠壓載荷的原因而塌縮。應(yīng)該意識到，本發(fā)明的某些實(shí)施例可應(yīng)用于“光滑孔”以及這樣的“粗糙孔”應(yīng)用。
[0026]內(nèi)部壓力護(hù)套102用作流體保持層并且包括確保內(nèi)部流體完整性的聚合物層。應(yīng)該理解的是，該層本身可以包括多個(gè)子層。應(yīng)該意識到，當(dāng)使用了任選構(gòu)架層時(shí)，內(nèi)部壓力護(hù)套經(jīng)常被本領(lǐng)域技術(shù)人員稱為屏障層。在沒有這種構(gòu)架的操作(所謂的光滑孔操作)中，內(nèi)部壓力護(hù)套可以被稱作襯套。
[0027]任選壓力防護(hù)層103是具有接近90度鋪設(shè)角的結(jié)構(gòu)層，該鋪設(shè)角提高了柔性管對內(nèi)部壓力和外部壓力以及機(jī)械擠壓載荷的抵抗力。該層還在結(jié)構(gòu)上支承內(nèi)部壓力護(hù)套。
[0028]柔性管本體還包括任選第一拉伸防護(hù)層104和任選第二拉伸防護(hù)層105。每個(gè)拉伸防護(hù)層都是具有通常介于20度和55度之間鋪設(shè)角的結(jié)構(gòu)層。每個(gè)層都被用于承受拉伸載荷和內(nèi)部壓力。拉伸防護(hù)層是成對地反向卷繞的。
[0029]柔性管本體還包括任選帶層106，其有助于容納底層且在一定程度上防止相鄰層之間的磨損。
[0030]柔性管本體通常還包括任選外部護(hù)套107，外部護(hù)套107包括用來保護(hù)管不受海水滲透和其它外部環(huán)境、腐蝕、磨損和機(jī)械損壞影響的聚合物層。
[0031]每個(gè)柔性管都包括至少一個(gè)部分，其有時(shí)與位于柔性管至少一端處的端部配件一起被稱為管本體100的部段或區(qū)段。端部配件提供在柔性管本體和連接器之間形成過渡的機(jī)械裝置。例如圖1中所示的不同管層以用于在柔性管和連接器之間傳輸載荷這樣的方式終止于端部配件中。
[0032]圖2示出了適合用于將生產(chǎn)流體(例如油和/或氣體和/或水)從海下位置201輸送到浮動設(shè)施202的立管組件200。例如，在圖2中，海下位