具有整體抗擠出層的壓力防護的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于在海上或陸地上輸送石油或其它流體的柔性管。
【背景技術】
[0002]復合防護柔性管包括，或部分包括，層疊帶條組成的復合增強帶堆疊。所述復合增強帶堆疊可無需互鎖地螺旋狀纏繞管道以提供結構和支撐。為了提供環箍強度，該復合增強帶堆疊可以以相對較大的捻角卷繞于管軸上。帶堆疊的相鄰卷帶之間會存在空隙，用于允許管道彎曲。超過允許值的空隙會導致被卷帶支撐的內壓力鞘或流體阻擋層泄露。然而，有利地，空隙可為卷曲層提供柔韌性，使相鄰層之間產生相對運動，從而允許管道彎曲。期望能夠控制空隙間距以便防止內壓力鞘或流體阻擋層的泄露。此外，抗擠出層可用于流體阻擋層和非互鎖螺旋卷帶之間以增加螺旋卷帶之間的允許空隙寬度。
[0003]在金屬防護柔性管中，互鎖層或卷帶可作為壓力防護層，用于抵抗內部和外部壓力以及機械斷裂負荷，以及防止流體阻擋層泄露。互鎖的金屬環箍強度層僅通過允許相鄰卷帶與互鎖卷帶的完全延伸區之間的最大間距控制空隙，從而防止內壓力鞘層或流體阻擋層的泄露。
[0004]在復合防護柔性管中，非互鎖復合增強帶堆疊與抗擠出層可共同實現金屬防護柔性管中壓力防護的功能。抗擠出層可包含合成纖維增強帶。
【發明內容】
[0005]根據本發明的一個方面，提供了一種管組件，該管組件包括流體阻擋層；以及壓力防護層，所述壓力防護層包括:包含至少一層金屬層的第一疊層，所述第一疊層位于流體阻擋層外部；以及包含多個復合螺旋卷帶的第二疊層，所述第二疊層位于所述第一疊層外部。該復合螺旋卷帶是非互鎖的。
[0006]根據本發明的另一個方面，提供了一種柔性管，該柔性管包括流體阻擋層；包含非互鎖螺旋卷帶的環箍強度層；以及包含至少一層金屬層的抗擠出層，所述抗擠出層位于流體阻擋層和環箍強度層之間，防止自流體阻擋層突出進入環箍強度層的非互鎖螺旋卷帶之間的空隙。
[0007]根據本發明的另一個方面，提供了一種防止流體阻擋層擠出的方法，該方法包括在管組件的流體阻擋層外部形成抗擠出層，所述抗擠出層包括至少一層金屬層；以及在管組件的抗擠出層外部形成復合環箍強度層。
[0008]根據本發明的另一個方面，提供了一種柔性管，該柔性管包括流體阻擋層；第一壓力防護層；以及第二壓力防護層；以及位于第一壓力防護層和第二壓力防護層之間的抗塌陷鞘層。所述第一壓力防護層包含金屬互鎖的抗擠出和環箍強度層。所述第二壓力防護層包含具有非互鎖螺旋卷帶的環箍強度層。所述第二壓力防護層包含復合螺旋卷帶。
[0009]其他方面的優點將在下文的描述和所附的權利要求中體現。
【附圖說明】
[0010]結合附圖和下文的描述，本發明的特征將變得更加明顯。
[0011]圖1是根據本發明的一個或多個實施例的柔性管的等距視圖；
[0012]圖2是根據本發明的一個或多個實施例的柔性管的剖視圖；
[0013]圖3是根據本發明的一個或多個實施例的柔性管的剖視圖；
[0014]圖4是根據本發明的一個或多個實施例的柔性管的剖視圖；
[0015]圖5是根據本發明的一個或多個實施例的柔性管的剖視圖；
[0016]圖6是根據本發明的一個或多個實施例的柔性管的等距視圖。
【具體實施方式】
[0017]在此將參考附圖對包含壓力防護螺旋卷帶和金屬層的柔性管進行描述。壓力防護實現增強柔性管與內部和外部以及機械斷裂載荷之間的阻力，以及防止內壓力鞘或流體阻擋層泄露的功能。在復合纖維增強柔性管中，壓力防護的泄露性能可通過抗擠出層或環增強、帶堆疊強化。因此，抗擠出層和環箍增強層相結合實現柔性管中的壓力防護功能。
[0018]參考圖1，示出了根據本發明的一個或多個實施例的復合纖維增強柔性管100的等距視圖。在一個或多個實施例中，流體阻擋層102(或襯墊或內壓力鞘)可與環箍強度層104和拉力增強層106和108相纏繞、封閉、覆蓋、和/或被護套(或外鞘)110保護。進一步，在一個或多個實施例中，抗擠出層可位于流體阻擋層102和環箍強度層104之間。在一個或多個實施例中，抗擠出層可包括抗擠出材料的多層和/或卷帶120和122，例如聚合涂層纖維增強帶，和/或任何本領域內的其他高強度帶。進一步的，在不偏離本發明保護范圍的情況下，本領域中的技術人員將了解，復合纖維增強柔性管100可包含或由不同和/或附加的層形成，包括多孔芯、防塌陷環箍層、抗磨損層、潤滑層、拉伸增強層、隔膜、防爆裂環箍層、多孔護套、熱隔離層、和/或其他附加層中的一種或幾種的組合。抗擠出層120和122以及環箍強度層104的結合可實現柔性管中壓力防護的功能，如在美國石油協會規范17B所描述的，非粘合柔性管，如金屬防護和復合防護柔性管的推薦做法。
[0019]在一個或多個實施例中，環箍強度層104包含或由分層帶堆疊組成，如在專利號為6，491，779，申請時間為2000年4月24日，名稱為“形成復合管組件的方法”的美國專利，專利號為6，804，942，申請時間為2002年9月27日，名稱為“復合管組件及其形成方法”的美國專利，專利號為7，254，933，申請時間為2005年5月6日，名稱為“抗塌陷系統及其制造方法”的美國專利，以及專利申請公開號為N0.2008/0145583，申請時間為2006年11月18日，名稱為“自由排氣管及其制造方法”的美國專利中所述，以上專利的全部內容通過引用的方式包含于此。
[0020]在一個或多個實施例中，環箍強度層104能以相對于流體阻擋層102或復合纖維增強柔性管100的縱軸的“捻角”纏繞，其中較大的捻角可提供相對較大的環箍強度，較小的捻角可提供相對較大的軸強度。然而，在一個或多個實施例中，環箍強度層104可以以相對較大的捻角卷繞于管的縱軸上，例如60°至89°，以提供抵抗爆裂的內部耐壓力和/或用于抵抗由于外部負載引起的塌陷或粉碎的外部耐壓力。如前文所述，環箍強度層104可由帶堆疊組成，可包括纖維如玻璃纖維、芳綸、碳和/或其他用于聚合結構材料的纖維。
[0021]進一步的，本領域中的技術人員將了解，環箍強度層104可包括或由鋼組成，其中可以高捻角螺旋纏繞以提供環箍強度。在一個或多個實施例中，鋼可以是矩形的或任何允許大捻角的形狀。此外，盡管圖1中僅示出了一個環箍強度層104，本領域中的技術人員將了解，在不偏離本發明保護范圍的情況下，多個提供附加防爆裂、防塌陷、或防粉碎的環箍增強層或卷帶可用于管道。進一步的，在一個或多個實施例中，層疊的環箍強度層或環箍增強層可反向纏繞，例如，順時針纏繞的層的下一層可以是逆時針纏繞的，以提供和/或增強管道的扭力平衡。
[0022]在一個或多個實施例中，環箍強度層104可具有一個或多個位于層的相鄰卷帶之間的空隙128，圖4進一步討論和示出了空隙428的更多細節。在一個或多個實施例中，空隙128可具有指定寬度，以適應管100的柔韌性。由于安裝的不當，空隙128的寬度的變化范圍可以在容許范圍內。
[0023]進一步的，如圖1所述，抗擠出層120和122可用于管結構，如阻止流體阻擋層102進入空隙128和/或防止流體阻擋層102發生泄露。使用多個抗擠出層可用于獲得更強的抗泄露性能。內部壓力高時需要較強的抗泄露性能，如設計壓力超過3000psi時。內部溫度高時同樣需要較強的抗泄露性能，如140° F，高溫會降低流體阻擋層102的抗泄露性能，這是由于流體阻擋材料會軟化或強度降低。由于所需的抗泄露性能會增加如，層120和122以及任附加層的厚度、剛度、和/或強度，因此空隙128可增加寬度，因此柔性管100具有更高的柔韌性。然而，較大的空隙128會增加流體阻擋層102泄露的可能性。
[0024]進一步的，如圖1所示，盡管流體阻擋層102和環箍強度層104之間只有兩層抗擠出層120和122，本領域中的技術人員將了解，在不偏離本發明保護范圍的情況下也可采用其他結構。例如，附加的抗擠出層，如一個或多個實施例中所述，或其他抗擠出層和/或潤滑層，可用于兩個環箍強度層之間和/或任何層疊的、相鄰的、和/或順序纏繞的層之間。例如，專利申請公開號為N0.2008/0145583的美國專利中所述的抗擠出層，，或者可采用美國石油協會規范17J和17B所描述的潤滑層和/或抗磨損層，以上全部內容通過引用的方式包含于此，可全部或選擇性的應用。進一步的，在一個或多個實施例中，一個以上的層可被卷曲和/或用于管結構層之間，從而提供較強的抗擠出層。
[0025]再次參考圖1，抗擠出層120和122可用于空隙控制。第一層120可螺旋纏繞于流體阻擋層102上。第二層122可螺旋纏繞于第一層120上，但第二層122可與第一層12