[發(fā)明專利]具有浮力元件的撓性管體及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310164801.7
• 申請日: 2013-05-07
• 公開（公告）號: CN103388457B
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 特倫斯·亨利·謝爾德雷克;安德魯·彼得·羅伯茨;談智敏
• 申請（專利權(quán)）人: GE油氣英國有限公司
• 主分類號: E21B17/01
• 分類號: E21B17/01
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11240
• 代理人: 余剛,李靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種包括浮力元件的撓性管體，以及包括浮力元件的撓性管體的制造方法。具體地（但非排他地），本發(fā)明涉及適用于油氣工業(yè)的撓性管體。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)上使用撓性管從一個位置到另一個位置輸送產(chǎn)品流體，例如，石油（oil，油）和/或天然氣和/或水。對于海底位置（可能為深海，例如，1000米或以上）與海平面位置的連接，撓性管特別有用。管的內(nèi)徑一般可為約0.6米。撓性管一般形成為撓性管體與一個或多個端部配件的組件。管體一般形成為分層材料的組合，所述分層材料形成壓力容納導(dǎo)管。管結(jié)構(gòu)允許在不引起彎曲應(yīng)力的情況下出現(xiàn)較大偏移，所述彎曲應(yīng)力會在管的使用壽命中削弱管的功能。管體一般構(gòu)建成包括金屬層和聚合物層的組合結(jié)構(gòu)。立管（riser，豎管）是將海底源與海面站或船只連接的一段或多段撓性管的組件。跨接件是將海底位置與另一海底位置連接的撓性管的組件。

在多種已知撓性管設(shè)計中，管體包括一個或多個抗拉鎧裝層（tensile armour layer）。這種層上的主載荷是張力。在高壓應(yīng)用（例如，深水和超深水環(huán)境）中，抗拉鎧裝層承受來自于內(nèi)壓端蓋載荷和撓性管自支撐重的組合的高張力載荷。由于長期處于這種條件下，這會使撓性管中發(fā)生故障。

無粘合的撓性管已用于深水（小于3,300英尺（1,005.84米））和超深水（大于3,300英尺）開采。對石油的需求日益增加，因此勘探的深度也越來越大，其環(huán)境因素更為極端。例如，在這種深水和超深水環(huán)境中，海底溫度增加了這樣的風(fēng)險：產(chǎn)品流體冷卻到可能會造成管堵塞的溫度。增加的深度還增加了與撓性管必須在其中操作的環(huán)境相關(guān)的壓力。因此，對撓性管體的抗拉鎧裝層的高性能水平的需求增加。

過去已嘗試的以某種方式減輕上文所述的抗拉鎧裝層上的載荷問題一種技術(shù)是，在沿立管長度的預(yù)定位置處給撓性管添加浮力工具。

WO2007/125276公開了適用于深水應(yīng)用的一種立管。浮力工具提供向上的升力，以抵消立管的重量，在沿立管長度的各個點處有效地抵消了立管的一部分重量。

傳統(tǒng)浮力工具形成為高浮力材料的單獨模塊，或形成為可填充有這種浮力材料的中空殼體。傳統(tǒng)來說，這種浮力工具夾持于或以其他方式固定于撓性管上的預(yù)定位置。

使用浮力工具來支撐立管的已知立管配置的一個示例是階狀（stepped，分級）立管配置100，例如，WO2007/125276中公開和圖1所示的配置，其中，浮力工具101沿撓性管103設(shè)于離散位置處。此處，所述撓性管包括五段撓性管體和位于相鄰段的管體之間的四個接合部。在每個接合部處，浮力工具101以某種方式附著于撓性管，以對管提供升力，并減小沿管長度的拉伸載荷。所述立管適用于從海底位置向漂浮設(shè)施105（例如，平臺或浮筒或船只）輸送產(chǎn)品流體（例如，石油和/或天然氣和/或水）。

WO2010/041048公開了包括一個或多個浮力工具的立管組件的另一個示例。

撓性管還可用于淺水應(yīng)用（例如，小于約500米深度）或甚至海濱（陸上）應(yīng)用。用于淺水應(yīng)用的撓性管也可使用浮力工具。

通常，在即將使用時（即，當(dāng)管從漂浮設(shè)施放入水里時）將每個浮力工具裝配至撓性管，因為當(dāng)撓性管包括大量浮力工具時一般無法存儲在卷盤上。有用的是，提供在投付使用時勞動密集性不高而又節(jié)省成本的撓性管。

與立管組件有關(guān)的另一個問題是鳥籠狀，由于作用在管上的壓縮力而導(dǎo)致?lián)闲怨艿木€的側(cè)向變形。這個問題在管的著地（touchdown，觸地）區(qū)域處（例如，立管與海底相接觸的點）更常見，并且可能是由于波浪作用引起立管的豎直往復(fù)移動所致。當(dāng)立管經(jīng)歷豎直移動時，附著至立管的浮力工具會增加對處于著地區(qū)域中的管的（反復(fù)）壓縮和拉伸的范圍和嚴重程度。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種撓性管體，包括：

內(nèi)部流體保持層；

鎧裝層，徑向設(shè)置于所述內(nèi)部流體保持層之外；以及

浮力層，包括多個離散的細長浮力元件，所述多個離散的細長浮力元件徑向設(shè)置于流體保持層之外，以與所述撓性管體的縱向軸線成等于或大于0度且小于約85度的螺旋傾角的方式纏繞。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了撓性管體的制造方法，包括：

提供內(nèi)部流體保持層；

在所述內(nèi)部流體保持層之外徑向設(shè)置鎧裝層；以及

提供包括多個離散的細長浮力元件的浮力層，所述多個離散的細長浮力元件徑向設(shè)置于流體保持層之外，以與撓性管體的縱向軸線成等于或大于0度且小于約85度的螺旋傾角的方式纏繞。