[發明專利]用于柔性管體的裝置及其制造方法

有效

• 申請號: 201310503800.0
• 申請日: 2013-10-23
• 公開（公告）號: CN103775740B
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: 約翰·克羅斯·麥克納布
• 申請（專利權）人: 通用電氣石油和天然氣英國有限公司
• 主分類號: F16L3/00
• 分類號: F16L3/00;F16L11/12
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 顧晉偉,冷永華

技術領域

本發明涉及一種用于柔性管體的裝置及該裝置的制造方法。具體地但非排他性地，本發明涉及一種用于在柔性管體中容納管或線纜以用于執行如對與柔性管相關的參數進行感測的功能的裝置。

背景技術

傳統的柔性管用于將成品流體如油和／或氣和／或水從一個位置運輸至另一個位置。柔性管在將水下位置(水下位置可以是深水下，例如1000米或更深)與海平面位置連接方面特別有用。管可以具有通常最多達0.6米左右的內徑。柔性管通常形成為柔性管體和一個或更多個端部配件的組合件。管體通常形成為形成承壓導管的層狀材料的組合。管結構在不導致損害管在其壽命期間的功能的彎曲應力的前提下允許大的偏斜。管體一般構造為包括金屬層和聚合物層的復合結構。

在許多已知的柔性管設計中，管體包括一個或更多個壓力防護層(pressure armour layer)。在這種層上的主要負載由徑向力形成。壓力防護層通常具有特定的截面輪廓以互鎖使得能夠保持和消減由在管上的外壓或內壓導致的徑向力。纏繞線的截面輪廓有時被稱為耐壓輪廓，纏繞線因此防止管由于壓力而崩塌或爆裂。當壓力防護層通過螺旋形纏繞線形成罩部件(helically wound wired forming hoop component)形成時，來自管上的外壓或內壓的徑向力導致罩部件膨脹或收縮，施加張力負載于線上。

在許多已知的柔性管設計中，管體包括一個或更多個張力防護層。在這種層上的主要負載是張力。在高壓力應用中，如在深水和超深水環境中，張力防護層經受來自內壓端蓋(end cap)負載與柔性管的自支承重量組合的高張力負載。由于長期經受這種條件，這可導致在柔性管中的故障。

非結合的柔性管已用于深水(小于3300英尺(1005.84米))和超深水(大于3300英尺)開發(development)。對油的需求不斷增大，這導致勘探在越來越深的深度處進行，而在這樣的深度處環境因素更極端。例如，在這種深水和超深水環境中，海底溫度提高了將產品流體冷卻至可導致管堵塞的溫度的風險。增大的深度還提高了與柔性管操作所必須處在的環境相關的壓力。因此，對柔性管體的防護層的高水準性能需求增大。

將理解的是，在海下的這種操作深度處存在惡劣的環境條件，惡劣的環境條件不僅包括高壓和強潮汐運動，而且包括人造條件，如與經過的交通工具等等的碰撞。

柔性管還可以用于淺水應用(例如小于500米左右的深度)或甚至可以用于海濱(陸上)應用。

對于任何深度的使用而言，越來越期望連續地監測柔性管的多個參數，如應變、溫度和聲學，以有助于檢測在管中的結構故障。這種結構故障例如可以是管中的泄漏、斷線、過彎曲(即，在損壞將發生之前使彎曲超過了最大允許量)、以及管與外部環境之間的互相作用如與其他物體碰撞。

已經建議用于監測與這種結構相關的參數的一種方法是使用光纖系統。作為監測柔性管中應變、溫度和聲學的方法，已經沿著管結構的長度引入在保護導管內的裸纖維和／或金屬管中纖維(FIMT)并且將其連接至管的外部的詢問裝置(interrogating device)。所述纖維用作能夠傳輸光的光纖并且通常由玻璃制成。光纖可用作應變儀、溫度計，可制成溫度指示器和應變測量器，這些溫度指示器和應變測量器根據光纖被詢問、以及區域／傳感器在光纖中設置的方式而可以是局部化的、分布式的或半分布式的。纖維可以包括布拉格光柵(Bragg Gratings)，因此穿過纖維的光的微分衍射用于測量必要的參數。可分析輸出讀數以判定在一定時期內的管的條件，并可相應地采取正確的行動。WO2009／068907公開了一種方法，在該方法中光纖可圍繞柔性管卷繞，并且公開了一些測量，由此可確定與管相關的參數。

應變可通過包括結合至導管的FIMT而監測。溫度可通過包括不結合至導管的內部的FIMT而監測，因此，能夠獨立于應變來記錄溫度。纖維可以類似的方式構造以監測聲學狀況。

已知的方法面對的挑戰是裝配FIMT、以及在端配件段處將FIMT從線最終移除以使它們能夠連接至詢問裝置。就準備而言，在柔性管內尋找合適的位置以及制造技術自身會存在問題。當裝配端配件而管完成時，FIMT必須分離以有助于FIMT連接至外部裝置。如果FIMT結合至防護線，則例如，難以將FIMT從線移除并且可在材料中引入不必要的應力。使用其他類型的感測裝置如電線等會出現類似的挑戰。

發明內容

根據本發明的第一方面，本發明提供一種用于容納管和／或線纜的護套裝置，該護套裝置用于結合至柔性管體中，并包括：