[發明專利]柔性管子和用于其的耦合器

在審

• 申請號: 201380070885.6
• 申請日: 2013-11-22
• 公開（公告）號: CN104918769A
• 公開（公告）日: 2015-09-16
• 發明（設計）人: 布魯諾·賈斯帕爾特
• 申請（專利權）人: 曼塔雷創新有限公司
• 主分類號: B29C65/36
• 分類號: B29C65/36;B29C65/42;B29C65/54;B29C65/70;F16L11/08;B29C65/00;B32B1/08;F16L47/03;F16L33/01;F16L33/34;F16L47/02
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 崔麗娟;鄭霞

技術領域

本發明涉及用于高壓力或高壓力/高溫度應用的柔性管子或軟管，并且特別地，雖然不是排他地，涉及在管子或軟管和金屬耦合構件之間的密封的連接部的構建。在本發明的一個實施方案中，加強工具被結合入柔性管子或軟管的內襯墊中。本發明的柔性管子或軟管主要地意圖適合于烴類液體或氣體和/或水的運輸。還公開了用于制造具有上文提到的特征的柔性管子或軟管的方法。雖然術語“管子”和“軟管”在本發明的公開內容全文中被大體上同步地使用，但是管子可以被理解為是比軟管相對地較不柔性的，如果上下文如此允許的話。

發明背景

柔性管子或軟管在油氣開采的領域中在在岸和離岸應用二者中使用，主要地用于流體和氣體的運輸。術語“柔性”將被理解為排除實質上剛性的構造，例如鋼管子。柔性管子或軟管典型地被用于把被加壓的高溫度原油和氣體從基于海床的井口運輸至浮式平臺或處理設施。然而，它們同樣地適合于攜帶寬的范圍的目的在于增強或保持生產量的注射或服務流體。因此，柔性管子軟管被暴露于內部和外部壓力和溫度二者的寬的變化。

典型的管子或軟管壓力和溫度額定值在例如美國石油組織(API)標準7K，第5版，2010年6月，名稱為‘Drilling?and?Well?Servicing?Equipment’中公開(見段落9.6.1、9.6.3.1和表格9)。另外的關于在柔性管子或軟管(典型地具有3和更高的直徑)中經歷的壓力和/或溫度條件的指導可以在API標準，16C(見表格3.4.1、3.4.2、3.4.3和3.5.2.1)，OCIMF，17J和17K中找到。在中等直徑軟管中壓力額定值將典型地是幾百bar(例如具有10至超過100MPa的數量級)，并且將隨著增加的軟管直徑減少。柔性管子或軟管必須能夠抵抗約-40℃至+132℃的典型的溫度條件，取決于應用。

柔性管子可以被分割為兩個類別：粘合的和非粘合的。非粘合的柔性管子典型地包括多個金屬防護層和聚合物抗磨損/抗摩擦層，由此在至少兩個毗鄰的層之間的一定程度的相對滑移是可能的。即使當一個層被內嵌在另一個內時，非粘合的特征也可能被簡單的拉拔試驗表明，例如將鋼索加強層從其圍繞的聚合物基質拉拔出來的拉拔試驗。該試驗是基于‘Standard?Test?Method?for?Rubber?Property-Adhesion?to?Steel?Cord’(ASTMD?2229-85)’的適應性修改的版本。

普遍地用于與非粘合的管子相似的應用的范圍的粘合的管子排除毗鄰的層之間的任何滑移。粘合的管子采用內彈性體的或熱塑性襯墊管子，其有時被在底層的金屬骨架上擠出或被結合到底層的金屬骨架并且被防護層圍繞。整個的管子可以被認為是被粘合的(涂覆黃銅的或鍍鋅的)金屬線纜或絲和彈性體層的復合物，如下文提到的，可能包括熱塑性內襯墊層。粘合的管子被測試以確保它們能夠抵抗快速的氣體減壓事件，快速的氣體減壓事件可能導致在它們的最內的層中的起泡現象。粘合的柔性管子類型可以被用作柔性的升管、裝載軟管或用于開采的軟管(旋轉軟管、扼流和節流軟管、泥和水泥軟管)。

為了避免液體和氣體滲透損失，熱塑性管子或具有熱塑性內襯墊的管子經常地被采用從而增強其的總體的密封能力。然而，某些流體或氣體可以是非常侵蝕性的并且導致某些聚合物或塑料襯墊的快速的降解，特別是在較高的溫度。為了解決該問題，已知的是采用在管子和/或其的內襯墊(如果存在的話)內的更化學地惰性的聚合物類型，例如交聯聚乙烯(PEX)、聚酰胺11/12(PA11/PA12)、乙烯四氟乙烯(ETFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)或聚醚醚酮(PEEK)。雖然這些工程聚合物提供在耐熱性、酸性腐蝕抵抗性、抗裂化行為、低氣體/液體滲透性等等的方面的許多優點，但是它們已知是在確保與軟管耦合器的良好的品質的密封(即管子至管子或管子至端部接頭連接)上較不有效的。經常地，這些襯墊被內(不銹鋼)骨架加強。

為了確保管子或其的內襯墊和耦合器之間的可靠的密封(即管子至管子或管子至端部接頭連接)，所有的‘泄漏路徑’必須被消除。泄漏路徑是任何允許被加壓的流體或氣體與更低壓力狀態均衡化的路徑。在管子構造內在毗鄰的層或材料之間的織物、氣穴(air?pocket)、防護線纜或任何連續的粘合失效均可以導致這樣的‘泄漏路徑’，導致局部化的氣體/液體積聚，導致起泡以及，最終地，柔性管子的失效。安全的并且有效的密封是對于高壓力高溫度的粘合的管子的基本的安全性要求。據發明人所知，粘合的軟管的所有的制造商迄今已經采用基于彈性體的密封化合物，例如在GB2329439B(Antal等人)中公開的那個。