[發明專利]一種非粘結柔性立管工型截面互鎖抗壓鎧裝層

在審

• 申請號: 201810044828.5
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN108119708A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 任少飛;吳芳廣;宋瑩;張阿漫;王詩平;耿航;劉文成
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: F16L11/16
• 分類號: F16L11/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種非粘結柔性立管工型截面互鎖抗壓鎧裝層，屬于柔性立管鎧裝層技術領域。它采用外工型材螺旋帶和內工型材螺旋帶相互嵌合纏繞而成，形成高鋪設角度的互鎖結構，其中內、外工型材截面形狀均近似為工字型。外工型材截面包括徑向腹板，與腹板兩端相連的軸向側翼板，沿內直角延伸而成的凸型齒結構；內工型材截面包括一軸向腹板，與腹板兩端相連的徑向側翼板，沿軸向延伸而成的凸型齒結構。本發明中的內工型材螺旋帶和外工型材螺旋帶相互嵌合纏繞，可鋪設于柔性立管內部護套層外壁能有效防止內外工型材間的分離和滑脫，同時能提高抗壓鎧裝層抵抗徑向內外壓力的能力。因此，本發明在深海柔性立管抗壓鎧裝層結構設計中能得到廣泛地應用。

技術領域

本發明屬于柔性立管鎧裝層技術領域，具體涉及一種非粘結柔性立管工型截面互鎖抗壓鎧裝層。

背景技術

海洋油氣資源儲量約占世界油氣總量的30％-40％，隨著陸地和近海油氣資源的日益減少，深海油氣資源的開發日益重要。鋼制立管的生產建造、安裝和維護周期長且費用高，并且容易受到復雜海況的影響。柔性立管具有抗腐蝕能力強、易于安裝且可回收利用等優勢，在深海油氣資源開發領域得到了廣泛的應用。由于我國深海油氣資源開發技術儲備不足，導致南海豐富的油氣資源長期得不到有效開發，且周邊國家大肆蠶食、掠奪我國南海資源。因此，提高我國深海油氣資源裝備的研發技術勢在必行。

柔性立管分為粘結柔性立管和非粘結柔性立管，二者均由不同幾何形狀、材料特性的鋪設層構成的多層復合結構。粘結柔性立管通過物理方法擠壓成一體或采用化學工藝將各層進行粘合處理，相鄰層間不能發生相互分離和相對滑移。非粘結柔性立管各層按照一定順序進行精細裝配，相鄰層間無粘結甚至存在間隙，可發生相互分離和相對滑移，具有較大的軸向剛度和較低的彎曲剛度，被廣泛應用于超深海油氣資源開發中。

非粘結柔性立管主要由骨架層、抗壓鎧裝層、抗拉鎧裝層、防摩擦層、內外部護套層等共同構成。其中，抗壓鎧裝層為由Z型(或C型、T型)截面沿圓柱螺旋線纏繞而形成的自鎖結構，其鋪設角度接近90°，主要用于抵抗徑向內外壓力。同時，抗壓鎧裝層可對內部護套層起到一定的保護作用。

公開號為CN103644399A的專利公開了一種復合軟管梯形截面嵌合抗壓鎧裝層，其特征在于：它包括兩異型材，兩個異型材均包括一鋼條和一斜工字鋼帶，鋼條的橫截面呈等腰梯形，鋼條的上底具有向上突起的梯形凸臺、下底具有向下突起的梯形凸臺，斜工字鋼帶由相平行的上翼板和下翼板，以及連接在上翼板和下翼板之間的傾斜腹板組成，且上翼板與腹板之間所夾銳角與鋼條的底角相等，斜工字鋼帶的腹板長度與鋼條的側腰長度相當。鋼條的頂角嵌入斜工字鋼帶的鈍角凹槽內，同一側的底角嵌入同一側斜工字鋼帶的銳角凹槽內，構成異型材，將另一倒置的異型材的鋼條嵌入正置的異型材的斜工字鋼帶內，兩個異型材相互嵌合成環狀纏繞在復合軟管的內襯層外壁上。但該專利提出的方案不能有效防止內外工型材間的滑脫，從而實現互鎖。

公開號為CN102927406A的專利公開了一種復合軟管Z型截面抗壓鎧裝層：采用異型材纏繞互鎖形成，異型材的截面為Z型截面，該截面包括第一橫梁、第二橫梁，以及連接第一橫梁和第二橫梁的豎向梁；第一橫梁包括第一上壁面和第一下壁面，第一上壁面上設置有凹槽，第一橫梁的端部一體設置有一向下延伸的第一鉤狀結構；第二橫梁包括第二上壁面和第二下壁面，第二橫梁的端部一體設置有一向上延伸的第二鉤狀結構。第一橫梁、第二橫梁、豎向梁、第一鉤狀結構和第二鉤狀結構之間的連接處均為弧形連接角；異型材的鉤狀結構嵌于相鄰異型材的鉤狀結構與豎向梁形成的凹陷區域內，相鄰異型材互相咬合。該專利采用Z型截面，不能最大化的節約材料的使用，同時美觀性也得不到保障。

本發明提出的抗壓鎧裝層的內、外工型材截面均近似為工字型，相鄰截面的內工型材和外工型材相互嵌合，實現了內工型材的凸型齒(外工型材的凸型齒)和對應外工型材的凹槽區(內工型材的凹槽區)間相互咬合，能有效防止內外工型材間的滑脫。

發明內容