撓性管和制造撓性管的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種撓性管組件和制造撓性管的方法。但不限制于此，本發(fā)明尤其涉及一種將管層(例如繞線)終止在端頭配件中的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的撓性管用于從一個(gè)地方向另一個(gè)地方運(yùn)輸例如石油和/或天然氣和/或水的產(chǎn)品流體。撓性管尤其用于將海下位置(可以是1000米或更深的深水位置)連接到海平面位置。管可典型地具有達(dá)到大約0.6米的內(nèi)直徑(例如直徑范圍可從0.05米到0.6米)。撓性管通常形成為撓性管主體和一個(gè)或多個(gè)端頭配件的組件。管主體典型地形成為形成承壓管道的層狀材料的組合。管結(jié)構(gòu)在不會造成損害管的壽命的彎曲應(yīng)力的情況下允許大的撓度。管主體通常被構(gòu)造為包括聚合物和/或金屬和/或復(fù)合層的組合結(jié)構(gòu)。例如，管主體可包括聚合物和金屬層、或者聚合物和復(fù)合層、或者聚合物、金屬層和復(fù)合層。管主體的每個(gè)層準(zhǔn)確地終止在端頭配件中以確保在避免漏氣通路的情況下分別將每個(gè)層固定并連接到端頭配件中，。
[0003]在許多已知的撓性管設(shè)計(jì)中，管主體包括一個(gè)或多個(gè)可伸長的鎧裝層。這種層上的主要負(fù)荷為張力。在高壓應(yīng)用中(例如深水或超深水環(huán)境中)，可伸長的鎧裝層承受來自內(nèi)壓力端蓋負(fù)荷與撓性管的自支承重力的結(jié)合的高張力負(fù)荷。由于這種條件要經(jīng)歷長時(shí)間段，這會造成撓性管故障?？缮扉L的鎧裝層通常由多條金屬線形成(以給予層面強(qiáng)度)，其中金屬線位于內(nèi)層并且沿著管的長度典型地以大約10°到55°之間的捻角進(jìn)行螺旋狀纏繞?？缮扉L的鎧裝層通常是成對地相對纏繞。
[0004]無粘結(jié)撓性管已經(jīng)用于(小于3300英尺(1005.84米)的)深水和(大于3300英尺的)超深水環(huán)境。對于石油需求的增長造成了要在環(huán)境因素更加極端的更深處環(huán)境的進(jìn)行勘探。例如，在這種深水和超深水環(huán)境下，洋底溫度增加了冷卻到可導(dǎo)致管道阻塞的溫度的產(chǎn)品流體的風(fēng)險(xiǎn)。增加的深度還增加了與環(huán)境相關(guān)的壓力，其中撓性管必須在該環(huán)境中進(jìn)行操作。例如，撓性管被要求在作用在管上的從0.1兆帕到30兆帕范圍的外部壓力下進(jìn)行操作。同樣地，輸送石油、汽油或水也會引起從內(nèi)部作用在撓性管上的高壓力，例如具有來自作用在管上的孔中的流體的從O到140兆帕范圍的內(nèi)部壓力。因此，增加了對于撓性管主體的鎧裝層的高水平性能的需求。
[0005]撓性管還可用于淺水應(yīng)用(例如小于大于500米的深度)、甚至用于海岸(陸上)應(yīng)用。
[0006]撓性管的端頭配件可用于將撓性管主體的節(jié)段連接在一起或者用于將這些節(jié)段連接到例如剛性海底結(jié)構(gòu)或漂浮設(shè)施的終端設(shè)備上。同樣地，在其他各種使用中，撓性管能夠提供用于從海底管線運(yùn)輸流體到漂浮結(jié)構(gòu)的升流管組件。在這種升流管組件中，撓性管的第一節(jié)段可被連接到撓性管的一個(gè)或多個(gè)其他節(jié)段上。撓性管的每個(gè)節(jié)段包括至少一個(gè)端頭配件。圖2示出了適于從海底位置201運(yùn)輸例如石油和/或天然氣和/或水的產(chǎn)品流體到漂浮設(shè)施202的升流管組件200。
[0007]圖3中示出了已知的端頭配件組件300的橫截面。端頭配件300包括端頭配件主體301，其中端頭配件主體301包括沿其長度延伸的內(nèi)孔302。端頭配件主體是由鋼鐵或其他這種剛性材料構(gòu)成。在端頭配件301的第一端部處限定了開口區(qū)域303，撓性管主體100的節(jié)段的端部位于開口區(qū)域303中并終止于此。在端頭配件主體301的另一端處是連接器304。這個(gè)連接器304在端頭配件主體上形成為大體上呈盤狀張開的區(qū)域。連接器可被直接連接到撓性管主體的相鄰節(jié)段的另一端頭配件主體的匹配連接器上。這可通過使用螺栓或其他形式的固定機(jī)制來實(shí)現(xiàn)。在這種配置中，端頭配件可按照一個(gè)接著另一個(gè)配置的形式進(jìn)行定位?？蛇x擇地，連接器304可被連接到漂浮式或固定式結(jié)構(gòu)上，例如船、平臺或其他這種結(jié)構(gòu)。撓性管主體的各種層被引到端頭配件組件，切割出適當(dāng)?shù)拈L度并且與端頭配件的具體部分進(jìn)行密封地接合。
[0008]已知存在與提供用于撓性管主體的端部的端頭配件相關(guān)的許多不同的問題。端頭配件必須確保良好的緊固性和良好的密封性。需要將撓性管主體的孔與端頭配件的孔密封在一起。當(dāng)多層式撓性管主體的各種具體的層終止時(shí)會發(fā)生具體的問題。撓性管主體可包括具有不同材料特性的層，例如單一聚合物層和/或連鎖金屬層。這些層中的每一個(gè)在端頭配件中的終止都會隨之帶來特性問題。
[0009]典型地，在端頭配件裝配期間可通過使用“支套(spider) ”將可伸長的鎧裝線牢固地定位。因此，意識到多個(gè)可伸長的鎧裝線被用于形成可伸長的鎧裝層(相對低角度的螺旋狀纏繞)，并由此，特別是在線被切割并趨向遠(yuǎn)離其螺旋狀纏繞位置而自然張開之后，對組成層的這種多條線的處理是困難的。支套是被臨時(shí)連接到撓性管以用于當(dāng)鎧裝線被切割并被定位在端頭配件中時(shí)處理可伸長的鎧裝線，并且保持鎧裝線偏離以允許進(jìn)行與撓性管主體的子層103和102相關(guān)的終止活動的設(shè)備。支套具有用于定位為在管主體上方(通常在外護(hù)套上方)的環(huán)形主體和朝著管主體的斷端延伸的具有用于將鎧裝線保持在特定位置的鉤狀臂的多個(gè)保持臂。附加的獨(dú)立的臨時(shí)襯圈被定位在鎧裝線離開撓性管主體的位置以便在端頭裝配過程中當(dāng)線被操作時(shí)控制線的彎曲半徑。
[0010]已知的用于終止撓性管主體節(jié)段的方法將結(jié)合圖3進(jìn)行說明。撓性管主體100將終止在端頭配件300中。撓性管主體的端部在所期望的長度處被橫向切斷。在這個(gè)階段，端頭配件的各節(jié)段在管的開口端進(jìn)行穿線。這些節(jié)段包括夾套307、端板(外套管)310和外密封環(huán)311。然后組成多層撓性管的各層被切割到所選擇的長度。例如，外護(hù)套108被切割為比構(gòu)架101和障壁層102短很多，而同時(shí)可伸長的鎧裝層被切割的更長。然后外套管412被插入到撓性管主體的開口端處的位置中。例如，外套管的頸部可插在外護(hù)套和最外部的可伸長的鎧裝層之間。一旦插入就位，外套管通過壓力被固定在撓性管的層之間。這有效地?cái)D壓外套管的頸部將其鎖定住。
[0011]—旦外套管已經(jīng)插入在外護(hù)套108和可伸長的鎧裝層106的外層之間，支套在套管的位置后面附接到撓性管主體。在支套就位之后，例如通過使用工具來約束線并且操縱線從螺旋形變?yōu)橹毙蛠矸謩e附接每一個(gè)可伸長的鎧裝線。然后鎧裝線被拉回到大約90度(即垂直于管的縱軸)并且被定位在支套的保持臂中。支套上的多個(gè)臂被配置用于一旦每個(gè)鎧裝線從撓性管主體的縱軸上彎曲到大約90度位置時(shí)容納和保持鎧裝線的端部。這延續(xù)到與夾持臂等間隔的所有的鎧裝線。彎曲發(fā)送在所選擇的區(qū)域708處。如圖3所示，這個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)于外套管的內(nèi)表面的位置。一旦可伸長的鎧裝線彎曲離開管軸，通過將每個(gè)層的斷端定位為抵靠端頭配件主體、合理使用密封和襯圈元件來將內(nèi)層(例如構(gòu)架101、障壁層102、壓力鎧裝層103)終止在端頭配件中。然后，每個(gè)可伸長的鎧裝線再次被分別處理并被從支套的保持臂中取出，并且通過使用合適的工具被逐漸朝著管軸和端頭配件彎曲到圖3所述的位置。然后通過使用皮帶在接近鎧裝線的端部的位置上將鎧裝線保持住。
[0012]然后內(nèi)襯圈500可被固定在相對于外套管412的位置中。這可以通過使用長螺桿314或者其他的一些這種固定裝置來實(shí)現(xiàn)。一旦鎧裝層已經(jīng)彎曲離開與障壁層平行的位置并且內(nèi)襯圈就位，密封環(huán)600放置在管的開口端周圍。然后端頭配件主體301朝著內(nèi)襯圈500的主體的端部移動。將端頭配件主體拖動到管上的動作將內(nèi)密封環(huán)600向下壓形到不固定的障壁上。然后端頭配件主體301朝著內(nèi)襯圈500的主體的端部移動。隨著端頭配件朝著撓性管進(jìn)行移動，