细长带元件和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及细长带元件和形成柔性管体的方法。具体地，但并不排他地，本发明涉及一种用于形成一层柔性管体的带元件。
【背景技术】
[0002]传统上，柔性管用于将产出流体(诸如，石油和/或天然气)从一个位置输送到另一个位置。柔性管特别地用于将海底位置(其可以是深水下，例如，1000米或者更深)连接至海平面位置。管可以具有通常高达约0.6米的内径(例如，直径的范围可以为从0.05 !11达到0.6m)。柔性管通常形成为柔性管体和一个或者多个端部接头的组件。管体通常形成为层状材料的组合，这些层状材料形成承压导管。管结构允许大偏转，但不会产生损害管的寿命内的功能性的弯曲应力。管体通常构建为组合结构，该组合结构包括聚合物层、和/或复合材料层、和/或金属层。例如，管体可以包括聚合物层和金属层、或者聚合物层和复合材料层、或者聚合物层、金属层和复合材料层。
[0003]在许多已知柔性管设计中，管体包括一个或者多个抗压层。这类主要负荷层由径向力形成。例如，压力铠装层通常具有特定截面轮廓以联锁，以便能够保持和吸收由施加于管上的外部压力或者内部压力造成的径向力。缠绕线的截面轮廓有时被称为抗压轮廓，该缠绕线防止管因压力而倒塌或者爆炸。当压力铠装层由形成环部件的螺旋缠绕线形成时，来自于管上的外部压力或者内部压力的径向力使环部件膨胀或者收缩，从而将拉力负荷置于线上。
[0004]无粘结柔性管已用于深水(小于3，300英尺(1,005.84米))开发和超深水(大于3，300英尺)开发。对石油的需求日益增长，这样会使探测在环境因素更极端的更深处发生。例如，在这种深水环境和超深水环境中，海底温度增加了这样一种风险:产出流体冷却到可以导致管堵塞的温度。增加的深度也增加了与环境有关的压力，在该环境中，柔性管必须操作。例如，柔性管可能需要使用作用于管的外部压力来操作，该外部压力的范围为从0.1MPa至30 MPa。同样，输送石油、天然气或者水很可能产生从内部作用于柔性管的高压，例如，从孔流体作用于管的范围为从零至140 MPa的内部压力。结果，增加了柔性管体的压力铠装层和拉力铠装层对高水平性能的需求。
[0005]柔性管也可以用于浅水应用(例如，小于约500米深)或者甚至可以用于海滨(陆上)应用。
[0006]改进负荷响应，从而改进铠装层性能的一种方式是制造更厚更坚固的层，从而制造更稳健的材料。例如，对于通常由具有在层联锁中的相邻绕组(winding)的缠绕线形成的压力铠装层，由更厚的材料制造线会导致强度适当地提高。然而，随着更多材料的使用，柔性管的重量也随之增加。最后，在使用柔性管过程中，柔性管的重量可能成为限制因素。另夕卜，使用越来越厚的材料来制造柔性管会适当地增加材料成本，这也是一个缺点。
[0007]抗压层的另一个示例为骨架层，该骨架层帮助防止外部压力使在柔性管体中的流体保持层倒塌。骨架层因此为在柔性管体中的抗塌层。众所周知，在产出流体沿包括骨架层的柔性管流动期间，当其流经过管时，可以产生流动引起的振动(FLIP)。这一问题的特点就是在流体流、声波响应和骨架内壁几何形状之间的复杂相互作用。在特定频率，流将激发声波共振或者机械共振，从而产生非期望振动或者‘振鸣’。这些可以是这样一种强度:它们会对与柔性管有关的上面附件和海底附件的疲劳寿命产生不利影响。
[0008]另外，由于某些抗压轮廓，与压力铠装层相邻的层可能会受到损害，特别是在相邻层的材料移动到在压力铠装层的相邻绕组之间的间隙中时。
[0009]按照行业规则，所有柔性管结构在售出之前必须接受工厂验收试验(FAT)。这包括通过使用流体(诸如，在是平常使用压力的1.5倍的压力下的水)来使管孔增压。该水因此为增压介质。
[0010]向管施加内部压力(S卩，来自孔内部的压力)在所有层中产生径向膨胀，而这就是聚合物层产生变形和倾向于蔓延到叠置铠装层的间隙中的时候。在高压(约8000 psi/55MPa或者更多)下，在聚合物层内的结果应变分布在间隙周围的区域处，可能是高度局域化的，并且该聚合物材料可以通过空穴作用来变形，而不是通过塑性流动来变形。这又可以在聚合物层的径向内表面上依次导致微裂纹变形或者微裂缝变形。在任何后续加载(诸如，在正常用于输送产出流体期间经历的加载)期间，这种微裂纹然后可以延伸以形成贯穿聚合物层的更长/更深的裂缝。这增加了聚合物层出现故障的风险，并且最终导致压力安全壳的损失，从而对柔性管的寿命产生不利影响。
[0011]TO98/16770、TO2009/087348、W02010/055323、US2004/0182462、US2010/0059134、US6，739，355、US5，275，209、US6,192，941、US6，283,161、US6，065，501、EP1141606、EP1395769和US4，549，581公开了具有各种形状的截面的铠装层绕组。
【发明内容】
[0012]本发明的目标是至少部分地缓解上述问题。
[0013]本发明的某些实施例的目标是帮助减少FLIP或者完全避免FLIP。
[0014]本发明的某些实施例的目标是提供了一种带，该带可以在没有复杂制造技术或者昂贵制造技术的情况下被制造，并且可以经缠绕以桥接在柔性管体层的绕组之间的间隙，从而帮助减少任何骨架振鸣影响并且/或者防止空穴作用变形。
[0015]本发明的某些实施例的目标是提供了一种制造细长带的方法，该细长带可以缠绕在骨架层或者另一抗压层的绕组之间。
[0016]根据本发明的第一个方面，提供了一种细长带元件，用于桥接在柔性管体层的绕组之间的间隙，并且具有截面轮廓，其包括:
体部分，该体部分可至少部分地位于在一层柔性管的相邻绕组之间的间隙中；
第一翼部分，该第一翼部分从体部分延伸到第一翼端；以及另一翼部分，该另一翼部分从体部分延伸到另一翼端;其中所述细长带元件具有跨截面轮廓的大体上均匀的厚度。
[0017]适当地，每个翼部分包括大体上平整的内表面区域。
[0018]适当地，在第一翼端与另一翼端之间的翼展大于间隙的最大可能宽度。
[0019]适当地，体部分可至少部分地位于在相邻绕组的边缘之间的间隙中，每个绕组具有弯曲表面。
[0020]适当地，体部分可至少部分地位于抗塌层的相邻绕组之间。
[0021]适当地，细长带元件是相对精细的细长带。
[0022]适当地，细长带元件可在连续的绕组之间螺旋地缠绕，该连续的绕组提供了一层柔性管的所述相邻绕组。
[0023]适当地，第一翼部分和另一翼部分分别从体部分的端区域延伸。
[0024]适当地，第一翼部分和另一翼部分中的每个的外表面区域可定位为与相邻绕组的内表面区域邻接。
[0025]适当地，截面轮廓近似为T形。
[0026]适当地，体部分具有近似U形的轮廓。
[0027]适当地，体部分具有第一侧部分和另一侧部分。
[0028]适当地，体部分具有在第一侧部分和另一侧部分之间的底座部分。
[0029]适当地，截面的大体上均匀的厚度包括逐渐呈锥形的翼部分，该翼部分具有锥形的表面区域。
[0030]适当地，细长带元件由材料制成，该材料是金属、或者铝合金、或者非金属、或者聚合物、或者弹性体、或者橡胶、或者泡沫、或者所述材料的组合。
[0031]适当地，细长带元件包括涂层。
[0032]适当地，涂层提供防腐蚀、和/或耐磨性、和/或低摩擦系数。
[0033]适当地，第一翼端包括带元件的第一长边缘，并且另一翼端包括带元件的另一长边缘。
[0034]适当地，截面轮廓仅仅包括:
第一翼部分，该第一翼部分经由第一大体上线性的中间部分从在带元件的长边缘处的第一翼端延伸到体部分；
体部分，其包括轮廓的折叠中心部分;以及
另一翼部分，该另一翼部分经由另一大体上线性的中间部分从在带元件的另一长边缘处的另一翼端延伸到体部分。
[0035]适当地，第一翼部分进一步包括在第一翼端与第一中间部分之间的第一翼尖区域；以及
另一翼部分进一步包括在另一翼端与另一中间部分之间的另一翼尖区域。
[0036]适当地，每个翼尖区域经由各自的折叠线向下折叠到倾斜位置中，以使翼尖区域相对于各自的翼部分的相邻中间区域倾斜。
[0037]适当地，每个翼尖区域在各自的翼端处成锥形。
[0038]根据本发明的第二个方面，提供了一种制造细长带元件的方法，该细长带元件用于桥接在柔性管体层的绕组之间的间隙，该方法包括以下步骤:
向间隔隔开的多对相对的成形辊元件中的第一对提供细长板，该细长板具有均匀的厚度以及第一和另一间隔隔开的长边缘；以及
经由所述多对辊，在板中逐渐形成截面轮廓，该板包括:体部分，该体部分包括板的折叠中心区域；以及至少一个翼部分，该至少一个翼部分各自延伸远离体部分，并且终止于板的各自的长边缘处。
[0039]适当地，该方法进一步包括提供所述板，作为在所述第一对成形辊处的平板。
[0040]适当地，该方法进一步包括:经由第一对成形辊，在板中提供截面轮廓，该板包括嵌入的中心区域和朝上的翼部分，其分别从与该嵌入的中心区域相邻的各自的折叠区域延伸。
[0041]适当地，该方法进一步包括:经由另一对成形辊，朝体部分的底座向下折叠板的翼部分，从而提供了截面轮廓，其包括一对翼部分，该一对翼部分大体上平行并且在相反的方向上从嵌入的中心区域延伸。
[0042]适当地，该方法进一步包括:经由另一对相对的成形辊，通过剃刮或者压紧接近板的各自长边缘的翼尖区域来向下折叠和/或成锥形，从而提供了截面轮廓，其包括:从板的第一长边缘延伸的倾斜和/或锥形第一翼尖区域、第一翼部分的中间区域、包括中心嵌入区域的体部分、另一翼部分的另一中间区域、以及从另一中间区域延伸到板的另一长边缘的另一倾斜和/或锥形翼尖区域。
[0043]适当地，该方法进一步包括:经由至少一对辊，形成接近板的各自长边缘的倾斜翼尖和/或锥形翼尖区域。
[0044]适当地，该方法进一步包括:经由所述多对辊，逐渐形成截面轮廓，该截面轮廓仅仅包括:
中心体部分，该中心体部分包括嵌入区域；
第一翼部分，该第一翼部分从体部分的第一边缘延伸到各自的长边缘;以及另一翼部分，该另一翼部分从体部分的另一边缘延伸到板的剩余长边缘。
[0045]根据本发明的第三个方面，提供了一种制造柔性管体的方法，该方法包括以下步骤:
在骨架层成形站使骨架带螺旋地缠绕芯轴的圆柱形外表面;以及在骨架带的相邻绕组之间使细长带元件同时缠绕，该细长带元件具有截面轮廓，该截面轮廓具有大体上均匀的厚度;从而
使细长带的体部分至少部分地位于在相邻骨架带绕组之间的间隙中，并且经由细长带元件的至少一个翼部分来桥接该间隙。
[0046]适当地，该方法进一步包括:在骨架带的前述绕组之后，立即在芯轴上缠绕细长带元件；以及
随后，使与细长带元件的绕组相邻的骨架层的下一个绕组缠绕。
[0047]适当地，该方法进一步包括:将骨架层的相邻绕组推进到联锁关系中；以及使细长元件的体部分位于骨架绕组的弯曲区域之间。
[0048]适当地，该方法进一步包括:缠绕细长带元件，其中，每个翼部分的径向内表面位于接近所述圆柱形外表面，并且细长带元件的体部分径向向外地延