挠性管和制造挠性管的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种挠性管组件和制造挠性管的方法。但不限制于此，本发明尤其涉及一种将管层(例如绕线)终止在端头配件中的方法。
【背景技术】
[0002]传统的挠性管用于从一个地方向另一个地方运输例如石油和/或天然气和/或水的产品流体。挠性管尤其用于将海下位置(可以是1000米或更深的深水位置)连接到海平面位置。管可典型地具有达到大约0.6米的内直径(例如直径范围可从0.05米到0.6米)。挠性管通常形成为挠性管主体和一个或多个端头配件的组件。管主体典型地形成为形成承压管道的层状材料的组合。管结构在不会造成损害管的寿命的弯曲应力的情况下允许大的挠度。管主体通常被构造为包括聚合物和/或金属和/或复合层的组合结构。例如，管主体可包括聚合物和金属层、或者聚合物和复合层、或者聚合物、金属层和复合层。管主体的每个层准确地终止在端头配件中以确保在避免漏气通路的情况下分别将每个层固定并连接到端头配件中，。
[0003]在许多已知的挠性管设计中，管主体包括一个或多个可伸长的铠装层。这种层上的主要负荷为张力。在高压应用中(例如深水或超深水环境中)，可伸长的铠装层承受来自内压力端盖负荷与挠性管的自支承重力的结合的高张力负荷。由于这种条件要经历长时间段，这会造成挠性管故障。可伸长的铠装层通常由多条金属线形成(以给予层面强度)，其中金属线位于内层并且沿着管的长度典型地以大约10°到55°之间的捻角进行螺旋状缠绕。可伸长的铠装层通常是成对地相对缠绕。
[0004]无粘结挠性管已经用于(小于3300英尺(1005.84米)的)深水和(大于3300英尺的)超深水环境。对于石油需求的增长造成了要在环境因素更加极端的更深处环境的进行勘探。例如，在这种深水和超深水环境下，洋底温度增加了冷却到可导致管道阻塞的温度的产品流体的风险。增加的深度还增加了与环境相关的压力，其中挠性管必须在该环境中进行操作。例如，挠性管被要求在作用在管上的从0.1兆帕到30兆帕范围的外部压力下进行操作。同样地，输送石油、汽油或水也会引起从内部作用在挠性管上的高压力，例如具有来自作用在管上的孔中的流体的从O到140兆帕范围的内部压力。因此，增加了对于挠性管主体的铠装层的高水平性能的需求。
[0005]挠性管还可用于浅水应用(例如小于大于500米的深度)、甚至用于海岸(陆上)应用。
[0006]挠性管的端头配件可用于将挠性管主体的节段连接在一起或者用于将这些节段连接到例如刚性海底结构或漂浮设施的终端设备上。同样地，在其他各种使用中，挠性管能够提供用于从海底管线运输流体到漂浮结构的升流管组件。在这种升流管组件中，挠性管的第一节段可被连接到挠性管的一个或多个其他节段上。挠性管的每个节段包括至少一个端头配件。图2示出了适于从海底位置201运输例如石油和/或天然气和/或水的产品流体到漂浮设施202的升流管组件200。
[0007]图3中示出了已知的端头配件组件300的横截面。端头配件300包括端头配件主体301，其中端头配件主体301包括沿其长度延伸的内孔302。端头配件主体是由钢铁或其他这种刚性材料构成。在端头配件301的第一端部处限定了开口区域303，挠性管主体100的节段的端部位于开口区域303中并终止于此。在端头配件主体301的另一端处是连接器304。这个连接器304在端头配件主体上形成为大体上呈盘状张开的区域。连接器可被直接连接到挠性管主体的相邻节段的另一端头配件主体的匹配连接器上。这可通过使用螺栓或其他形式的固定机制来实现。在这种配置中，端头配件可按照一个接着另一个配置的形式进行定位。可选择地，连接器304可被连接到漂浮式或固定式结构上，例如船、平台或其他这种结构。挠性管主体的各种层被引到端头配件组件，切割出适当的长度并且与端头配件的具体部分进行密封地接合。
[0008]已知存在与提供用于挠性管主体的端部的端头配件相关的许多不同的问题。端头配件必须确保良好的紧固性和良好的密封性。需要将挠性管主体的孔与端头配件的孔密封在一起。当多层式挠性管主体的各种具体的层终止时会发生具体的问题。挠性管主体可包括具有不同材料特性的层，例如单一聚合物层和/或连锁金属层。这些层中的每一个在端头配件中的终止都会随之带来特性问题。
[0009]典型地，在端头配件装配期间可通过使用“支套(spider) ”将可伸长的铠装线牢固地定位。因此，意识到多个可伸长的铠装线被用于形成可伸长的铠装层(相对低角度的螺旋状缠绕)，并由此，特别是在线被切割并趋向远离其螺旋状缠绕位置而自然张开之后，对组成层的这种多条线的处理是困难的。支套是被临时连接到挠性管以用于当铠装线被切割并被定位在端头配件中时处理可伸长的铠装线，并且保持铠装线偏离以允许进行与挠性管主体的子层103和102相关的终止活动的设备。支套具有用于定位为在管主体上方(通常在外护套上方)的环形主体和朝着管主体的断端延伸的具有用于将铠装线保持在特定位置的钩状臂的多个保持臂。附加的独立的临时衬圈被定位在铠装线离开挠性管主体的位置以便在端头装配过程中当线被操作时控制线的弯曲半径。
[0010]已知的用于终止挠性管主体节段的方法将结合图3进行说明。挠性管主体100将终止在端头配件300中。挠性管主体的端部在所期望的长度处被横向切断。在这个阶段，端头配件的各节段在管的开口端进行穿线。这些节段包括夹套307、端板(外套管)310和外密封环311。然后组成多层挠性管的各层被切割到所选择的长度。例如，外护套108被切割为比构架101和障壁层102短很多，而同时可伸长的铠装层被切割的更长。然后外套管412被插入到挠性管主体的开口端处的位置中。例如，外套管的颈部可插在外护套和最外部的可伸长的铠装层之间。一旦插入就位，外套管通过压力被固定在挠性管的层之间。这有效地挤压外套管的颈部将其锁定住。
[0011]—旦外套管已经插入在外护套108和可伸长的铠装层106的外层之间，支套在套管的位置后面附接到挠性管主体。在支套就位之后，例如通过使用工具来约束线并且操纵线从螺旋形变为直型来分别附接每一个可伸长的铠装线。然后铠装线被拉回到大约90度(即垂直于管的纵轴)并且被定位在支套的保持臂中。支套上的多个臂被配置用于一旦每个铠装线从挠性管主体的纵轴上弯曲到大约90度位置时容纳和保持铠装线的端部。这延续到与夹持臂等间隔的所有的铠装线。弯曲发送在所选择的区域708处。如图3所示，这个区域对应于外套管的内表面的位置。一旦可伸长的铠装线弯曲离开管轴，通过将每个层的断端定位为抵靠端头配件主体、合理使用密封和衬圈元件来将内层(例如构架101、障壁层102、压力铠装层103)终止在端头配件中。然后，每个可伸长的铠装线再次被分别处理并被从支套的保持臂中取出，并且通过使用合适的工具被逐渐朝着管轴和端头配件弯曲到图3所述的位置。然后通过使用皮带在接近铠装线的端部的位置上将铠装线保持住。
[0012]然后内衬圈500可被固定在相对于外套管412的位置中。这可以通过使用长螺杆314或者其他的一些这种固定装置来实现。一旦铠装层已经弯曲离开与障壁层平行的位置并且内衬圈就位，密封环600放置在管的开口端周围。然后端头配件主体301朝着内衬圈500的主体的端部移动。将端头配件主体拖动到管上的动作将内密封环600向下压形到不固定的障壁上。然后端头配件主体301朝着内衬圈500的主体的端部移动。随着端头配件朝着挠性管进行移动，