包括绝热件的柔性管的制作方法

专利名称：包括绝热件的柔性管的制作方法
技术领域：
本发明涉及在柔性管中提供一个或多个绝热层的方法和设备。具体地，但非排他地，本发明涉及使用设置在柔性管本体的一个或多个层中的气凝胶材料的一个或多个封装区域。
背景技术：
传统上，柔性管被用于将生产流体(例如油和/或气体和/或水)从一个位置输送到另一个位置。柔性管在将海下位置连接到另一个海下位置或海平面位置时特别有用。柔性管一般被形成为柔性管本体以及一个或多个端部配件的组件。管本体通常被成形为构成容纳流体和压力的导管的分层材料组件。管结构允许有大幅度的偏转而不会在其寿命内造成削弱管功能性的弯曲应力。管本体一般但非必要地构建为包括未结合金属层和聚合物层的复合结构。 这种未结合柔性管已经允许深水(小于3300英尺(1005. 84米))和超深水(大于3300英尺)开发超过15年。可用技术允许该行业在90年代初期最初在深水中生产且在90年代后期在高达大约6500英尺(1981. 2米)的超深水中生产。大于6500英尺的水深度推
动典型自由悬置式立管配置和柔性管通常可操作的范围。对油的需求日益增加，这使得在环境因素更极端的环境和深度中进行开发。在这种深和超深水环境中，海床温度增加了生产流体冷却到可能导致管堵塞的温度的风险。例如，当运输原油时，柔性管的内孔的堵塞可由于石蜡的形成而发生。作为克服这种问题的方法，在过去已经建议应当围绕柔性管的流体保持层设置绝热层。这种流体保持层，通常称为屏障层或可选地衬套，形成流体沿其传输的内孔。绝热件在将管内孔从外部低温绝热方面一定程度上有效，从而有助于防止堵塞。然而，迄今为止提供的绝热效果有限。偶尔作为可选，冷流体沿柔性管的孔传输。同样，将这种流体绝热以防止受到周围相对温暖环境的不希望加热是有帮助的。提供绝热层的已知现有技术是在柔性管本体的制造期间将从绝热材料制造的带围绕底层螺旋形地卷绕。有时，使用从具有中空玻璃球体的聚丙烯基体形成的带，其提供低导热率(k)值且能够承受相对高的静水压力。然而，带中的中空玻璃球体易受挤压且内部和外部压力操作挤压带层，从而减少厚度且因而减少绝热效果。提供绝热层的另一现有技术是在柔性管本体的制造期间在底层上方挤压成型绝热材料层。通常，使用包含气泡和/或玻璃球体的聚合物基体。然而，这包括附加的和复杂的制造步骤，在制造期间可能是涉及仔细对齐、加热和冷却步骤的复杂过程。同样，在挤压成型过程期间几何形状公差难以控制且这可能对在这种挤压成型层径向外部形成的随后层具有重大影响(knock on effect)。在上述带或挤压成型层技术的情况下，所使用的材料迄今为止限制了可用的导热率(k)值。

发明内容
本发明的目的是至少部分地缓解上述问题。本发明的某些实施例的目的是提供柔性管本体，所述柔性管本体可以用于形成能够传输生产流体类型的柔性管且包括至少一个绝热层，提供相对于现有技术柔性管本体减少很多的热传导路径。本发明的某些实施例的目的是提供在构架层中和/或构架层和屏障层之间具有绝热件的柔性管本体。本发明的实施例的目的是提供立管组件、跨接管和流送管(flow line)和/或制造能够在深和超深水环境中操作的柔性管的方法。
根据本发明的第一方面，提供一种在柔性管中提供绝热层的设备，包括
设置在柔性管本体层中的气凝胶材料的一个或多个封装区域。根据本发明的第二方面，提供一种制造柔性管本体的方法，包括以下步骤
在柔性管本体层中提供绝热气凝胶材料的一个或多个封装区域。根据本发明的第三方面，提供封装气凝胶材料的一个或多个区域在柔性管层中的使用方法。根据本发明的第四方面，提供一种在柔性管中提供绝热层的设备，包括
设置在柔性管本体层中的绝热材料的一个或多个封装区域。根据本发明的第五方面，提供一种用于提供柔性管本体层的带，包括
细长带本体部分，所述带的穿过本体部分的截面包括容纳气凝胶材料的至少一个通道区域。本发明的某些实施例提供柔性管本体，其中，至少一层基本上由气凝胶材料形成。气凝胶材料具有非常低的导热率(k)值，因而提供高效绝热层。本发明的某些实施例提供柔性管本体，其中，绝热层在流体保持层的紧接径向内部形成。这保留了柔性管的内孔中的热量。可选地，如果柔性管用于传输冷流体，例如液体氮，因而绝热层操作防止孔区域中的不希望加热。本发明的某些实施例提供柔性管本体，其中，绝热层靠近柔性管本体的外部护套形成。在传输热流体的情况下，这保留了柔性管的大多数层中的热量。这种绝热层的可选位置有助于在传输冷流体时使得柔性管本体内的多层保持冷的。


现在将在下文中参照附图仅作为示例来介绍本发明的实施例，在附图中
图I示出了柔性管本体；
图2示出了悬链线式立管、流送管和跨接管；
图3示出了包括绝热材料区域的构架层；
图4示出了图3的构架层中的卷绕物；
图5示出了包括绝热材料区域的可选构架层；
图6示出了包括绝热材料区域的构架层；
图7示出了图6的构架层中的卷绕物；
图8示出了构架层卷绕物的互锁；图9示出了绝热带；
图10示出了图9所示的绝热带可以如何卷绕；
图11示出了图9所示的绝热带可以如何卷绕；
图12示出了构架层；
图13示出了图12的构架层，包括经填充的通道区域；
图14示出了可选构架层；
图15示出了箍元件； 图16示出了互锁箍元件；
图17示出了可选的互锁箍元件；
图18示出了可选的互锁箍元件；
图19示出了互锁箍元件；
图20示出了具有翅片的箍；和 图21示出了具有增强梁的箍。在附图中，同样的附图标记表示同样的部件。
具体实施例方式在本说明书中将参考柔性管。应该理解，柔性管是一部分管本体以及一个或多个端部配件的组件,管本体的相应端部终止于每一个端部配件中。图I示出了根据本发明实施例如何由构成压力容纳导管的分层材料复合物来形成管本体100。尽管在图I中示出了多个特定层，但是应该理解，本发明可宽泛地应用于包括由各种可能材料制成的两层或更多层的复合管本体结构。另外要注意，层厚度仅仅是出于说明目的示出的。如图I所示，管本体包括任选的最内部构架层101。构架提供互锁结构，能够被用作最内层以完全或部分地防止内部压力护套102由于管减压、外部压力、以及拉伸防护压力和机械挤压载荷的原因而塌缩。应该意识到，本发明的某些实施例可应用于“光滑孔”以及这样的“粗糙孔”应用。内部压力护套102用作流体保持层并且包括确保内部流体完整性的聚合物层。应该理解的是，该层本身可以包括多个子层。应该意识到，当使用了任选构架层时，内部压力护套经常被本领域技术人员称为屏障层。在没有这种构架的操作(所谓的光滑孔操作)中，内部压力护套可以被称作衬套。任选压力防护层103是具有接近90度铺设角的结构层，该铺设角提高了柔性管对内部压力和外部压力以及机械挤压载荷的抵抗力。该层还在结构上支承内部压力护套。柔性管本体还包括任选第一拉伸防护层104和任选第二拉伸防护层105。每个拉伸防护层都是具有通常介于20度和55度之间铺设角的结构层。每个层都被用于承受拉伸载荷和内部压力。拉伸防护层是成对地反向卷绕的。柔性管本体还包括任选带层106，其有助于容纳底层且在一定程度上防止相邻层之间的磨损。柔性管本体通常还包括任选外部护套107，外部护套107包括用来保护管不受海水渗透和其它外部环境、腐蚀、磨损和机械损坏影响的聚合物层。每个柔性管都包括至少一个部分，其有时与位于柔性管至少一端处的端部配件一起被称为管本体100的部段或区段。端部配件提供在柔性管本体和连接器之间形成过渡的机械装置。例如图I中所示的不同管层以用于在柔性管和连接器之间传输载荷这样的方式终止于端部配件中。图2示出了适合用于将生产流体(例如油和/或气体和/或水)从海下位置201输送到浮动设施202的立管组件200。例如，在图2中，海下位置201包括海下流送管。柔性流送管205包括全部或部分地搁置在海床204上或埋在海床下且用于静态应用的柔性管。浮动设施可以由平台和/或浮标或如图2所示的船提供。立管200被设置为柔性立管，也就是将船连接至海床装置的柔性管。将理解的是，存在不同类型的立管，这是本领域技术人员熟知的。本发明的实施例可以与任何类型的立管一起使用，例如自由悬置式(自由悬链线式立管)、一定程度上被约束(浮标、链)的立管、完全约束立管或封装在管中(I或J型管)。图2还示出了柔性管本体的各部分可以如何用作流送管205或跨接管206。
图3示出了通过螺旋形卷绕带300制成的构架层101，从而相邻卷绕物可以互锁。带300具有大致Z形，且带的本体是中空的。本体可以是几乎完全中空的，在该情况下本体类似于外壳(如图3所示)，或者可选地可以是仅仅部分中空的，从而仅仅截面的一区域是中空的或者留下多个独立区域中空。带的本体因而在带内封装至少一个通道区域。该通道区域301用绝热气凝胶材料350填充。可选地，通道区域可以用其他绝热材料填充。在该说明书中参考气凝胶材料。某些气凝胶材料是开孔中孔性固体泡沫，由互连纳米结构网形成且展现不小于50%的孔隙率(非实心体积)。将理解的是，措辞“中孔性”指的是包含直径在2至50 nm范围内的孔隙的材料。将理解的是，气凝胶可以由各种物质制成，包括但不限于大多数过渡金属氧化物(例如，铁氧化物或类似物)、硅石、生物聚合物(例如，胶质、琼脂或类似物)、碳纳米管、有机聚合物(例如，间苯二酚甲醛、聚丙烯酸酯或类似物)。气凝胶材料可以使用许多不同技术制造。例如，硅胶使用溶胶凝胶过程生产，其中，悬浮在液体溶液中的纳米颗粒被激活以互连且在液体介质容积内形成颗粒的连续多孔纳米结构网。将理解的是，措辞“气凝胶”指的是具有非常低的热传导系数的材料。这就是说0.05 W/mK或更小。适当地，0.02 W/mK或更小。气凝胶材料往往是亲水性的，但是可以通过添加防水物质(例如，三甲基甲硅烷一
Si(CH3)3)而制成疏水性的。气凝胶的典型导热率在0. 004 W/mK至0.04 W/mK之间。这与用于柔性管技术的典型绝热(但非气凝胶)材料(具有0. 15 W/mK至0. 18 W/mK的k值)相比。如图3所示，Z形带300的相邻卷绕物通过在构架带的相邻卷绕物之间附加地螺旋形地卷绕连接带303而互锁。连接带卷绕物303具有大致H形截面。图4更详细地示出了图3的卷绕物。卷绕带形成沿柔性管本体的长度轴向延伸的层。构架带300的截面具有假想中心线C且在带的第一边缘处具有向内的鼻部400。鼻部400混合到水平区域401中，且带然后弯曲到大致线性区域402，区域402首先朝向中心线且然后远离中心线延伸。带的中心区域402然后在再次朝向假想中心线C弯曲从而终止于另一鼻部404之前远离第一边缘的方向转向进入另一水平区域403。该另一向内的鼻部形成构架带的另一边缘。关于图4所示的卷绕物，第一鼻部朝向假想中心线向下转向，且另一鼻部朝向假想中心线向上转向。将理解的是，虽然在该和其他示例中所示的鼻部具有倒圆角端部，但是其他形状端部是可使用的。如图4所示，连接带303具有大致H形截面，提供面向上的大致水平骑跨表面410和另一个相对的大致平行隔开的面向下的大致水平骑跨表面412。如图4所示，第一卷绕物的向上鼻部404骑跨连接带的面向下的水平骑跨表面412在用作邻接表面413的端部之间，邻接表面413形成骑跨表面的边界。这允许相邻卷绕物之间的一定程度的横向运动。相邻卷绕物的向下鼻部400能够骑跨在H形连接器带的面向上的骑跨表面410上在相应邻接表面414之间，邻接表面414形成骑跨表面的侧边界。构架带在卷绕以制造构架层之前预成型，且在带本体内形成的通道用气凝胶填充。由此，带的本体封装气凝胶材料。当相继的卷绕物被卷绕且用连接带互锁在一起时，结果是气凝胶材料的一个或多个封装区域沿柔性管本体的轴向长度以层的形式布置。将理解的是，在构架带的制造期间(S卩，在制造柔性管的阶段之前)，带内的通道区 域可以任选地首先排空，以有助于减少跨过带的导热率。同样，使用刚性材料(例如，金属或复合材料或类似物)来制造带本体意味着可以任选地使用低密度气凝胶，因为带材料的刚度用作给予带强度的壳体。图5示出了图3和4所示的构架层的可选方案，其中，构架层带的相邻卷绕物通过将一个卷绕物的钩区域嵌套到相邻卷绕物的谷部区域而互锁。因而，不需要连接带。如图5所示，构架层101通过螺旋形卷绕带490形成，使得相邻卷绕物可以互锁。构架带490的截面是大致Z形，且带本体是完全或部分中空的。如同前述示例那样，本体可以是封装单个通道的外壳或者可以通过具有部分填充本体空腔区域而限定多于一个通道。带本体因而在带内封装至少一个通道区域。该通道区域301用绝热气凝胶材料或其他这种绝热材料填充。卷绕带因而形成沿柔性管本体的长度轴向延伸的层。构架带390的截面具有假想中心线C且在带的第一边缘处具有向内的鼻部500。鼻部500混合到水平区域501中，且带然后弯曲到大致线性区域502，区域502首先朝向中心线且然后远离中心线。带的中心区域502然后在再次朝向假想中心线C弯曲从而终止于另一鼻部504之前转向远离第一边缘进入另一水平区域503。该另一向内的鼻部形成构架带的另一边缘。关于图5所示的卷绕物，第一鼻部500朝向假想中心线向下转向，且另一鼻部朝向假想中心线向上转向。如图5所示，构架层带490的相邻卷绕物互锁在一起。在这种意义上，中心线性区域502的一部分和第一鼻部以及第一水平区域501形成钩部分，而中心线性区域502的其余部分、另一水平部分503和另一向上的鼻部504限定谷部区域。与卷绕物的钩部分有关的鼻部嵌套在由相邻卷绕物限定的谷部区域中。卷绕物的鼻部因而能够骑跨在相邻卷绕物中在该卷绕物的另一鼻部和中心区域之间限定的区域内。这防止构架层中的卷绕物分开，但是允许一定程度的横向运动，从而由构架层形成的柔性管本体可以折曲。嵌套在制造期间在构架带卷绕时进行。构架带490在卷绕以制造构架层之前预成型，且在带本体内形成的通道用气凝胶填充。由此，带的本体封装气凝胶材料。当卷绕物被卷绕且互锁在一起时，结果是气凝胶材料的一个或多个封装区域以柔性管本体的层的形式布置。将理解的是，在构架带的制造期间(S卩，在制造柔性管的阶段之前)，带内的通道区域可以任选地首先排空，以有助于减少跨过带的导热率。同样，使用刚性材料(例如，金属或复合材料或类似物)来制造带本体意味着可以任选地使用低密度气凝胶。图6示出了图3至5所示的构架层的可选方案。如图6所示,具有波纹状截面的构架层带的相邻卷绕物可以螺旋形卷绕以形成构架层。相邻卷绕物在相邻卷绕物之间的接口处使用连接带互锁。如图6所示，构架层101通过螺旋形卷绕带590形成，使得相邻卷绕物以一定方式互锁。构架带590的截面是波纹状，包括峰部和槽部，且带本体是完全或部分中空的。带本体因而在带内封装本身具有波纹状形状的通道区域。该通道区域301用绝热气凝胶材料的片材填充，其具有波状截面。卷绕带因而形成沿柔性管本体的长度轴向延伸的层。图7以剖视图形式示出了图6所示的螺旋形卷绕构架带590，示出了构架层101如何通过螺旋形卷绕构架带590形成。构架层带具有带有六个完整槽部70(^至7006的波纹状轮廓。槽部是波纹的延伸到由卷绕带限定的孔内径向最内部的部分。波纹状带还包括六个完整峰部701:至7016，其限定构架层的径向最外部分。当然可以使用具有不同数量的峰 部和槽部以及与所示峰部和槽部不同间距的带。当卷绕物卷绕时，具有大致H形截面的连接带也同时在构架层带494的相邻卷绕物之间的接口处螺旋形卷绕。连接带603的截面H形状在图7中示出。当然可以使用具有不同截面形状但允许互锁的其他连接带。图8示出了穿过构架层带590的相邻卷绕物互锁在一起处的区域的截面。构架带590的截面具有假想中心线C且在带的第一边缘处具有向内的鼻部800。鼻部800混合到水平区域801中，且带然后以倾斜角度朝向中心线弯曲。线性区域802朝向第一槽部区域延伸通过中心线，其限定构架带的径向最内折叠部或波纹。在该槽部处，带在朝向第一峰部区域TOl1径向向外延伸到另一线性区域之前弯曲。其他峰部和槽部跨过波纹状构架带690的截面布置。带在再次朝向假想中心线C弯曲从而终止于另一鼻部804之前从最后峰部7016延伸到另一水平区域803中。该另一向内的鼻部形成构架带的另一边缘。关于图6、7和8所示的卷绕物，第一鼻部800朝向假想中心线向下转向，且另一鼻部804朝向假想中心线向上转向。如图8所示，连接带603具有大致H形截面，提供面向上的大致水平骑跨表面810和另一个相对的大致平行隔开的面向下的大致水平骑跨表面812。如图8所示，第一卷绕物的向上鼻部804骑跨连接带的面向下的水平骑跨表面812在邻接表面813之间，邻接表面813形成骑跨表面的边界。这允许相邻卷绕物之间的一定程度的横向运动。相邻卷绕物的向下鼻部800能够骑跨在H形连接器带的面向上的骑跨表面810上在相应邻接表面814之间，邻接表面814形成骑跨表面的侧边界。构架带590在卷绕以制造构架层之前预成型，且在带本体内形成的通道用气凝胶填充。由此，带的本体封装气凝胶材料。可以形成容纳气凝胶的一个、两个或更多通道。当卷绕物被卷绕且用连接带互锁在一起时，结果是气凝胶材料的波纹状片材形式的一个或多个封装区域以柔性管本体的层的形式布置。将理解的是，在构架带的制造期间(S卩，在制造柔性管的阶段之前)，带内的通道区域可以任选地首先排空，以有助于减少跨过带的导热率。同样，使用刚性材料(例如，金属或复合材料或类似物)来制造带本体意味着可以任选地使用低密度气凝胶。将理解的是，波纹状构架带可以在鼻部区域处变型，使得波纹状带的相邻卷绕物以与图5所示的卷绕物类似的方式互锁而不需要居中的连接带。
除了在柔性管的构架层中提供气凝胶材料的封装区域之外，包括气凝胶材料的带可以根据需要附加地或者任选地在其他位置卷绕，从而提供一个或多个绝热层。例如，绝热材料层可以在柔性管本体的外部护套107的紧接内部形成。这种绝热层将趋于在柔性管本体的多层内保持温暖或冷的温度，由沿柔性管本体的孔传输的流体温度确定。可选地或附加地，绝热层可以在拉伸防护层的径向紧接外部或内部形成，从而将这些拉伸防护层的金属部分保持在预定温度范围内。绝热层可以在柔性管本体的截面内的任何其他期望位置形成。图9以截面形式示出了带890，其可以在柔性管本体的制造期间围绕底层螺旋形卷绕。如图9所示，带890具有使本体形成为带的外表面900。本体900包括从下面的底表面902隔开且大致平行于底表面902的大致平坦顶表面。侧壁将顶表面901和底表面902连接。因而，本体900的第一侧壁903和本体900的另一侧壁904 —起与顶表面和底表面形成外壳状本体。由顶表面和底表面以及侧壁的内表面限定的中心区域905限定通道906。该通道用气凝胶材料350填充。
图9所示的带可以多种方式螺旋形卷绕，以形成柔性管本体中的层。例如如图10所示，柔性带在第一层1001中与并排定位的相邻卷绕物一起螺旋形卷绕。带890的另一层在该第一层1001上方卷绕以形成叠置层1002。如图10所示，该叠置层可以位于下方的层中的相邻卷绕物的互连部上方。可选地，叠置层可以直接在底层顶部上卷绕。因而，产生由多个子层形成的绝热层。图11示出了可选方式，其中，图9所示的绝热带890可以在底层上方卷绕。如图11所示，前一卷绕物适当地卷绕之后，随后卷绕物1101卷绕，使得随后卷绕物1101的一部分位于前一卷绕物1102的下面部分上方。图10和11所示的两种方法的净效果在于，产生具有厚度是绝热带890厚度I两倍的绝热层。将理解的是，如果使用图10所示的技术利用仅仅一个卷绕物，那么产生具有厚度I的绝热层。图12图示在柔性管本体的长度中的构架层101，其中，构架层带1190的相邻卷绕物互锁在一起。因而，每个卷绕物形成围绕孔区域的内周边延伸的环形元件。如图12所示，构架层101通过螺旋形卷绕带1190形成，使得相邻卷绕物互锁。构架带1190的截面是大致Z形，且带本体是完全或部分中空的。如同前述示例那样，带本体可以是封装单个通道的外壳或者可以通过具有部分填充本体空腔区域或者将中心通道分开的板元件而限定多于一个通道。通道区域1201在图12示出为中空的。可选地，该通道区域可以用绝热气凝胶材料或其他这种绝热材料填充。可选地，如图13所示，通道可以用增强材料1350填充。例如，增强元件1350可以由金属材料形成，例如碳、不锈钢或类似物，而带1190的本体由复合材料制成，例如玻璃纤维。碳纤维、增强塑料或类似物。卷绕带因而形成沿柔性管本体的长度轴向延伸的层。构架带1190的截面具有假想中心线C且在带的第一边缘处具有向内的鼻部1300。鼻部1300混合到水平区域1301中，且带然后弯曲到大致线性区域1302，区域1302朝向中心线且然后远离中心线。中心区域1302然后转向远离第一边缘进入凸缘区域1303。如图12所示，带1190从第一弯曲壁和另一弯曲壁产生。这些是带元件。所示带元件具有类似且恒定的截面。适当地，带元件可以具有不同截面，这些还可以任选地是不恒定的。形成第一鼻部1300、水平部分1301、中心区域1302和第一凸缘区域1303的第一弯曲壁在其中间区域从另一弯曲壁隔开地形成。另一弯曲壁包括形成构架带的另一边缘的向内鼻部1310。该向内鼻部延伸到水平区域1311中，水平区域1311然后朝向假想中心线作为线性区域1312延伸。该线性区域然后朝向带的第一边缘拉平(flare out)，从而形成另一凸缘区域1313。弯曲壁整体形成或者可以独立制成且然后例如通过焊接、粘结等紧固在一起。由并置弯曲壁形成的带可以螺旋形方式卷绕以形成构架层，如本领域技术人员理解的那样。外部弯曲壁的鼻部和内部弯曲壁的凸缘区域形成钩区域，而内部弯曲壁的鼻部和第一弯曲壁的凸缘区域形成谷部区域。当制造构架层时，卷绕物的钩区域嵌套在相邻卷绕物的谷部区域中。通道区域1201在构架带的弯曲壁的内表面之间的平行隔开区域中形成。在制造柔性管本体之前，该通道可以全部或部分地用期望材料填充。例如，可以使用气凝胶材料。可选地，通道区域用具有与由带的弯曲壁形成的本体区域不同的机械属性的材料填充。因而，某些材料可用于形成带本体，而相同或不同材料可以用于全部或部分地填充沿构架带中心延伸的通道区域。这允许柔性管本体的制造商定制根据制造柔性管的目的选择的材料。构架带的每个卷绕物形成因而围绕孔区域的内周边延伸的环形元件。通道区域设置在构架带的本体部分内。
通道区域可以用具有不同特性的一种或多种材料全部或部分地填充。例如，气凝胶材料可以使用，其给构架层提供高绝热程度。适当地，通道区域基本上用在预测时间段内溶解的材料填充。可选地，通道可以保持真空，包含玻璃微球体的绝热带、泡沫或类似物。图14示出了图12和13所示的可选构架带。在许多方面，该构架带类似于图12和13所示，然而，构架带的本体的弯曲壁相对于图12和13所示的构架带的相应部分具有细长水平部分1401、1411。这允许构架带中的通道区域具有更大的容积每个卷绕物，且提供构架带的物理特性可以根据使用包括构架层的柔性管的目的来变型的另一方式。根据柔性管本体中所需的性能参数，可以按照需要选择带的宽度和/或厚度、带本体的材料和容纳在带的通道内的材料。适当地，带的宽度-厚度比是2:1或更大。适当地，宽度-厚度比是3 1或更大。图15示出了箍1500，箍1500包括中空通道区域1501，通道区域1501可以是中空的或者可以用气凝胶材料或其他这种绝热材料或增强材料填充。多个箍可以并排同轴的关系彼此紧接对齐。独立箍可以在相邻箍互锁在一起的情况下互锁在一起，从而形成柔性管本体的构架层。箍1500是环形元件，在形成时，构架层包括相邻互锁环形元件，每个由围绕孔区域的内周边延伸的本体部分构成。通道区域1501设置在每个箍的本体部分内。如图15所不,每个箍兀件具有圆形外表面。箍1500的截面具有假想中心线C且在箍的第一边缘处具有部分向内的鼻部1550。鼻部1550混合到水平区域1601中，该水平区域的外表面提供箍的圆形外部截面。水平区域1601然后朝向假想中心线弯曲且然后远离中心线进入基本线性中心区域1602。该中心区域1602然后转向远离箍的第一边缘进入凸缘区域1603。如图15所示，箍1500从第一弯曲壁和另一弯曲壁产生。这些是带元件。所示带元件具有类似且恒定的截面。适当地，带元件可以具有不同截面，且可以任选地具有不恒定的截面。形成第一鼻部1550、水平部分1601、中心区域1602和第一凸缘区域1603的第一弯曲壁在其中间区域从另一弯曲壁隔开地形成。另一弯曲壁包括形成箍的另一边缘的向内鼻部1610、具有形成箍内表面的内表面的水平区域1611。在朝向另一凸缘区域1613中的箍的第一边缘弯曲之前，另一弯曲壁的水平区域1611首先朝向假想中心线且然后在另一线性中心区域1612中继续远离中心线。与通过螺旋形卷绕带产生构架层不同，使用图15所示类型的多个箍元件制造的柔性管本体的构架层通过并排地逐一地定位箍元件且在箍的第一边缘处将鼻部1550弯曲在前一箍的直立鼻部1619上而制造。图16示出了从图15所示的部分倾斜位置1550向内弯曲的鼻部1600。外部弯曲壁的鼻部和内部弯曲壁的凸缘区域形成钩区域，而内部弯曲壁的鼻部和第一弯曲壁的凸缘区域形成谷部区域。当制造构架层时，箍的钩区域嵌套在相邻箍的谷部区域中。通道区域1501在构架箍的并置弯曲壁之间的平行隔开区域中形成。在制造柔性管本体之前，该通道可以全部或部分地用期望材料填充。例如，可以使用气凝胶材料。可选地，通道区域用具有与由箍的弯曲壁形成的本体区域不同的机械属性的材料填充。因而，某些材料可用于形成箍本体，而相同或不同材料可以任选地用于全部或部分地填充沿箍中心延伸的通道区域。这允许柔性管本体的制造商定制根据制造柔性管的目的选择的材料。构架层的每个独立箍形成因而围绕孔区域的内周边延伸的环形元件。通道区域设置在构架箍的本体部分内。 使用与相邻箍元件以并排同轴关系互锁在一起的独立箍元件形成构架层的优点在于，箍元件均可以由不同材料制成。因而，可以沿柔性管本体的长度形成这样的轮廓，带有在一个区域处的具有某些物理特性(由相同或类似材料制造的箍提供)的区和沿柔性管本体的长度在期望位置处的一个或多个其他区，其中，在这些区中用于制造柔性管本体的箍兀件由与用于第一区中的箍兀件的材料不同的材料制成。图17示出了构架层可以如何从具有与图15和16所示的箍不同的截面轮廓的互锁独立箍制成。在许多方面，图17所示的箍元件的截面类似于图15和16所示。然而，第一弯曲壁和另一弯曲壁的水平部分相对于图15和16所示的相应部分拉伸。这允许使用箍的不同宽度-厚度比。适当地，箍的宽度-厚度比是2:1或更大。适当地，宽度-厚度比是3 1或更大。宽度-厚度比的变化允许根据柔性管本体在使用中将经受的环境因素选择通道区域的容积。使用图15、16和17所示的箍来制造构架层的优点在于，每个箍元件可以在制造柔性管本体之前独立地制造。这些然后可以存储，直到要制造柔性管本体的时刻。用于制造每个箍元件的材料可以根据箍的所需物理性能选择。箍可以整体形成或者可以从紧固在一起的两个或更多独立壁制成。这些弯曲壁可以由相同或不同材料制成。每个箍因而可以在制造构架层之前预成型，且在箍本体内形成的通道可以是空的或者可以用期望材料填充。如果需要具有高绝热程度的构架层，那么气凝胶材料或一些其他绝热材料可以装载到通道中。将理解的是，在箍的制造期间，箍内的通道区域可以任选地首先排空，以有助于减少跨过箍的导热率。同样，使用刚性材料(例如，金属或复合材料或类似物)来制造箍本体意味着可以任选地使用低密度气凝胶。可选地，每个箍中的通道区域可以至少部分地用增加箍强度的材料填充。这就是说，将增加箍抵抗挤压力的能力。当然，通道区域可以用给最终构架层提供期望物理特性的任何材料填充。图18示出了没有通道区域的箍1800可以如何用于提供柔性管本体的构架层。如图18所示，箍具有大致S形。每个箍元件1800具有假想中心线C，且箍的第一边缘1801通过箍元件的水平部分1802形成，水平部分1802在自身上部分地向后弯曲以形成鼻部1803。水平部分1802然后在第一弯曲部1804处朝向中心线C弯曲进入中心大致线性区域1805，区域1805然后继续远离中心线，直到在另一弯曲区域1806处弯曲到另一水平区域1807中。该另一水平区域1807在箍1800的截面中大致平行于第一水平部分1802。另一水平部分然后在自身上向后弯曲以形成箍的另一边缘1808，其延伸到向内鼻部1809。如图18所示，多个箍元件180(^1800^" 1800 可以并排同轴关系对齐且互锁，从而在柔性管本体中形成构架层。箍的第一边缘处的向内鼻部1803与相邻箍的向内鼻部1809互锁以确保箍元件在使用期间不会分开。图19图示了构架层可以如何从互锁箍1900制造。图19所示的每个箍由图18所示的类型的第一弯曲壁和该弯曲壁的并置镜像形成，其作为紧固到第一弯曲壁或与第一弯曲壁整体形成的第二弯曲壁。每个箍1900具有假想中心线C以及外部部分假想中心线D1和内部部分假想中心线D2。箍的第一边缘1901包括由内部和外部水平部分1902形成的双环，其向后弯曲以形成相应内部和外部鼻部1903。内部和外部水平部分1902中的每个 然后远离主中心线C朝向相应假想内部或外部中心线Dp D2弯曲。从相应中心大致线性区域1905形成另一弯曲区域1906，另一弯曲区域1906将每个弯曲侧壁转向到相应水平区域1907inner、1907outer。该另一水平区域1907大致平行于第一水平部分1902。另一水平部分然后在另一边缘1908处在自身上向后弯曲，形成为两个分立环。向后弯曲水平部分形成内部和外部向内鼻部1909。本领域技术人员将理解，通过借助于将箍的边缘推动到一起使得箍的第一边缘处的鼻部区域与相邻箍的鼻部区域互锁而将箍逐一地或者多个同时地互连，可以制造构架层。箍可以从相同或不同材料制成。每个箍的弯曲壁可以整体形成或者可以通过焊接、粘结、铆接等紧固在一起。图20示出了具有实心截面(即，没有内部通道)的箍可以如何连接在一起以形成构架层。这些箍均具有相应翅片2001，翅片2001是从箍的内表面延伸的板。箍可以在制造过程期间对齐和互连，使得翅片沿柔性管本体的长度轴向地以线性阵列准确地对齐。可选地，一组箍的每个翅片或多个翅片可以相对于相邻箍或相邻组中的翅片径向偏移。因而，将理解的是，翅片之间的旋转偏移可在沿柔性管本体的孔传输的流体中引起旋转运动。在某些环境下和/或在传输某些类型的传输流体时，这可能是有利的。当然，翅片可以与前述包括内部通道的箍一起使用。图21示出了多个箍可以如何互锁在一起以形成柔性管本体的构架层。如图21所示，箍包括延伸跨过箍的直径的横梁2101。另一横梁2102还相对于第一横梁成直角延伸跨过箍的直径。将理解的是，每个横梁用作增强元件，从而增加每个箍元件的抗挤压性。每个箍可使用一个、两个或更多横梁。互锁在一起以形成构架层的箍横梁可彼此对齐或者可相对于彼此在旋转方向上偏移。可选地，箍组的横梁可对齐或者可与其他箍元件组中的横梁在旋转方向上偏移。横梁的偏移可用于引起在孔区域中传输的流体的旋转运动。可选地/附加地，横梁的偏移可提供抵抗不同径向角度的挤压力的柔性管本体。当然，横梁可以可选地延伸跨过箍的仅仅一部分而不是径向地跨过延伸。可以制造具有圆形外部形状但是被填充的箍，从而柔性管本体的内孔具有非圆形截面。贯穿本申请的说明书和权利要求书，用词“包括”和“包含”以及它们的变形指的是“包括但不限于”，它们并非意在(也并不)排除其它部分、添加物、部件、整数或步骤。贯穿本申请的说明书和权利要求书，除非上下文另有要求，则单数形式包含复数形式。具体地说，在使用了不定冠词的地方，本申请应当被认为是既考虑了复数形式也考虑了单数形式，除非上下文另有要求。除非存在矛盾，则结合本发明的具体方面、实施方式或示例描述的特征、整数、特性、化合物、化学部分或组应被理解为能够被应用于在此描述的任何其它方面、实施方式或示例。在本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤均可以以任何结合形式进行结合，除非那些结合中这些特征和/或步骤中的至少某些互为排它性的。本发明并不局限于任何前述实施方式的细节。本发明延伸至在本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中所公开的特征的任何新式一个或者任何新式结合，或者延伸至如此公开的任何方法或过程的步骤的任何新式一个或者任何新式结合。
读者的注意力被引导至与本申请相关并且与本申请同时提交或者在本申请之前提交的所有文件和文档，这些文件和文档与本申请一起向公众查阅开放，并且所有这些文件和文档的内容均以参引的方式引入本文。
权利要求
1.一种在柔性管中提供绝热层的设备，包括 设置在柔性管本体层中的气凝胶材料的一个或多个封装区域。
2.根据权利要求I所述的设备，还包括 所述ー个或多个区域包括沿柔性管本体的一部分轴向延伸的气凝胶材料的至少ー个封装连续层。
3.根据权利要求I或2所述的设备，还包括 所述ー个或多个区域包括以大致端对端配置设置的气凝胶材料的多个封装片材，每个沿柔性管本体的相应部分延伸。
4.根据权利要求2或3所述的设备，还包括 至少ー个内部套筒构件和与内部套筒同轴且从内部套筒隔开的至少ー个外部套筒构件，从而在它们之间提供空腔区域，所述空腔区域封装且至少部分地填充有所述气凝胶材料的层。
5.根据权利要求4所述的设备，还包括 内部套筒构件和外部套筒构件中的每个是大致圆柱形的且所述空腔区域是在它们之间同轴延伸的环形区域。
6.根据权利要求4或5所述的设备，还包括 内部套筒构件和外部套筒构件中的每个具有沿其相应长度的波纹状轮廓。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的设备，还包括 每个内部套筒构件在其第一和第二端部处与相应外部套筒构件的相应第一和第二端部密封。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的设备，还包括 每个内部或外部套筒构件是金属管元件或管元件的金属部分。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的设备，还包括具有大致H形截面的多个连接环，相应连接环位于封装相邻气凝胶材料层的套筒构件之间。
10.根据权利要求I所述的设备，还包括 所述ー个或多个区域包括带的截面中的封装通道区域，形成螺旋形卷绕带层，所述通道区域至少部分填充有所述气凝胶材料，相邻卷绕物和相应封装通道区域沿柔性管本体作为层延伸。
11.根据权利要求10所述的设备，还包括 所述带的截面还包括将所述带层中的相邻卷绕物互锁的谷部区域和钩区域。
12.根据权利要求10所述的设备，还包括 所述带的截面是波纹状，包括至少ー个峰部和槽部区域。
13.根据权利要求11或12所述的设备，还包括 能定位在所述带的相邻卷绕物之间的大致H形连接帯。
14.根据权利要求10所述的设备，还包括 带的截面是大致矩形。
15.根据权利要求I或2所述的设备，还包括 所述ー个或多个区域包括箍元件的截面中的环形通道区域，多个所述箍元件以并排同轴关系设置，从而提供所述层。
16.一种柔性管本体，包括根据前述权利要求中任一项所述的设备。
17.根据权利要求16所述的柔性管本体，还包括 所述层包括柔性管本体的构架层和/或绝热层。
18.根据权利要求16所述的柔性管本体，还包括 所述层包括在防护层的径向外部和/或靠近柔性管本体的外部护套层的内表面的层。
19.一种柔性管，包括根据权利要求16至18中任一项所述的柔性管本体以及ー个或多个端部配件。
20.一种跨接管、立管或流送管，包括根据权利要求19所述的柔性管。
21.一种制造柔性管本体的方法，包括以下步骤 在柔性管本体层中提供绝热气凝胶材料的一个或多个封装区域。
22.根据权利要求21所述的方法，还包括以下步骤 通过沿柔性管本体的相应部分设置气凝胶材料的ー个或多个封装层来提供所述封装区域。
23.根据权利要求22所述的方法，还包括以下步骤 以大致端对端配置提供气凝胶材料的多个封装片材且经由至少ー个相应H形连接环紧固并置的封装层。
24.根据权利要求21所述的方法，还包括以下步骤 通过围绕柔性管本体中的底层螺旋形卷绕带来提供封装区域，所述带具有包括通道区域的截面，所述通道区域至少部分地填充有气凝胶材料。
25.根据权利要求24所述的方法，还包括以下步骤 通过将卷绕物的钩区域嵌套到相邻卷绕物的谷部区域中而将带的相邻卷绕物互锁。
26.根据权利要求24所述的方法，还包括以下步骤 通过在绝热带的相邻卷绕物之间的接ロ区域处同时卷绕连接带而将相邻卷绕物互锁。
27.根据权利要求21所述的方法，还包括以下步骤 通过将以并排大致同轴关系设置的多个箍元件互锁而提供封装区域，每个箍元件包括贯穿箍元件环绕的环形通道。
28.封装气凝胶材料的ー个或多个区域在柔性管层中的使用方法。
29.一种在柔性管中提供绝热层的设备，包括 设置在柔性管本体层中的绝热材料的一个或多个封装区域。
30.一种用于提供柔性管本体层的带，包括 细长带本体部分，所述带的穿过本体部分的截面包括容纳气凝胶材料的至少ー个通道区域。
31.根据权利要求30所述的带，还包括 带的截面是波纹状，所述通道区域容纳气凝胶材料的波状片材。
32.根据权利要求30或31所述的带，还包括 所述带具有假想中心线；在带的第一边缘区域处的鼻部，所述鼻部向内转向朝向中心线；以及在带的另ー边缘区域处的另一鼻部，所述另ー鼻部向内转向朝向中心线。
33.根据权利要求32所述的带，还包括 第一和另ー鼻部以相反方向转向。
34.根据权利要求30所述的带，还包括带的截面是大致Z形，且包括钩区域和谷部区域。
35.ー种基本上如上參照附图所述的方法。
36.ー种基本上如上參照附图所述构造和设置的设备。
全文摘要
公开了在柔性管中提供绝热层的设备，包括设置在柔性管本体层中的气凝胶材料的一个或多个封装区域。此外，公开了包括这种设备的柔性管本体和制造柔性管本体的方法。
文档编号F16L11/08GK102782382SQ201080057768
公开日2012年11月14日 申请日期2010年12月20日 优先权日2009年12月18日
发明者J.D.莱兰, T.谢尔德拉克 申请人:韦尔斯特里姆国际有限公司