一种海洋用柔性管的骨架层和复合柔性管的制作方法

本实用新型涉及海洋柔性管技术领域，具体而言，涉及一种海洋用柔性管的骨架层和复合柔性管。

背景技术：

作为海洋油气资源开采的关键性装备，海洋柔性管缆发挥着越来越重要的作用，也得到了越来越广发的应用。海洋柔性管其结构其结构复杂，由多层的金属层及非金属层复合而成，少则4-5层多则十几层，一般根据其预作业水域进行设计。柔性管不同的层承担着不同的功能，其中骨架层作为其关键的一层结构起到抵抗外部压力，防止压溃的作用。

骨架层一般作为海洋用柔性管最内一层，是直接与油气接触的一层，油气作为一种流体，在开采过程中在管内高速流动，现有的骨架层在流体流动过程中，由于内壁的不平整存在部分凹陷，将会导致流体流动时在凹陷处产生漩涡，假使漩涡的发放频率与骨架层自身构件的固有频率接近时，就会产生振动现象，也称为流致振动，流致振动的产生还会导致嗡鸣现象，对柔性管油气输运安全产生极大威胁。流致振动的产生与流体流速、密度、压力及骨架层结构尺寸都有关系，但这种潜在的危险一旦发生将会产生不可逆的损失。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供的一种海洋用柔性管的骨架层和复合柔性管，更好的克服了上述现有技术存在的问题和缺陷，该骨架层结构简单，设计合理，有效解决现有含骨架层的海洋用柔性管内流产生的流致振动及嗡鸣问题，能够使得内部油气流体流动更为平缓，避免了漩涡产生及流致振动现象，极大提高海洋用柔性管油气输运的安全性，可以广泛应用于海洋油气复合柔性管结构中。

一种海洋用柔性管的骨架层，所述骨架层包括第一异形带和第二异形带；

所述第一异形带螺旋缠绕形成管状的骨架层本体，且所述骨架层本体的内表面形成有螺旋形凹槽；

所述第一异形带和所述第二异形带交错螺旋缠绕将所述螺旋凹槽的开口封闭。

作为对上述的海洋用柔性管的骨架层的进一步可选的方案，所述第一异形带的截面为S型截面，包括第一端和第二端，所述第一异形带螺旋缠绕时，相邻圈上的第一端和第二端互锁形成管状的骨架层本体。

作为对上述的海洋用柔性管的骨架层的进一步可选的方案，所述第二异形带的截面为T型截面，包括横梁和设于横梁一面上的竖梁，所述第一异形带和所述第二异形带交错螺旋缠绕时，所述竖梁插入所述螺旋形凹槽内，所述横梁将所述螺旋凹槽的开口封盖。

作为对上述的海洋用柔性管的骨架层的进一步可选的方案，所述横梁采用粘贴的方式连接在所述骨架层本体的内表面。

作为对上述的海洋用柔性管的骨架层的进一步可选的方案，所述竖梁采用粘贴的方式连接在所述螺旋形凹槽的内表面。

作为对上述的海洋用柔性管的骨架层的进一步可选的方案，所述竖梁的截面形状为三角形或倒梯形。

作为对上述的海洋用柔性管的骨架层的进一步可选的方案，所述第二异形带的材质为橡胶或硅胶。

作为对上述的海洋用柔性管的骨架层的进一步可选的方案，所述第一异形带的S型截面为中心对称结构。

作为对上述的海洋用柔性管的骨架层的进一步可选的方案，所述第一端具有U型卡槽，所述第二端具有卡钩，所述卡钩具有卡设在所述卡槽中的卡壁，且所述卡壁与所述卡槽的侧壁抵接。

本实用新型还提供了一种复合柔性管，所述复合柔性管的管壁包括设置于最内侧的骨架层；所述骨架层为上述的骨架层。

与现有技术相比，本实用新型的海洋用柔性管的骨架层和复合柔性管的有益效果是：

本实用新型的海洋用柔性管的骨架层包括第一异形带和第二异形带，第一异形带螺旋缠绕形成管状的骨架层本体，且骨架层本体的内表面形成有螺旋形凹槽，第一异形带和第二异形带交错螺旋缠绕将螺旋凹槽的开口封闭，有效解决现有含骨架层的柔性复合管内流产生的流致振动及嗡鸣问题，能够使得内部油气流体流动更为平缓，避免了漩涡产生及流致振动现象，极大提高海洋用复合柔性管油气输运的安全性，可以广泛应用于海洋油气复合柔性管结构中；另外，本实用新型的海洋用柔性管的骨架层结构简单，设计合理。

综上所述，本实用新型特殊的结构，其具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类产品中未见有类似的方法公开发表或使用而确属创新，产生了好用且实用的效果，较现有的技术具有增进的多项功效，从而较为适于实用，并具有广泛的产业价值。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型的复合柔性管的一种骨架层的剖面结构示意图；

图2为本实用新型骨架层的第一异型带的一种剖面结构示意图；

图3为本实用新型的复合柔性管的一种剖面结构示意图；

图4为本实用新型的复合柔性管的抗压铠装层的第一种剖面结构示意图；

图5为本实用新型的复合柔性管的抗压铠装层的第二种剖面结构示意图；

图6为本实用新型的复合柔性管的抗压铠装层的第三种剖面结构示意图。

主要元件符号说明：

1-复合柔性管；

10-骨架层；

100-第一异形带；

110-第一端；

111-U型卡槽；

120-第二端；

121-卡钩；

200-第二异形带；

210-横梁；

220-竖梁；

300-螺旋形凹槽；

20-内衬层；

30-抗压铠装层；

40-组合层；

41-抗拉铠装层；

42-防磨层；

50-保护套层。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对复合柔性管进行更全面的描述。附图中给出了复合柔性管的首选实施例。但是，复合柔性管可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对复合柔性管的公开内容更加透彻全面。

在下文中，可在本实用新型的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本实用新型的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本实用新型的各种实施例中，表述“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本实用新型的各种实施例中被清楚地限定。

实施例1

参阅图1和图1，本实用新型提供了一种海洋用柔性管的骨架层10，设于海洋用柔性管的的最内层，具有支撑、抵抗骨架层10以外的外部压力和防止复合柔性管1在强大的压力下被压溃的作用。

所述骨架层10包括第一异形带100和第二异形带200。

所述第一异形带100螺旋缠绕形成管状的骨架层本体，且所述骨架层本体的内表面形成有螺旋形凹槽300；

所述第一异形带100和所述第二异形带200交错螺旋缠绕将所述螺旋凹槽的开口封闭。

所述第一异形带100的材质为不锈钢、镍合金钢或钼合金钢等金属构架，使骨架层10具有低的轴向刚性的同时又有很高的径向刚性，弯曲半径大大减小，施工和维护十分方便。第一异形带100的材质为一般采用不锈钢(AISI 304L/316L)；当复合柔性管1用于输运低腐蚀流体时，骨架层10的第一异形带100的材质可以采用碳钢/铁素体不锈钢；当工况要求较为严苛时，骨架层10的第一异形带100的材质可以采用高合金双相不锈钢、镍合金或钼合金钢等。

本实用新型的海洋用柔性管的骨架层10包括第一异形带100和第二异形带200，第一异形带100螺旋缠绕形成管状的骨架层本体，且骨架层本体的内表面形成有螺旋形凹槽300，第一异形带100和第二异形带200交错螺旋缠绕将螺旋凹槽的开口封闭，有效解决现有含骨架层10的海洋用柔性管内流产生的流致振动及嗡鸣问题，能够使得内部油气流体流动更为平缓，避免了漩涡产生及流致振动现象，极大提高海洋用复合柔性管油气输运的安全性，可以广泛应用于海洋油气复合柔性管结构中；另外，本实用新型的海洋用柔性管的骨架层10结构简单，设计合理。

优选地，本实施例中，所述第一异形带100的截面为S型截面，包括第一端110和第二端120，所述第一异形带100螺旋缠绕时，相邻圈上的第一端110和第二端120互锁形成管状的骨架层本体，骨架层本体的内表面形成螺旋形凹槽300。

需要说明的是，上述截面为S型的第一异形带100螺旋互锁缠绕为复合柔性管1的最内层结构，即管状的骨架层本体，该管状的骨架层本体的相邻S型截面之间具有间隙，即骨架层本体的内表面形成的螺旋形凹槽300。

进一步地，本实施例中，所述第二异形带200具有T型截面，包括横梁210和设于横梁210一面上的竖梁220，所述第一异形带100和所述第二异形带200交错螺旋缠绕时，所述竖梁220插入所述螺旋形凹槽300内，所述横梁210将所述螺旋凹槽的开口封盖。

优选地，本实施例中，所述横梁210采用粘贴的方式连接在所述骨架层本体的内表面。

需要说明的是，上述通过将横梁210粘贴在骨架层本体的内表面。亦即螺旋凹槽的开口处外边缘，使得横梁210能够将螺旋凹槽的开口封闭，从而使得到的骨架层10的内表面平整，避免流体在复合柔性管1的骨架层10内表面流动时在螺旋凹槽处产生漩涡，从而避免产生流致振动及嗡鸣问题；使得复合柔性管1内部油气流体流动更为平缓。

进一步地，本实施例中，所述竖梁220采用粘贴的方式连接在所述螺旋形凹槽300的内表面，使得第二异形带200不易与第一异形带100能够牢固地缠绕在一起，不会相互脱离。

优选地，本实施例中，所述竖梁220的截面形状为三角形或倒梯形。需要说明的是，该倒梯形的底部可以为弧形。当然，竖梁220的截面形状还可以为其它不规则形状。

优选地，本实施例中，所述第二异形带200的材质为橡胶或硅胶，当然，其材质还可以为其它弹性材料，第二异形带200以其易变形的特性，能够适应性的发生变形，同时避免第一异形带100和第二异形带200螺旋缠绕时第一异形带100和第二异形带200之间发生硬性碰撞磨损，产生断裂。

优选地，所述第一异形带100的S型截面为中心对称结构。即所述第一异形带100的S型截面的第一端110和第二端120以截面的中心对称。

进一步地，所述第一端110具有U型卡槽111，所述第二端120具有卡钩121，所述卡钩121具有卡设在所述卡槽中的卡壁(图中未示出)，且所述卡壁与所述卡槽的侧壁抵接，以防止卡壁从卡槽中滑出。进一步地，还可以在卡槽的槽口处设置向卡槽内部延伸的凸起部(图中未示出)。

实施例2

本实用新型还提供了一种复合柔性管1，可用于深海或超深海，所述复合柔性管1的管壁包括设置于最内侧的骨架层10。

优选地，如图3所示，本实施例的复合柔性管1还可包括包裹在骨架层10外表面的内衬层20、包裹在内衬层20外表面的抗压铠装层30及包裹在抗压铠装层30外表面的保护套层50，当然还可以包括设置于抗压铠装层30和保护套层之间的至少一层抗拉铠装层41和防磨层42的组合层。

如图1和图2所示，上述骨架层10包括第一异形带100和第二异形带200。所述第一异形带100螺旋缠绕形成管状的骨架层本体，且所述骨架层本体的内表面形成有螺旋形凹槽300；

所述第一异形带100和所述第二异形带200交错螺旋缠绕将所述螺旋凹槽的开口封闭。

所述第一异形带100的材质为不锈钢、镍合金钢或钼合金钢等金属构架，使骨架层10具有低的轴向刚性的同时又有很高的径向刚性，弯曲半径大大减小，施工和维护十分方便。第一异形带100的材质为一般采用不锈钢(AISI 304L/316L)；当复合柔性管1用于输运低腐蚀流体时，骨架层10的第一异形带100的材质可以采用碳钢/铁素体不锈钢；当工况要求较为严苛时，骨架层10的第一异形带100的材质可以采用高合金双相不锈钢、镍合金或钼合金钢等。

优选地，本实施例中，所述第一异形带100的截面为S型截面，包括第一端110和第二端120，所述第一异形带100螺旋缠绕时，相邻圈上的第一端110和第二端120互锁形成管状的骨架层本体，骨架层本体的内表面形成螺旋形凹槽300。

需要说明的是，上述截面为S型的第一异形带100螺旋互锁缠绕为复合柔性管1的最内层结构，即管状的骨架层本体，该管状的骨架层本体的相邻S型截面之间具有间隙，即骨架层本体的内表面形成的螺旋形凹槽300。

进一步地，本实施例中，所述第二异形带200具有T型截面，包括横梁210和设于横梁210一面上的竖梁220，所述第一异形带100和所述第二异形带200交错螺旋缠绕时，所述竖梁220插入所述螺旋形凹槽300内，所述横梁210将所述螺旋凹槽的开口封盖。

优选地，本实施例中，所述横梁210采用粘贴的方式连接在所述骨架层本体的内表面。

需要说明的是，上述通过将横梁210粘贴在骨架层本体的内表面。亦即螺旋凹槽的开口处外边缘，使得横梁210能够将螺旋凹槽的开口封闭，从而使得到的骨架层10的内表面平整，避免流体在复合柔性管1的骨架层10内表面流动时在螺旋凹槽处产生漩涡，从而避免产生流致振动及嗡鸣问题；使得复合柔性管1内部油气流体流动更为平缓。

进一步地，本实施例中，所述竖梁220采用粘贴的方式连接在所述螺旋形凹槽300的内表面，使得第二异形带200不易与第一异形带100能够牢固地缠绕在一起，不会相互脱离。

优选地，本实施例中，所述竖梁220的截面形状为三角形或倒梯形。需要说明的是，该倒梯形的底部可以为弧形。当然，竖梁220的截面形状还可以为其它不规则形状。

优选地，本实施例中，所述第二异形带200的材质为橡胶或硅胶，当然，其材质还可以为其它弹性材料，第二异形带200以其易变形的特性，能够适应性的发生变形，同时避免第一异形带100和第二异形带200螺旋缠绕时第一异形带100和第二异形带200之间发生硬性碰撞磨损，产生断裂。

优选地，在一种实施例中，所述第一异形带100的S型截面为中心对称结构。即所述第一异形带100的S型截面的第一端110和第二端120以截面的中心对称。

优选地，在另一种实施例中，所述第一端110具有U型卡槽111，所述第二端120具有卡钩121，所述卡钩121具有卡设在所述卡槽中的卡壁，且所述卡壁与所述卡槽的侧壁抵接，以防止卡壁从卡槽中滑出。进一步地，还可以在卡槽的槽口处设置向卡槽内部延伸的凸起部。

上述内衬层20的材质可为高密度聚乙烯、交联聚乙烯、尼龙、聚酰胺、聚氨酯或聚偏氟乙烯。内衬层20可由高密度聚乙烯、交联聚乙烯、尼龙、聚酰胺、聚氨酯或聚偏氟乙烯挤出成型，具有防腐蚀和防渗漏的作用，用来保持内部的输送物质的完整性，不受外界污染。

上述抗压铠装层30主要用来抗内压，即抵抗来自复合柔性管1内部的输送物质的径向压力载荷，也可以抵抗部分外压，能够使复合柔性管1在深海使用过程中，承受较大的压力。需要说明的是，抗压铠装层30可由不锈钢、钛钢或碳素钢钢带通过扣或锁连接而成，如图4至图6所示，优选采用S型碳钢钢带、C型碳钢钢带或T型碳钢钢带通过扣或锁连接而成。

上述通过在抗压铠装层30与保护套层50之间设置至少一层抗拉铠装层41和防磨层42的组合层40，主要用于抵抗拉伸力以及部分内压里，以使复合柔性管1获得扭转平衡，即平衡环向载荷和轴向载荷，同时能够很大程度上提高复合柔性管1的抗腐蚀能力和抗疲劳能力。

为了使保护套层50具有合格的强度和密封性能，所述保护套层50的材质采用聚合物，具体可列举为聚乙烯、纳米聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚氨酯或聚酰胺等，即保护套层50可由聚乙烯、纳米聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚氨酯或聚酰胺等挤出成型。通过设置保护套层50能够有效防止海水的化学腐蚀和生物腐蚀，减少海洋生物的附着，保证外部流体的完整。

本实施例的保护套层50的材质优选采用高密度聚乙烯(HDPE)。高密度聚乙烯是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。高密度聚乙烯有良好的耐热性、耐寒性和化学稳定性，耐酸、碱和各种盐类的腐蚀；其介电性能、耐环境应力开裂性、耐磨性、电绝缘性均较好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好。

需要说明的是，本实施例的复合柔性管1各层之间通过黏合剂粘合，也可以通过压力将各层压合，具体可以通过热压合方式。

为了便于监测该复合柔性管1内的温度、压力和流量，还可以在外保护套层400内部设置用以监测该复合柔性管1的温度、压力和流量的光纤，如此设置，便可监测复合柔性管1内的输送物质的流量等。

另外，在进行实际生产时，还可以在保护套层50内部预制与该复合柔性管1的轴向平行设置的用于放置线路的线路管。如此设置，可以将线路置于该线路管中，更加方便了线路的设置。

尽管以上较多使用了表示结构的术语，例如“第一异形带”、“骨架层本体”、“螺旋形凹槽”等，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。