具有整体抗挤出层的压力防护的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于在海上或陆地上输送石油或其它流体的柔性管。
【背景技术】
[0002]复合防护柔性管包括，或部分包括，层叠带条组成的复合增强带堆叠。所述复合增强带堆叠可无需互锁地螺旋状缠绕管道以提供结构和支撑。为了提供环箍强度，该复合增强带堆叠可以以相对较大的捻角卷绕于管轴上。带堆叠的相邻卷带之间会存在空隙，用于允许管道弯曲。超过允许值的空隙会导致被卷带支撑的内压力鞘或流体阻挡层泄露。然而，有利地，空隙可为卷曲层提供柔韧性，使相邻层之间产生相对运动，从而允许管道弯曲。期望能够控制空隙间距以便防止内压力鞘或流体阻挡层的泄露。此外，抗挤出层可用于流体阻挡层和非互锁螺旋卷带之间以增加螺旋卷带之间的允许空隙宽度。
[0003]在金属防护柔性管中，互锁层或卷带可作为压力防护层，用于抵抗内部和外部压力以及机械断裂负荷，以及防止流体阻挡层泄露。互锁的金属环箍强度层仅通过允许相邻卷带与互锁卷带的完全延伸区之间的最大间距控制空隙，从而防止内压力鞘层或流体阻挡层的泄露。
[0004]在复合防护柔性管中，非互锁复合增强带堆叠与抗挤出层可共同实现金属防护柔性管中压力防护的功能。抗挤出层可包含合成纤维增强带。
【发明内容】
[0005]根据本发明的一个方面，提供了一种管组件，该管组件包括流体阻挡层；以及压力防护层，所述压力防护层包括:包含至少一层金属层的第一叠层，所述第一叠层位于流体阻挡层外部；以及包含多个复合螺旋卷带的第二叠层，所述第二叠层位于所述第一叠层外部。该复合螺旋卷带是非互锁的。
[0006]根据本发明的另一个方面，提供了一种柔性管，该柔性管包括流体阻挡层；包含非互锁螺旋卷带的环箍强度层；以及包含至少一层金属层的抗挤出层，所述抗挤出层位于流体阻挡层和环箍强度层之间，防止自流体阻挡层突出进入环箍强度层的非互锁螺旋卷带之间的空隙。
[0007]根据本发明的另一个方面，提供了一种防止流体阻挡层挤出的方法，该方法包括在管组件的流体阻挡层外部形成抗挤出层，所述抗挤出层包括至少一层金属层；以及在管组件的抗挤出层外部形成复合环箍强度层。
[0008]根据本发明的另一个方面，提供了一种柔性管，该柔性管包括流体阻挡层；第一压力防护层；以及第二压力防护层；以及位于第一压力防护层和第二压力防护层之间的抗塌陷鞘层。所述第一压力防护层包含金属互锁的抗挤出和环箍强度层。所述第二压力防护层包含具有非互锁螺旋卷带的环箍强度层。所述第二压力防护层包含复合螺旋卷带。
[0009]其他方面的优点将在下文的描述和所附的权利要求中体现。
【附图说明】
[0010]结合附图和下文的描述，本发明的特征将变得更加明显。
[0011]图1是根据本发明的一个或多个实施例的柔性管的等距视图；
[0012]图2是根据本发明的一个或多个实施例的柔性管的剖视图；
[0013]图3是根据本发明的一个或多个实施例的柔性管的剖视图；
[0014]图4是根据本发明的一个或多个实施例的柔性管的剖视图；
[0015]图5是根据本发明的一个或多个实施例的柔性管的剖视图；
[0016]图6是根据本发明的一个或多个实施例的柔性管的等距视图。
【具体实施方式】
[0017]在此将参考附图对包含压力防护螺旋卷带和金属层的柔性管进行描述。压力防护实现增强柔性管与内部和外部以及机械断裂载荷之间的阻力，以及防止内压力鞘或流体阻挡层泄露的功能。在复合纤维增强柔性管中，压力防护的泄露性能可通过抗挤出层或环增强、带堆叠强化。因此，抗挤出层和环箍增强层相结合实现柔性管中的压力防护功能。
[0018]参考图1，示出了根据本发明的一个或多个实施例的复合纤维增强柔性管100的等距视图。在一个或多个实施例中，流体阻挡层102(或衬垫或内压力鞘)可与环箍强度层104和拉力增强层106和108相缠绕、封闭、覆盖、和/或被护套(或外鞘)110保护。进一步，在一个或多个实施例中，抗挤出层可位于流体阻挡层102和环箍强度层104之间。在一个或多个实施例中，抗挤出层可包括抗挤出材料的多层和/或卷带120和122，例如聚合涂层纤维增强带，和/或任何本领域内的其他高强度带。进一步的，在不偏离本发明保护范围的情况下，本领域中的技术人员将了解，复合纤维增强柔性管100可包含或由不同和/或附加的层形成，包括多孔芯、防塌陷环箍层、抗磨损层、润滑层、拉伸增强层、隔膜、防爆裂环箍层、多孔护套、热隔离层、和/或其他附加层中的一种或几种的组合。抗挤出层120和122以及环箍强度层104的结合可实现柔性管中压力防护的功能，如在美国石油协会规范17B所描述的，非粘合柔性管，如金属防护和复合防护柔性管的推荐做法。
[0019]在一个或多个实施例中，环箍强度层104包含或由分层带堆叠组成，如在专利号为6，491，779，申请时间为2000年4月24日，名称为“形成复合管组件的方法”的美国专利，专利号为6，804，942，申请时间为2002年9月27日，名称为“复合管组件及其形成方法”的美国专利，专利号为7，254，933，申请时间为2005年5月6日，名称为“抗塌陷系统及其制造方法”的美国专利，以及专利申请公开号为N0.2008/0145583，申请时间为2006年11月18日，名称为“自由排气管及其制造方法”的美国专利中所述，以上专利的全部内容通过引用的方式包含于此。
[0020]在一个或多个实施例中，环箍强度层104能以相对于流体阻挡层102或复合纤维增强柔性管100的纵轴的“捻角”缠绕，其中较大的捻角可提供相对较大的环箍强度，较小的捻角可提供相对较大的轴强度。然而，在一个或多个实施例中，环箍强度层104可以以相对较大的捻角卷绕于管的纵轴上，例如60°至89°，以提供抵抗爆裂的内部耐压力和/或用于抵抗由于外部负载引起的塌陷或粉碎的外部耐压力。如前文所述，环箍强度层104可由带堆叠组成，可包括纤维如玻璃纤维、芳纶、碳和/或其他用于聚合结构材料的纤维。
[0021]进一步的，本领域中的技术人员将了解，环箍强度层104可包括或由钢组成，其中可以高捻角螺旋缠绕以提供环箍强度。在一个或多个实施例中，钢可以是矩形的或任何允许大捻角的形状。此外，尽管图1中仅示出了一个环箍强度层104，本领域中的技术人员将了解，在不偏离本发明保护范围的情况下，多个提供附加防爆裂、防塌陷、或防粉碎的环箍增强层或卷带可用于管道。进一步的，在一个或多个实施例中，层叠的环箍强度层或环箍增强层可反向缠绕，例如，顺时针缠绕的层的下一层可以是逆时针缠绕的，以提供和/或增强管道的扭力平衡。
[0022]在一个或多个实施例中，环箍强度层104可具有一个或多个位于层的相邻卷带之间的空隙128，图4进一步讨论和示出了空隙428的更多细节。在一个或多个实施例中，空隙128可具有指定宽度，以适应管100的柔韧性。由于安装的不当，空隙128的宽度的变化范围可以在容许范围内。
[0023]进一步的，如图1所述，抗挤出层120和122可用于管结构，如阻止流体阻挡层102进入空隙128和/或防止流体阻挡层102发生泄露。使用多个抗挤出层可用于获得更强的抗泄露性能。内部压力高时需要较强的抗泄露性能，如设计压力超过3000psi时。内部温度高时同样需要较强的抗泄露性能，如140° F，高温会降低流体阻挡层102的抗泄露性能，这是由于流体阻挡材料会软化或强度降低。由于所需的抗泄露性能会增加如，层120和122以及任附加层的厚度、刚度、和/或强度，因此空隙128可增加宽度，因此柔性管100具有更高的柔韧性。然而，较大的空隙128会增加流体阻挡层102泄露的可能性。
[0024]进一步的，如图1所示，尽管流体阻挡层102和环箍强度层104之间只有两层抗挤出层120和122，本领域中的技术人员将了解，在不偏离本发明保护范围的情况下也可采用其他结构。例如，附加的抗挤出层，如一个或多个实施例中所述，或其他抗挤出层和/或润滑层，可用于两个环箍强度层之间和/或任何层叠的、相邻的、和/或顺序缠绕的层之间。例如，专利申请公开号为N0.2008/0145583的美国专利中所述的抗挤出层，，或者可采用美国石油协会规范17J和17B所描述的润滑层和/或抗磨损层，以上全部内容通过引用的方式包含于此，可全部或选择性的应用。进一步的，在一个或多个实施例中，一个以上的层可被卷曲和/或用于管结构层之间，从而提供较强的抗挤出层。
[0025]再次参考图1，抗挤出层120和122可用于空隙控制。第一层120可螺旋缠绕于流体阻挡层102上。第二层122可螺旋缠绕于第一层120上，但第二层122可与第一层12