[发明专利]具有浮力元件的挠性管体及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括浮力元件的挠性管体，以及包括浮力元件的挠性管体的制造方法。具体地（但非排他地），本发明涉及适用于油气工业的挠性管体。

背景技术

传统上使用挠性管从一个位置到另一个位置输送产品流体，例如，石油（oil，油）和/或天然气和/或水。对于海底位置（可能为深海，例如，1000米或以上）与海平面位置的连接，挠性管特别有用。管的内径一般可为约0.6米。挠性管一般形成为挠性管体与一个或多个端部配件的组件。管体一般形成为分层材料的组合，所述分层材料形成压力容纳导管。管结构允许在不引起弯曲应力的情况下出现较大偏移，所述弯曲应力会在管的使用寿命中削弱管的功能。管体一般构建成包括金属层和聚合物层的组合结构。立管（riser，竖管）是将海底源与海面站或船只连接的一段或多段挠性管的组件。跨接件是将海底位置与另一海底位置连接的挠性管的组件。

在多种已知挠性管设计中，管体包括一个或多个抗拉铠装层（tensile armour layer）。这种层上的主载荷是张力。在高压应用（例如，深水和超深水环境）中，抗拉铠装层承受来自于内压端盖载荷和挠性管自支撑重的组合的高张力载荷。由于长期处于这种条件下，这会使挠性管中发生故障。

无粘合的挠性管已用于深水（小于3,300英尺（1,005.84米））和超深水（大于3,300英尺）开采。对石油的需求日益增加，因此勘探的深度也越来越大，其环境因素更为极端。例如，在这种深水和超深水环境中，海底温度增加了这样的风险：产品流体冷却到可能会造成管堵塞的温度。增加的深度还增加了与挠性管必须在其中操作的环境相关的压力。因此，对挠性管体的抗拉铠装层的高性能水平的需求增加。

过去已尝试的以某种方式减轻上文所述的抗拉铠装层上的载荷问题一种技术是，在沿立管长度的预定位置处给挠性管添加浮力工具。

WO2007/125276公开了适用于深水应用的一种立管。浮力工具提供向上的升力，以抵消立管的重量，在沿立管长度的各个点处有效地抵消了立管的一部分重量。

传统浮力工具形成为高浮力材料的单独模块，或形成为可填充有这种浮力材料的中空壳体。传统来说，这种浮力工具夹持于或以其他方式固定于挠性管上的预定位置。

使用浮力工具来支撑立管的已知立管配置的一个示例是阶状（stepped，分级）立管配置100，例如，WO2007/125276中公开和图1所示的配置，其中，浮力工具101沿挠性管103设于离散位置处。此处，所述挠性管包括五段挠性管体和位于相邻段的管体之间的四个接合部。在每个接合部处，浮力工具101以某种方式附着于挠性管，以对管提供升力，并减小沿管长度的拉伸载荷。所述立管适用于从海底位置向漂浮设施105（例如，平台或浮筒或船只）输送产品流体（例如，石油和/或天然气和/或水）。

WO2010/041048公开了包括一个或多个浮力工具的立管组件的另一个示例。

挠性管还可用于浅水应用（例如，小于约500米深度）或甚至海滨（陆上）应用。用于浅水应用的挠性管也可使用浮力工具。

通常，在即将使用时（即，当管从漂浮设施放入水里时）将每个浮力工具装配至挠性管，因为当挠性管包括大量浮力工具时一般无法存储在卷盘上。有用的是，提供在投付使用时劳动密集性不高而又节省成本的挠性管。

与立管组件有关的另一个问题是鸟笼状，由于作用在管上的压缩力而导致挠性管的线的侧向变形。这个问题在管的着地（touchdown，触地）区域处（例如，立管与海底相接触的点）更常见，并且可能是由于波浪作用引起立管的竖直往复移动所致。当立管经历竖直移动时，附着至立管的浮力工具会增加对处于着地区域中的管的（反复）压缩和拉伸的范围和严重程度。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种挠性管体，包括：

内部流体保持层；

铠装层，径向设置于所述内部流体保持层之外；以及

浮力层，包括多个离散的细长浮力元件，所述多个离散的细长浮力元件径向设置于流体保持层之外，以与所述挠性管体的纵向轴线成等于或大于0度且小于约85度的螺旋倾角的方式缠绕。

根据本发明的第二方面，提供了挠性管体的制造方法，包括：

提供内部流体保持层；

在所述内部流体保持层之外径向设置铠装层；以及

提供包括多个离散的细长浮力元件的浮力层，所述多个离散的细长浮力元件径向设置于流体保持层之外，以与挠性管体的纵向轴线成等于或大于0度且小于约85度的螺旋倾角的方式缠绕。