[发明专利]用于强制流体循环通过挠性管的环形空间的系统和方法

说明书

本发明涉及一种管道，所述管道具有控制系统并且使用被构造成强制流体循环通过环形空间的系统而强制流体循环通过管的内部屏障与外部覆盖物之间的环形空间，所述管包括通过连接器接合在一起的段(T1，T2，T3，TN)，其中所述管的每个段具有用于在所述段的第一端处将流体注入至所述环形空间中的注入器管(I1，I2，I3，IN)，以及用于在所述段的第二端处从所述环形空间移除流体的返回管(R1，R2，R3，RN)。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年5月30日提交的BR 10 2017 011384-1的优先权的权益，其全部内容被通过援引并入本文中。

技术领域

本发明涉及管道和立管技术。更特别地，本发明涉及具有控制系统的管道以及使流体通过管道的环形空间的强制循环。

背景技术

海上环境中的石油生产广泛地使用被称为立管的上升管道。由立管和固定于海床上的、连接至立管的流送管线组成的这样的管道可以为挠性的或刚性的。其具有以下功能：收集海底油井所产生的油，将油输送至浮式单元或平台，以及接着将油传送至油轮或直接地传送至陆上设施。立管和流送管线还被用于从浮式单元或平台将气体、化学品以及其它流体注入至油井，以用于各种目的，例如用于油井的增产或用于将腐蚀性气体储存于罐中。

根据标准API Spec 17J和API RP 17B(其描述通过援引并入本文中)设计的“非结合”型挠性管具有通常由碳钢和碳锰钢构成的铠装，其被限制于两个可渗透聚合物层之间的环形空间内，所述两个层为用于隔离管内部所输送的流体的第一层(被称为“屏障”)以及用于隔离周围环境的第二层(被称为“外部覆盖物”或“外部护套”)。即，屏障和外部覆盖物可以被认为是管的内部护套和外部护套。在本文件中，使用术语“环形空间”来指代屏障与外部覆盖物之间的该空间。

铠装易于受到穿过屏障的聚合物从管内部渗透的腐蚀性气体(CO₂和H₂S)和水的腐蚀。环形空间的气密性的任何丧失也导致在环形空间中存在水。

腐蚀可能导致失效机理，比如应力腐蚀-由CO₂或H₂S引起-以及点状腐蚀。由CO₂(SC-CO₂)引起的应力腐蚀为一种未被当前版本的挠性管国际标准(API Spec 17J和ISO-13628-2)涵盖的失效机理。标准ISO-13628-2的内容也为相关的并且被通过援引并入本文中。

当前，挠性管通常被构造成不具有用于外部覆盖物与屏障之间的环形空间内的强制循环的集成系统(至管体和连接器)，该集成系统将使得能够移置可能存在于其环形空间中的腐蚀性气体，以便降低腐蚀性气体的浓度或逸度以及防止或最小化腐蚀性气体的腐蚀作用。

在石油工业中，在某些情况下，挠性管的各个部分或段(在其端处设置有凸缘)使其环形空间相互连接，以便容许降低腐蚀性气体的浓度。然而，该常规技术解决方案不足以防止由于环形空间中的水的凝结或由于海水的进入所导致的环形空间的完整性丧失而引起的腐蚀。通常，环形空间非常有限，从而使得已经渗透的气体的以及其它流体的循环变得困难。因此，如果不使用强制循环或挠性管的设计特征不存在变化，则也难以将腐蚀性流体移除或稀释至可接受的水平。

当前市场上的挠性管在其环形空间上具有层，所述层使得流体难以循环，并且CO₂与所溶解的水的滴或气泡可能由于某些金属层(例如，“Z形”、“T形”或“C形”层，如在实用建议API RP 17B的图7中所示出的)的几何特征而被困于所述层中，以及金属层与聚合物层之间的间隙中或者布置于这些层之间的元件(例如抗磨带或抗屈曲带)中。