用于制造柔性管状管道的方法技术

本发明专利技术涉及一种制造管状管道的方法，所述管道用于传输碳氢化合物，其中，所述方法包括：a)形成聚合物材料压力护套(14)，所述护套具有外表面(18)和限定内部流动空间(11)的内表面(16)；b)将金属线以短节距绕所述管状压力护套(14)缠绕，以便形成在之间限定相继的间隔(30)的线圈(22)；c)将多个铠装牵引线(25)以长节距螺旋地绕所述线圈(22)缠绕；和d)将所述内部流动空间(11)变为比给定压力Pd大的压力P，同时将所述管状压力护套(14)变为比给定温度Td大的温度T，以便能够在所述间隔(30)处获得径向变形部的小幅度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于制造柔性管状管道的方法，该管道用于传送碳氢化合物，还涉及一种由这样的方法制成的柔性管状管道。
技术介绍
这样的管道特别地用于在海底装备和表面装备之间的碳氢化合物的离岸传输。它们由多个叠置金属和塑料层构成，这在它们上赋予机械属性，和将它们对它们所传输的碳氢化合物和周围环境密封的属性。并且，柔性管状管道从内部朝向外部通常包括：由切割螺旋带制成的金属骨架、聚合物材料压力护套、金属线制成、具有短节距且形成压力顶的螺旋缠绕件、以长节距绕所述压力顶缠绕的至少一层牵引铠装线和外保护套。如果管道被减压，金属骨架使得可以防止覆盖的压力护套向内坍塌。在柔性管状管道制造期间，压力护套绕金属骨架同轴地直接挤出，该金属骨架通过挤出头平移驱动。压力护套通常由热塑性聚合物制成，且特别是基于聚偏氟乙烯的聚合物。在压力护套已经被冷却之后，至少一个金属线以短节距绕其螺旋地缠绕，形成非毗连线圈。以此方式形成的压力顶将使得可以针对径向应力保护压力护套，所述径向应力通过海床的外部静水压力(hydrostaticpressure)施加且通过金属骨架内循环的碳氢化合物流体施加。此外，通过其构造，其允许管道弯曲。线圈在它们之间限定间隔或空间，通常称为“绕包间隙(buttgaps)”。这些绕包间隙的宽度和深度是金属线形状、其厚度以及螺旋节距的函数。然后则绕压力顶以长节距螺旋地缠绕至少一层，其包括多个铠装牵引线，特别<br>地使得可以吸收施加在管道上的牵引力。最后，铠装牵引线覆盖有外保护护套，其经由挤压头直接挤出。柔性管状管道则是通过将内部带到特定压力一特定时间段而被证明和测试。施加在管道上的压力则被按照内部压力的函数预先限定，该内部压力是其开始服役时容易受到的压力。根据分别涉及由美国石油学会起草的未胶结柔性管道和Kill&Choke系统的文件API17J和API16C以及其参照的应用标准，在适当时，该压力是服役压力的1.3或1.5倍。后者高达大约一千巴，或甚至几千巴。当管道被加压时，例如通过将水注入到内部，压力护套将不仅压靠压力顶的内部面，且还在绕包间隙的位置处局部地变形。压力护套的外表面因此倾向于在绕包间隙内蠕变(creep)，同时在压力护套厚度内，收缩发生在蠕变区域的每侧。此外，在相反侧，朝向与骨架接触的压力护套的内表面，观察到空穴现象的结果。管道的加压，特别是在测试阶段期间，因此通过使压力护套在外在压力顶的绕包间隙的位置处和在内在骨架的位置处局部地变形而弱化该压力护套。在绕包间隙的位置处，聚合物材料径向地变形，且出现可导致材料脱层的内部应力。并且，服役中管道的老化加速，特别是对于在巨大深度的应用，那里温度和压力都高。为了缓解压力护套蠕变到顶的绕包间隙中的问题，已经设想在压力护套和压力顶之间施加抗蠕变层。例如在缠绕压力顶的金属线之前，该抗蠕变层通过将聚合物的带绕着压力护套螺旋缠绕而被制造。但是，利用该蠕变层需要补充的操作，即使其通过防止压力护套蠕变到绕包间隙而解决与空穴相关的问题，其表示附加的成本。此外，如果要求压力护套没有蠕变，这还涉及确保该层的整体性被保持至少二十年。
技术实现思路
并且，产生的且本专利技术目的要解决的问题是能够制造一种柔性管状管道，不仅使得当管道加压时其压力护套保持其完整性，且使得其可以有利成本制造。为此，根据第一方面，本专利技术提出一种制造柔性管状管道的方法，所述管道用于传输碳氢化合物(hydrocarbons)，所述方法包括以下步骤：a)形成热塑性聚合物材料的可变形管状压力护套，所述护套具有外表面和相对的内表现，所述内表面限定用于碳氢化合物的内部流动空间；b)将金属线以短节距绕所述压力护套螺旋地缠绕，以便形成置于所述外表面上的线圈(turns)，所述线圈在其之间限定相继的(successive)间隔；c)将多个铠装(armoring)牵引线以长节距螺旋地绕所述线圈缠绕；和最终d)将所述内部流动空间变为比给定压力Pd大的压力P，从而所述压力护套的所述外表面在所述间隔的位置处径向地变形。根据本专利技术，在步骤d)中，所述压力护套同时变为比给定温度Td大的温度T，以便能够释放所述变形的外表面的所述聚合物材料的内应力，以在所述间隔的位置处获得径向变形部的小幅度。本专利技术的一个特征因此在于，利用热能，用于将压力护套在受到内压力时带到给定温度Td。因此，聚合物材料的内应力不仅被释放且被最小化。因而，可以看出，在蠕变期间发生的压力护套的外表面进入绕包间隙的偏移明显减小蠕变区域任一侧的收缩的幅度。并且，与压力护套的外表面的变形相关联的应力位置，产生聚力损失区域，在蠕变区域的位置处更低。则可以省去在压力护套和压力顶之间使用相对昂贵的屏蔽膜，其随时间容易劣化。另外，在压力护套内表面那侧更多的空穴现象的后果以及压力护套外表面中的偏移部中一开始存在的聚力损失区域不再发生。将可以看到，所述热塑性聚合物材料具有玻璃转变温度Tg和比所述第一玻璃转变温度Tg大的副转变温度Tg’。用于制造压力护套的热塑性聚合物是半晶质聚合物。并且，它们具有两个主要相，晶质相和无定形相。晶质相对应于组织成晶化薄片的聚合物区域，它们一起成组为球粒。玻璃转变温度，聚合物的特征，源于该无定形相在玻璃态和橡胶态之间转变，其中，在玻璃态中，聚合物相对较硬。但是在材料中存在两种类型的无定形相，第一类型中，与球粒相对地，无定形相是总体自由的，在第二类型中，无定形相以球粒捕获在晶质薄片之间。因此，自由的无定形相类型和被约束的无定形相类型之间形成差别。并且，该第二类型无定形相从玻璃态向橡胶态的转变所必须的热能的量本身大于允许第一类型无定形相的转变的热能的量。因此，对于该类型的材料可以看到两个不同的转变温度：由差示扫描量热计(DSC)或动态机械分析(DMA)确定的玻璃转变温度Tg，和由动态机械分析确定的副转变温度Tg’。相应地，根据本专利技术的特别有利的实施例，所述给定温度Td在Tg和Tg’之间。Td可等于或大于Tg’，但出于成本原因，优选的是设定温度Td在Tg和Tg’之间。所述给定温度Td优选地接近所述副玻璃转变温度Tg’。所述给定温度Td有利地大于环境温度T0，其平均值为18℃。显然，环境温度作为地理位置的函数变化。取决于围绕金属骨架挤出的热塑性聚合物材料的本质，该给定温度Td例如在40℃至80℃之间，或甚至大于80℃。根据本专利技术的有利实施例，在步骤d)中，所述给定压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造柔性管状管道的方法，所述管道用于传输碳氢化合物，所述方法包括以下步骤：a)形成热塑性聚合物材料的可变形管状压力护套(14)，所述管状压力护套(14)具有外表面(18)和相对的内表面(16)，所述内表面限定用于碳氢化合物的内部流动空间(11)；b)将金属线以短节距绕所述管状压力护套(14)螺旋地缠绕，以便形成置于所述外表面(18)上的线圈(22)，所述线圈在其之间限定相继的间隔(30)；c)将多个铠装牵引线(25)以长节距螺旋地绕所述线圈(22)缠绕；和d)将所述内部流动空间(11)变为比给定压力Pd大的压力P，从而所述压力护套的所述外表面(18)在所述间隔(30)的位置处径向地变形；其特征在于，在步骤d)中，所述管状压力护套(14)同时变为比给定温度Td大的温度T，以便能够释放在所述间隔(30)位置处变形的所述外表面(18)的所述聚合物材料的内应力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.22 FR 13581261.一种制造柔性管状管道的方法，所述管道用于传输碳氢化合物，所
述方法包括以下步骤：
a)形成热塑性聚合物材料的可变形管状压力护套(14)，所述管状压力
护套(14)具有外表面(18)和相对的内表面(16)，所述内表面限定用于
碳氢化合物的内部流动空间(11)；
b)将金属线以短节距绕所述管状压力护套(14)螺旋地缠绕，以便形
成置于所述外表面(18)上的线圈(22)，所述线圈在其之间限定相继的间
隔(30)；
c)将多个铠装牵引线(25)以长节距螺旋地绕所述线圈(22)缠绕；
和
d)将所述内部流动空间(11)变为比给定压力Pd大的压力P，从而所
述压力护套的所述外表面(18)在所述间隔(30)的位置处径向地变形；
其特征在于，在步骤d)中，所述管状压力护套(14)同时变为比给定
温度Td大的温度T，以便能够释放在所述间隔(30)位置处变形的所述外表
面(18)的所述聚合物材料的内应力。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热塑性聚合物材料具
有玻璃转变温度Tg、和比所述玻璃转变温度Tg大的副转变温度Tg’，所述给
定温度Td在Tg和Tg’之间。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述给定温度Td接近所述
副玻璃转变温度Tg’。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的方法，其特征在于，所述给定
温度Td大于环境温度T0。
5.如权利要求1至4中的任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：T埃普兹坦，F德曼泽，
申请(专利权)人：泰克尼普法国公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR