用于至少一个包括密封隔板的水下管道的热绝缘方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种至少一个水下管道（４）的热绝缘装置（１），该装置包括：一个包围所述管道（４）的热绝缘覆盖层（３）；所述覆盖层被一个密封保护套（２）覆盖；所述包套为管形，并且有一个纵向对称轴（ＺＺ’）；所述绝缘覆盖层（３）包括一种有迁移倾向的材料，并且所述包套（２）由一种软性或半刚性材料构成，这种材料能够在所述绝缘覆盖层（３）变形时保持与所述绝缘覆盖层（３）的外表面接触；该装置的特征在于包括至少两个横向密封隔板（５），所述隔板中的每一个由一个封闭的刚性结构构成，所述管道穿过该刚性装置，并与该刚性装置连接；至少一个并最好多个对中模板（６），这些对中隔距片（６）沿所述纵轴（ＺＺ’）位于两个的相邻密封隔板（５）之间，每个对中模板（６）由一个与所述管道连接的刚性零件构成，该刚性零件的形状允许所述包套（２）的一个有限移动，即面对所述对中模板（６）的收缩和膨胀。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及至少一个深水水下管道的热绝缘装置和方法。本专利技术更特别涉及连接水下和浮在表面的锚固设施的管道。本专利技术的技术方面为管道外部和管道周围的绝缘系统的制造和安装方面，一些热流体在管道中流动，人们希望限制管道的热量消耗。本专利技术更特别用于深海油田的开发，即用于安装在深海上的石油设施，在这些设施中，水面设备一般位于浮动结构上，井口在海底。更为特别的是，本专利技术涉及的管道为立管或伸向水面的海底-水面的连接管，还有连接井口和海底-水面连接管的管道。
技术介绍
深海开发的水深现在达到1500m。未来的开发将会达到3000-4000m和超过这个深度的水深。本专利技术的主要应用是浸入海底或水下，特别是300m以上的管道或管线的热绝缘，这些管道和管线输送热的石油产品，在正常生产状态和停产的情况下，这些石油产品的过度冷却都会产生问题。实际上，在这类应用中，如果石油产品的温度比它们的产出温度下降一个比较大的值，产出温度常常为60-80℃，而周围特别是在很大深度下的水温可以大大低于10℃，并达到4℃，这就会出现很多问题。例如，对于一个70-80℃的初始温度，如果石油产品冷却到30-60℃以下，则一般会观察到——粘度急剧增加，这会降低管道的流量；——溶解腊析出，这会增加产品的粘度，并且腊的沉积会减小管道的有效内径；——导致同样问题的沥青絮凝作用；——突然形成大量致密的气体水化物，这些气体水化物在高压和低温下沉淀，因此会突然堵塞管道。腊和沥青挂在管壁上，因此需要通过管内的刮擦进行清洗；相反，水化物更困难，有时甚至不可能重新吸收。因此这些管道的热绝缘的功能不仅是在已经建立的正常生产状态下延迟输送的石油产品的冷却，例如对于一个进入管道时为70-80℃的生产温度，使它们到达水面时的温度至少为40℃，而且在产量减少甚至停产的情况下避免流动温度下降，例如下降到30℃以下，以便限制上述问题，或至少可以使这些问题是可逆的。在单独的管线或管束(通常叫做“管束bundles”)设备情况下，一般最好在陆地上预制250-500m的单位长度的所述管道，然后用一个牵引机从宽度方面牵引管道。在一个塔型海底-水面连接的情况下，管道的长度一般为水深的50-95％，即对于一个2500m的水深，管道可以达到2400m。在陆上制造管道时，从海上牵引要与下一个单位长度连接的第一个单位长度，在连接阶段，牵引机保持整体的拉伸，连接阶段可能持续几小时，甚至几天。当管道或管束的整体已经放到水中时，整体被牵引到现场，一般在海底，基本为水平，管道或管束的整体在这里被“翻身”，即被翻转到垂直位置，以便达到垂直位置，然后被放到确定的位置。人们知道一种至少一个用于放在大深度海底的水下管道的绝缘装置(实际上水下管道是一个单独的管道或与其它管道的组合，构成所谓的“管束”)，管道包括一个在管道周围的外覆盖层和一个保护套。管道和管束的绝缘层受一个包套的保护，这个包套有双重作用——一方面避免制造或就位牵引时可能产生的损坏，特别是在浅水区域，在有些情况下，所述牵引可能在几百公里的距离上进行。为此使用一些有足够强度的材料，如钢、热塑或热固化合物、或复合材料；——另一方面在绝缘系统的周围产生一个密封壳。这个密封壳在外覆盖层由有迁移倾向甚至包括流体成分的材料构成的情况下是必要的。实际上，在2000m的深度下，静水压力约为200bars，即20MégaPascals，这就要求管道和它们的绝缘材料覆盖层的整体不仅能够承受这些压力，在其中有热流体流动的管道增压或减压时没有破坏，并且还能承受不同成分的体积变化产生的温度周期，因此承受正压或负压，这种正压或负压可能导致由于超过可以接受的应力或者由于包套的内破裂(负的内压变化)使包套局部或全部破坏。人们知道专利FR99/00985和WO00/40886中描述的方法和装置，专利WO00/40886描述了一种改变固-液相和具有熔化潜热的绝缘材料，这种绝缘材料能够在内管恢复热量，这种材料被封闭在一个密封的和可变形的包套内，使这种材料可以跟随各种成分在所有环境参数和内外温度的影响下的膨胀和收缩。因此管道被封闭在一个聚乙烯或聚丙烯的热塑软包套内，例如包套为圆形，由于温度的变化而产生的类似于呼吸的内体积的增加或减少被包套的柔软性吸收，例如包套由一种具有很高弹性极限的热塑材料构成。为了抵抗机械应力，最好使用一种由高强度材料构成的半刚性包套，如钢或一种复合材料，如从一种像环氧树脂这样的粘合剂和矿物纤维或有机纤维如玻璃纤维或碳纤维组成的复合材料，并且使管束的形状为卵形或扁平形状，有反拱或没有反拱(contre-courbure)，这使管束在恒定的周边上有一个小于对应圆形的截面。因此，在体积增加和减少的情况下，管束的“呼吸”分别导致包套“重新变圆”，或所述包套的扇形加重。在这种情况下，与一个圆形包套相反，管束-包套整体用“扁平管束”来表示。人们还知道在GANET油田使用的方法，这种方法是在陆地上预制一个密封的圆形管束，没有绝缘复合物，而是充满一种惰性气体，然后把管束拖到现场并且安装到很大的深度，最后给管束充填一种加有增粘剂的以单乙烯乙二醇为基础的绝缘化合物。为了吸收温度变化产生的体积变化，并且不在圆形钢包套中产生不可接受的应力，在管束内沿整个管束安装了一个加氮压的可变形管道。对这些老的实施例的应用进行了描述，在这些应用中，管道水平位于水下。在连接海底-水面的情况下，例如一个塔的垂直部分或连接塔顶与水面支撑的悬链线的部分，或者一些在海底的一个大斜坡上的管道，外部压力沿着管道变化，并随着管道上升到水面而降低。在膏状或流体绝缘材料的情况下，绝缘材料的密度小于海水的密度，一般为0.8到0.85，内外压差沿着所述管道变化，随着管道上升到水面而增加。因此，在压差最大的部分变形加重，因此导致流体沿与所述管道的纵轴平行的方向的大量传输。另外，上面描述的温度变化产生的“呼吸”现象加重了这种传输。一种“扁平管束”对坡度产生的压力变化很敏感向下为过压，向上为减压，因此牵引阶段很重要，因为长度可能达到几公里，实际上，“管束”永远不是完全水平的，由此导致所述牵引时，特别是翻身作业时压差变化很大。当“管束”处于垂直位置或在海底的一个很大的斜坡上时，绝缘材料的低密度产生的压差使包套应该可以支撑的绝缘材料产生运动，压差还与绝缘材料的热膨胀有关。人们力求避免颗粒与管束轴平行的运动，即绝缘材料在“管束”的两个隔开区域之间的迁移，因为这些迁移有破坏所述绝缘材料结构的危险。为了使“管束”在它的整个寿命期间有一个良好的性能，希望它不带有残余气。实际上，在膏状或半流体绝缘复合物的情况下，制造过程产生的任何气囊一方面将对运输造成重要的影响，因为一旦把“管束”牵引到很大的深度，周围的压力压缩残余气，这有明显降低浮力的危险，因此可能导致不仅对材料，而且对人员的危险情况；另一方面，当垂直就位时，所有被压缩的气囊向“管束”上部聚集，因此有可能使管线产生一个很大的没有绝缘成分的长度。
技术实现思路
本专利技术的目的是能够以更好的成本在陆地上制造一个“管束”，能够使一个半流体或膏状类型的绝缘材料覆盖层就位，将其牵引到海底，将其翻转到垂直位置以便进行安装，同时保持整体的完整性，直到投产和它的整个寿命期间，它的寿命一般超过30年。另一个目的是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种至少一个水下管道（４）的热绝缘装置（１），该装置包括：－－一个包围所述管道（４）的热绝缘覆盖层（３）；－－所述覆盖层被一个密封保护套（２）覆盖；－－所述包套为管形，并且有一个纵向对称轴（ＺＺ’）；－－所述绝缘覆盖层（３）包括一种有迁移倾向的材料，并且所述包套（２）由一种软性或半刚性材料构成，这种材料能够在所述绝缘覆盖层（３）变形时保持与所述绝缘覆盖层（３）的外表面接触，该装置的特征在于包括：－－至少两个横向密封隔板（５），所述隔板中的每一个由一个封闭的刚性结构构成，所述管道穿过该刚性装置，并与该刚性装置连接；－－至少一个并最好多个对中模板（６），这些对中隔距片（６）最好以规则的间隔位于两个沿所述纵轴（ＺＺ’）的相邻密封隔板（５）之间，每个对中模板（６）由一个与所述管道连接的刚性零件构成，该刚性零件的形状允许所述包套（２）的一个面对所述对中模板（６）的有限移动，即收缩和膨胀，所述对中模板（６）的所述刚性零件有一个最好为柱形的外表面（６↓［４］），柱形外表面（６↓［４］）的横截面的周边比密封隔板（５）的周边收缩，因此通过把所述包套机械阻挡在所述刚性零件（６）上限制所述包套的变形，机械阻挡最好在所述包套（２）的横截面周边的至少两个相对的点（２↓［１］－２↓［２］、２↓［３］－２↓［４］）上。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：雷蒙阿洛，格扎维埃罗谢，阮春志，
申请(专利权)人：塞彭股份有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]