管主体阴极保护制造技术

公开了用于生产流体的海底输送的柔性管、制造柔性管主体的方法和为具有破裂管环形空间的柔性管的至少一个抗拉铠装层的铠装线提供腐蚀保护的方法。该柔性管包括流体保持层、外部护套和设置在流体保持层与外部护套之间的至少一个抗拉铠装层，该至少一个抗拉铠装层包括第一材料的多根螺旋缠绕的单丝铠装线，每根铠装线具有纵横比大于1:2的非圆形横截面。抗拉铠装层还包括插置在铠装线之间的至少一个螺旋缠绕的细长阳极元件，该至少一个螺旋缠绕的细长阳极元件基本上具有1:1的横截面纵横比，并且包括另一种材料，阳极元件横截面的面积是所述非圆形横截面的相应面积的50%或更小。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】管主体阴极保护
本专利技术涉及一种用于为柔性管提供腐蚀保护的方法和设备。特别地，但不排他地，本专利技术涉及提供抗拉铠装(tensilearmour)层，该抗拉铠装层包括具有非圆形横截面的单丝铠装线和具有基本圆形横截面的细长阳极元件，阳极元件与相邻的主铠装线线匝插置在一起。铠装线和阳极元件由不同的材料形成。
技术介绍
传统上，柔性管用于从一个位置向另一个位置输送诸如石油和/或天然气和/或水的生产流体。柔性管在将海底位置(可能在水下深处，比如1000米或更深处)连接到海平面位置时特别有用。管可具有典型地高达约0.6米的内径(例如，直径可在从0.05m至0.6m的范围内)。柔性管通常形成为柔性管主体和一个或多个端部配件的组件。管主体典型地形成为形成承压导管的层状材料的组合。管结构允许较大的挠度，而不会造成在管的使用寿命期间损害管的功能的弯曲应力。存在不同类型的柔性管，诸如根据API17J制造的无粘结柔性管或复合类型柔性管等。管主体通常被构建为包括聚合物层和/或复合物层和/或金属层的组合结构。例如，管主体可包括聚合物层和金属层、或聚合物层和复合物层、或聚合物层、金属层和复合物层。各层可由诸如挤出管的单件形成，或者通过以期望的螺距螺旋缠绕一根或多根线或者通过将同心地并排布置的多个分立环连接在一起而形成。根据所使用的柔性管的层和柔性管的类型，一些管层可粘结在一起或保持不粘结。一些柔性管已用于深水(小于3,300英尺(1,005.84米))和超深水(大于3,300英尺)开发。对石油的需求不断增加，导致在环境因素更加极端的越来越深的地方(例如超过8202英尺(2500米))进行勘探。例如，在这样的深水和超深水环境中，洋底温度增加了生产流体冷却到可导致管道堵塞的温度的风险。在实践中，柔性管通常被设计成在-30℃至+130℃的操作温度下工作，并且被开发用于甚至更极端的温度。增加的深度也增加了与柔性管必须在其中操作的环境相关联的压力。例如，柔性管可能需要在作用在管上的范围从0.1MPa至30MPa的外部压力下操作。同样，输送石油、天然气或水很可能从内部产生作用在柔性管上的高压，例如来自作用在管上的内孔流体的范围从0到140MPa的内部压力。结果，增加了对诸如柔性管主体的管骨架(carcass)或压力铠装层或抗拉铠装层的某些层的高水平性能的需求。为完整起见，应当指出，柔性管也可用于浅水应用(例如深度小于约500米)，或甚至用于岸上(陆上)应用。众所周知，柔性管的内部流体保持层(通常称为衬里或阻隔层)和外部流体保持层(称为外部护套)在它们之间限定了环形区域，各种金属结构可位于该环形区域中。例如，这种金属结构是抗拉铠装线匝或压力铠装线匝等。此外，众所周知，如果柔性管的外部护套在使用中或安装时破裂，海水进入环形区域可导致金属零件的腐蚀。为了防止腐蚀，已经采用了阴极保护。阴极保护是一种提供腐蚀保护的机制，并且这种阴极保护对本领域技术人员来说是众所周知的。例如，推荐作法DNV-RP-B401或推荐作法DNV-RP-F103提供了为海底管道和柔性管立管提供阴极保护(CP)系统的指南。总之，这种CP系统依赖于包含诸如铝或锌块的金属阳极，它们不太贵重，并且因此比将要保护的柔性管的金属区域具有更低的参考电势。在阳极所在的接触点处，诸如钢线匝的柔性管金属将具有阳极的电势。该电势沿着远离阳极的柔性管主体的长度逐渐增加。电势的变化是由金属元件的结构的电阻以及其它因素导致的衰减效应造成的。由于这些众所周知的衰减效应，以及用作CP系统一部分的阳极常规地安装到柔性管的端部配件的事实，下一个相邻端部配件之间的柔性管主体的有效长度受到限制。有效地，常规地使用比期望更多的端部配件，以便沿着管道以所需的频率水平提供装配到端部配件的阳极。这种沿着柔性管包括“额外”端部配件的要求常规地增加了与提供海底管道和/或立管相关联的成本和复杂性。有时还已知在海底管上的护罩破裂的情况下能够沿着一段柔性管主体的整个长度提供局部保护。提供这种局部保护可能是复杂的，并且费用高昂。还进一步已知的是，与柔性管主体和柔性管的制造相关联的制造技术可能是复杂并且因此昂贵的过程。
技术实现思路
本专利技术的目的是至少部分地减轻一个或多个上述问题。本专利技术的某些实施例的目的是沿着柔性管主体的整个长度提供阴极保护。本专利技术的某些实施例的目的是为内部和外部抗拉铠装线提供阴极保护。本专利技术的某些实施例的目的是提供紧邻柔性管主体中需要保护的任何材料的一个或多个内部阳极，并且将阳极部件放置在与需要保护的材料相似的电解质(诸如缺氧海水或富氧海水)中。本专利技术的某些实施例旨在沿着柔性管主体的整个或部分长度提供有效的局部阳极位置，以帮助克服常规技术遭受的衰减问题。本专利技术的某些实施例的目的是提供一种用于消除阴极保护系统沿着柔性管的长度的衰减效应的机制。本专利技术的某些实施例的目的是在包括金属部件的柔性管的层之间提供电连接。本专利技术的某些实施例的目的是在柔性管的相对层之间提供抗微动磨损层，从而为相对层提供隔离，但也有助于保持间隔开的层中的金属零件电连接。本专利技术的某些实施例的目的是减少沿着柔性管主体的长度的衰减效应。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于生产流体的海底输送的柔性管，其包括：流体保持层；外部护套；和至少一个抗拉铠装层，其设置在流体保持层和外部护套之间并且包括第一材料的多根螺旋缠绕的单丝铠装线，每根铠装线具有纵横比大于1:2的非圆形横截面；其中抗拉铠装层还包括插置在铠装线之间的至少一个螺旋缠绕的细长阳极元件，该阳极元件基本上具有1:1的横截面纵横比，并且包括另一种材料，该阳极元件横截面的面积是所述非圆形横截面的相应面积的50%或更小。适当地，所述另一种材料比所述第一材料更具电活性，并且任选地为圆形或正方形或六边形或l形横截面。适当地，所述另一种材料比所述铠装线的第一材料对柔性管中海水保持管环形区域的腐蚀环境更具活性。适当地，每个阳极元件的所述另一种材料能够至少部分地溶解于海水中。适当地，每个阳极元件在端接柔性管的相应端部的端部配件之间沿着柔性管延伸整个长度。适当地，每个阳极元件都是牺牲阳极。适当地，每个阳极元件的所述另一种材料包括镁和/或铝和/或锌。适当地，每个阳极元件包括所述另一种材料的至少一根细长股线。适当地，每个阳极元件包括单丝线或绞合线，该绞合线包括所述另一种材料的多根细长丝。适当地，绞合线阳极元件在径向方向上的厚度在相同抗拉铠装层中抗拉铠装线的厚度的110%和135%之间。适当地，每个阳极元件包括细长芯，该芯包括沿着阳极元件的整个长度延伸的又一种材料。适当地，芯的所述又一种材料的强度大于所述另一种材料的强度。适当地，每个阳极元件包括沿着阳极元件的整个长度延伸的穿孔的壳体，该壳体包括又一种材料。适当地，穿孔的壳体的所述又一种材料的强度大于所述另一种材料的强度。适当地，抗拉铠装层包括多个细长阳极元件。...

【技术保护点】
1.一种用于生产流体的海底输送的柔性管，包括：/n流体保持层；/n外部护套；和/n至少一个抗拉铠装层，其设置在所述流体保持层和所述外部护套之间，其包括第一材料的多根螺旋缠绕的单丝铠装线，每根铠装线具有纵横比大于1:2的非圆形横截面；其中，/n所述抗拉铠装层还包括插置在铠装线之间的至少一个螺旋缠绕的细长阳极元件，所述至少一个螺旋缠绕的细长阳极元件基本上具有1:1的横截面纵横比，并且包括另一种材料，所述阳极元件横截面的面积是所述非圆形横截面的相应面积的50%或更小。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180621 GB 1810228.51.一种用于生产流体的海底输送的柔性管，包括：
流体保持层；
外部护套；和
至少一个抗拉铠装层，其设置在所述流体保持层和所述外部护套之间，其包括第一材料的多根螺旋缠绕的单丝铠装线，每根铠装线具有纵横比大于1:2的非圆形横截面；其中，
所述抗拉铠装层还包括插置在铠装线之间的至少一个螺旋缠绕的细长阳极元件，所述至少一个螺旋缠绕的细长阳极元件基本上具有1:1的横截面纵横比，并且包括另一种材料，所述阳极元件横截面的面积是所述非圆形横截面的相应面积的50%或更小。


2.根据权利要求1所述的柔性管，其特征在于，所述另一种材料比所述第一材料更具电活性，并且任选地为圆形或正方形或六边形或l形横截面。


3.根据权利要求1或2所述的柔性管，其特征在于，还包括：
所述另一种材料料比所述铠装线的所述第一材料对所述柔性管中海水保持管环形区域的腐蚀环境更具活性。


4.根据前述权利要求中任一项所述的柔性管，其特征在于，还包括：
每个阳极元件的所述另一种材料能够至少部分地溶解于海水中。


5.根据前述权利要求中任一项所述的柔性管，其特征在于，每个阳极元件在端接所述柔性管的相应端部的端部配件之间沿着所述柔性管延伸整个长度。


6.根据前述权利要求中任一项所述的柔性管，其特征在于，每个阳极元件都是牺牲阳极。


7.根据前述权利要求中任一项所述的柔性管，其特征在于，每个阳极元件的所述另一种材料包括镁和/或铝和/或锌。


8.根据前述权利要求中任一项所述的柔性管，其特征在于，每个阳极元件包括所述另一种材料的至少一根细长股线。


9.根据权利要求8所述的柔性管，其特征在于，还包括：
每个阳极元件包括单丝线或绞合线，所述绞合线包括所述另一种材料的多根细长丝。


10.根据权利要求9所述的柔性管，其特征在于，所述绞合线阳极元件在径向方向上的厚度在相同的所述抗拉铠装层中所述抗拉铠装线的厚度的110%和135%之间。


11.根据权利要求1至8中任一项所述的柔性管，其特征在于，还包括：
每个阳极元件包括细长芯，所述细长芯包括沿着所述阳极元件的整个长度延伸的又一种材料。


12.根据权利要求11所述的柔性管，其特征在于，还包括：
所述芯的所述又一种材料的强度大于所述另一种材料的强度。


13.根据权利要求1至8中任一项所述的柔性管，其特征在于，还包括：
每个阳极元件包括沿着所述阳极元件的整个长度延伸的穿孔的壳体，所述穿孔的壳体包括又一种材料。


14.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·F·R·柯林斯，
申请(专利权)人：贝克休斯能源科技英国有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB