管道缺陷监测制造技术

本发明专利技术公开了一种管道设备，该管道设备包括管主体。该管主体包括位于环形最内侧和最外侧的流体不可渗透的阻挡层之间的环形腔。该管主体还包括多个铠装线，该多个铠装线沿环形腔中的管主体的长度的至少一部分延伸。该多个铠装线包括第一铠装线，该第一铠装线沿铠装线的长度的至少一部分与其他铠装线电隔离。该管主体还包括测量装置，该测量装置被布置成在管主体的第一端部处电联接到第一铠装线。该测量装置被布置成测量第一铠装线的电阻抗，其中第一铠装线的电阻抗的变化指示第一铠装线的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】管道缺陷监测本专利技术涉及管道缺陷监测。具体地但非排他性地，本专利技术涉及一种管道设备，该管道设备包括被布置成检测可能的铠装线缺陷的测量装置。传统上，柔性管用于将采出液诸如油和/或气和/或水从一个位置输送到另一个位置。柔性管尤其可用于将海底位置(其可以是深海)连接到海平面位置。管可具有通常高达约0.6米的内径(例如，直径可在0.05m至高达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接头的组件。管主体通常形成为层状材料的组合，该层状材料的组合形成承压导管。管结构允许大的挠曲，而不会引起会在其寿命期间损害管的功能的弯曲应力。管主体通常被构建为包括聚合物层和/或金属层和/或复合材料层的组合结构。例如，管主体可包括聚合物层和金属层，或聚合物层和复合材料层，或聚合物层、金属层和复合材料层。API推荐做法17B为用于陆上、海底和海洋应用的柔性管和柔性管系统的设计、分析、制造、测试、安装和操作提供指导。标题为“SpecificationforUnbondedFlexiblePipe”的API规范17J定义了安全的、在尺寸和功能上可互换的柔性管的技术要求，这些柔性管被设计和制造成统一的标准和准则。在许多已知的柔性管设计中，管主体包括一个或多个压力铠装层。此类层上的主要载荷由径向力形成。压力铠装层通常具有特定的横截面轮廓以互锁，以便能够保持和吸收由管上的外部或内部压力产生的径向力。因此防止管因压力而塌缩或破裂的卷绕线的横截面轮廓有时称为耐压轮廓。当压力铠装层由形成环箍部件的螺旋卷绕线形成时，来自外部或内部压力对管的径向力导致环箍部件膨胀或收缩，从而在线上施加拉伸载荷。在许多已知的柔性管设计中，管主体包括一个或多个拉伸铠装层。此类层上的主要载荷为张力。在高压应用中，诸如在深水环境和超深水环境中，拉伸铠装层经历来自内部压力端盖载荷和柔性管的自支撑重量的组合的高张力载荷。这可能导致柔性管中的失效，因为此类条件会在长时间段内经历。非粘结柔性管已被用于深水(小于3,300英尺(1,005.84米)和超深水(大于3,300英尺)的开发。对于需在越来越大的深度进行勘探的石油的需求日益增长，其中环境因素变得越来越极端。例如，在此类深水环境和超深水环境中，洋底温度增加了采出液冷却至可导致管道堵塞的温度的风险。增加的深度还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，可能需要柔性管以作用于管上的0.1MPa至30MPa范围内的外部压力操作。同样，输送油、气或水可很好地产生从内部作用于柔性管上的高压，例如作用于管上的来自井筒流体的零至140MPa范围内的内部压力。因此，增加了对于柔性管主体的层的高性能水平的需求。柔性管也可用于浅水应用(例如，深度小于约500米)或甚至用于海岸(陆上)应用。改善铠装层的载荷响应并因此改善铠装层的性能的一种方法是由更厚且更坚固并因此更稳固的材料制造层。例如，对于其中层通常由卷绕线形成并且层中的相邻卷绕互锁的压力铠装层，由较粗材料制造线导致强度相应地增加。然而，随着使用的材料更多，柔性管的重量增加。最终，柔性管的重量可成为使用柔性管时的限制因素。另外，使用越来越厚的材料制造柔性管大大增加了材料成本，这也是缺点。无论采取何种措施来改善管主体内铠装层的性能，仍然存在在柔性管内产生缺陷的风险。缺陷可包括柔性管主体的外壁的损坏，导致海水进入管主体内的环带，使得海水填充铠装层线材与管的其他结构元件之间的空隙。另选地或除此之外，气体可泄漏到铠装层中，包括导致铠装层线材劣化的腐蚀性气体。铠装层线材和其他结构元件通常由钢或其他金属材料制成，其在与海水和腐蚀性气体接触时易于加速腐蚀。环带内的硫化氢渗漏可导致硫化物应力开裂，并且高含量的二氧化碳可导致线材表面处的应力腐蚀开裂。如果未迅速检测到此类缺陷，则可损害管主体的结构完整性。缺陷的检测先前常常需要目视检查管主体，这可能是危险的，特别是对于深水和超深水设施而言。本公开的某些示例提供了可在不需要定期目视检查的情况下检测管主体内的缺陷或拉伸铠装线的腐蚀的优点。然后可修复缺陷，或更换管主体。可检测的缺陷包括金属拉伸铠装线的腐蚀。某些示例还可例如通过测量拉伸铠装线随时间推移的状况并使用所述测量结果预测拉伸铠装线的未来腐蚀来提供管主体随管寿命推移的状况变化的指示。根据本专利技术的第一方面，提供了一种管道设备，该管道设备包括：管主体，该管主体包括：环形腔，该环形腔位于环形最内侧和最外侧的流体不可渗透的阻挡层之间；以及多个铠装线，所述多个铠装线沿环形腔中的管主体的长度的至少一部分延伸，所述多个铠装线包括第一铠装线，该第一铠装线沿铠装线的长度的至少一部分与其他铠装线电隔离；以及测量装置，该测量装置被布置成在管主体的第一端部处电联接到第一铠装线，并且测量第一铠装线的电阻抗；其中所述第一铠装线的电阻抗的变化指示所述第一铠装线的缺陷。管道设备还可包括至少一个绝缘构件，所述至少一个绝缘构件被布置成使第一铠装线沿其长度的至少一部分与所述多个铠装线的其余部分绝缘。测量装置可被配置为向第一铠装线供应直流电或变频交流电。管道设备还可包括联接到管主体的第一端部的端部接头，其中测量装置通过端部接头联接到第一铠装线。第一铠装线可在管主体的远离管主体的第一端部的部分处电连接到至少一个其他铠装线；其中测量装置可被进一步布置成在管主体的第一端部处电联接到所述至少一个其他铠装线，使得通过包括串联连接的第一铠装线和所述至少一个其他铠装线的电路测量阻抗。管道设备还可包括以四端子感测构造布置的感测线，其中感测线在管主体的第一端部处和管主体的远离管主体的第一端部的部分处电连接到第一铠装线，以测量第一铠装线的阻抗。感测线可被设置成与环形腔中的第一铠装线相邻并平行。测量装置可包括电流传感器和电压传感器，该电流传感器被布置成测量通过第一铠装线的电流，该电压传感器被布置成测量第一铠装线上的电压。根据本专利技术的第二方面，提供了一种监测设置在管道设备中的铠装线的状况的方法，该方法包括：将测量装置联接到多个铠装线中的第一铠装线，所述多个铠装线沿管道设备的管主体的环形腔中的管主体的长度的至少一部分延伸并且沿铠装线的长度的至少一部分与其他铠装线电隔离，所述环形腔被限定在环形最内侧和最外侧的流体不可渗透的阻挡层之间，所述测量装置在管主体的第一端部处联接到第一铠装线；并且测量第一铠装线的阻抗；其中所述第一铠装线的电阻抗的变化指示所述第一铠装线的缺陷。供应给第一铠装线的电流可以是直流电或交流电。该方法还可包括：改变供应给第一铠装线的电流的频率；测量所述第一铠装线在两个或更多个不同频率下的阻抗；并且确定第一铠装线的横截面上的阻抗轮廓。该方法还可包括：确定第一铠装线的阻抗的变化率。该方法还可包括：基于供应给第一铠装线的交流电的频率和所测量的第一铠装线的阻抗来识别第一铠装线的缺陷类型。根据本专利技术的第三方面，提供了一种形成管道设备的方法，该方法包括：提供管主体，该管主体包括：环形腔，该环形腔位于环形最内侧和最外侧的流体不可渗透的阻挡层之间；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管道设备，包括：/n管主体，所述管主体包括：/n环形腔，所述环形腔位于环形最内侧和最外侧的流体不可渗透的阻挡层之间；和/n多个铠装线，所述多个铠装线沿所述环形腔中的所述管主体的长度的至少一部分延伸，所述多个铠装线包括第一铠装线，所述第一铠装线沿所述铠装线的长度的至少一部分与其他铠装线电隔离；和/n测量装置，所述测量装置被布置成在所述管主体的第一端部处电联接到所述第一铠装线，并且测量所述第一铠装线的电阻抗；/n其中所述第一铠装线的电阻抗的变化指示所述第一铠装线的缺陷。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181220 GB 1820787.81.一种管道设备，包括：
管主体，所述管主体包括：
环形腔，所述环形腔位于环形最内侧和最外侧的流体不可渗透的阻挡层之间；和
多个铠装线，所述多个铠装线沿所述环形腔中的所述管主体的长度的至少一部分延伸，所述多个铠装线包括第一铠装线，所述第一铠装线沿所述铠装线的长度的至少一部分与其他铠装线电隔离；和
测量装置，所述测量装置被布置成在所述管主体的第一端部处电联接到所述第一铠装线，并且测量所述第一铠装线的电阻抗；
其中所述第一铠装线的电阻抗的变化指示所述第一铠装线的缺陷。


2.根据权利要求1所述的管道设备，还包括至少一个绝缘构件，所述至少一个绝缘构件被布置成使所述第一铠装线沿其长度的至少一部分与所述多个铠装线的其余部分绝缘。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的管道设备，其中所述测量装置被配置为向所述第一铠装线供应直流电或变频交流电。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的管道设备，还包括端部接头，所述端部接头联接到所述管主体的所述第一端部，其中所述测量装置通过所述端部接头联接到所述第一铠装线。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的管道设备，其中所述第一铠装线在所述管主体的远离所述管主体的所述第一端部的部分处电连接到至少一个其他铠装线；
其中所述测量装置被进一步布置成在所述管主体的所述第一端部处电联接到所述至少一个其他铠装线，使得通过包括串联连接的所述第一铠装线和所述至少一个其他铠装线的电路测量阻抗。


6.根据权利要求1至4中任一项所述的管道设备，还包括以四端子感测构造布置的感测线，其中所述感测线在所述管主体的所述第一端部处和所述管主体的远离所述管主体的所述第一端部的部分处电连接到所述第一铠装线，以测量所述第一铠装线的阻抗。


7.根据权利要求6所述的管道设备，其中所述感测线被设置成与所述环形腔中的所述第一铠装线相邻并平行。


8.根据权利要求7所述的管道设备，其中所述测量装置包括电流传感器和电压传感器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·麦克纳布，P·诺特，A·麦考密克，N·多兹，
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