海洋非粘结柔性软管的端部接头配件、立管结构及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种海洋非粘结柔性软管的端部接头配件，包括：内套壳和外套壳，外套壳的第一敞口端与内套壳的敞口端螺纹连接；绝缘构件，同轴设置在内套壳内，柔性软管的一端经外套壳的第二敞口端伸入其内部；内套法兰，螺纹连接在外套壳内，且内套法兰与外套壳之间形成空腔，抗压铠装层和电绝缘层终止于内套法兰的外端臂；外套法兰，套设在位于外套壳外部的柔性软管上，且外套法兰螺纹连接外套壳的第二敞口端；绝缘支撑套，套设在防扭曲层的外部并将空腔封闭，第一抗拉铠装层、耐磨层、第二抗拉铠装层和防扭曲层的末端伸入空腔并被端接在空腔中。本发明专利技术可以有效地防止接头处常发生的制造安装缺陷、疲劳断裂和电偶腐蚀的问题，适用于深海恶劣的海洋环境。于深海恶劣的海洋环境。于深海恶劣的海洋环境。

【技术实现步骤摘要】
海洋非粘结柔性软管的端部接头配件、立管结构及其应用


[0001]本专利技术涉及一种用于海洋非粘结柔性软管与端部接头的结构设计与连接组装，具体涉及一种海洋非粘结柔性软管的端部接头配件、立管结构及其应用，属于海洋油气资源运输


技术介绍

[0002]近年来，进行深海油气资源的开采和运输已经成为当今世界石油发展的一个主要趋势。海洋非粘结柔性软管与传统的钢制管道相比具有质量轻、耐腐蚀、柔性好等优点，正逐步成为未来深海石油管道发展的主要方向。
[0003]海洋柔性软管主要包括管体与端部接头配件，其中管体由不同功能层构成，不同功能层的结构形式、材质都有各自的特点。一般设计时参照API RP 17B、API SPEC 17J等相关标准进行设计制造。海洋柔性软管的功能层由内到外主要由骨架层、内衬层、抗压铠装层、抗拉铠装层和外包覆层组成。根据工况的复杂程度不同，功能层也有相应增加或减少，相对应的，端部接头配件的结构亦即发生局部变化。
[0004]海洋柔性软管的端部接头配件作为整个海洋柔性立管系统中的核心装备，具有连接海洋柔性软管与海底开采装置或海上浮式结构、防止管内外流体相互泄漏的作用。海洋柔性软管的所有功能层均在端部接头配件中结束，这意味着通过机械手段、焊接或使用环氧树脂填充灌封，将各层固定和锁定在端部接头配件中。因此，端部接头配件的结构设计比海洋柔性软管管体本身的结构设计更为复杂。
[0005]在海洋柔性软管的端部接头配件的实际应用中，常会出现以下问题：
[0006](1)海洋情况瞬息万变，有时软管的安装处于非常恶劣的环境中，输送的碳氢化合物的压力和温度非常高，压力可能在500bar到1500bar之间，温度在110℃到130℃之间，而且在深海必须要能够承受较高的外部压力。为了满足这一性能，内衬层需要使用高性能高杨氏模量的材料，常温下该材料的杨氏模量较低，随着杨氏模量升高，该材料的压接变得更加困难，影响内衬层周围的密封成型，一般需要使用能产生几十吨推力的液压装置，但这种液压装置可能会导致骨架层的变形，造成端部接头配件的密封损失。
[0007](2)在端部接头区域，软管各层无法发生相对滑移，这将导致较大的弯曲刚度且会发生较强的应力集中。接头处的抗拉铠装层由于安装制造过程中的弯折和展开，使其存在较大的残余应力，因而位于接头与软管连接处的抗拉铠装层成为了最容易发生疲劳断裂的点。
[0008](3)海洋柔性软管在海上用于输送流体时，经常出现的一个问题是，流体被周围的海水冷却到一定程度，从而使流体变得非常粘稠，难以运输。目前，常采用保温或电加热的方式对流体进行加热。电加热更灵活性，使用更为广泛，但电加热的使用可能导致杂散电流的产生，杂散电流不仅可能会引起火花，也可能导致终端配件部分的电偶腐蚀。

技术实现思路

[0009]针对上述问题，本专利技术的第一个目的是提供一种海洋非粘结柔性软管的端部接头配件，使其满足在恶劣的海洋环境中与软管进行适配安装时，能满足承受较高介质压力、温度和较高的静水压力时高分子材料的密封成型作业要求；本专利技术的第二个目的是提供一种含上述端部接头配件适配的立管结构，该立管结构中软管各功能层在端部接头配件的终端固定；本专利技术的第三个目的是提供一种上述立管结构的应用，以适应深海油气资源的运输，保证接头处长期的连接强度和密封性。
[0010]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种海洋非粘结柔性软管的端部接头配件，该海洋非粘结柔性软管从内至外依次包括骨架层、牺牲层、内衬层、互锁缠绕的抗压铠装层、电绝缘层、第一抗拉铠装层、耐磨层、第二抗拉铠装层、防扭曲层和外包覆层，所述端部接头配件包括：内套壳和外套壳，所述内套壳为一端封闭、另一端敞口的管状结构，所述外套壳为两端敞口的管状结构，且所述外套壳的第一敞口端与所述内套壳的敞口端螺纹连接；绝缘构件，为一端封闭、一端敞口的筒形，所述绝缘构件的同轴设置在所述内套壳内，且所述绝缘构件的封闭端抵顶于所述内套壳的封闭端，所述海洋非粘结柔性软管的一端经所述外套壳的第二敞口端伸入其内部，且所述骨架层和牺牲层伸入所述绝缘构件内部并终止于所述绝缘构件的内侧封闭端，所述内衬层伸入所述绝缘构件外部并终止于所述绝缘构件的外侧封闭端；内套法兰，为截面呈L型的环状结构，所述内套法兰螺纹连接在所述外套壳内，且所述内套法兰与所述外套壳之间形成空腔，所述内套法兰的内环壁与所述内衬层的外壁紧密接触，所述抗压铠装层和电绝缘层终止于所述内套法兰的外端臂；外套法兰，为环状结构，所述外套法兰套设在位于所述外套壳外部的所述海洋非粘结柔性软管上，且所述外套法兰螺纹连接所述外套壳的第二敞口端；绝缘支撑套，为截面呈L型的环状结构，所述绝缘支撑套套设在所述防扭曲层的外部并将所述空腔封闭，所述第一抗拉铠装层、耐磨层、第二抗拉铠装层和防扭曲层的末端伸入所述空腔并被端接在所述空腔中。
[0011]所述的端部接头配件，优选地，在所述内套法兰的内环壁与所述内衬层的外壁之间设置有第一密封圈，且所述第一密封圈的至少一部分与所述内衬层形成斜面接触；
[0012]在所述内套壳的内壁与所述内衬层的外壁之间设置有锁紧环第一金属变形体，且所述锁紧环第一金属变形体的至少一部分与所述内套壳形成斜面接触，同时所述内套法兰通过施加有预紧力的第一紧固件与所述内套壳紧固连接。
[0013]所述的端部接头配件，优选地，在所述绝缘构件的内侧封闭端嵌设有第一止动环，所述第一止动环通过钩件和锁紧件将所述骨架层的末端和所述绝缘构件一起紧固连接在所述内套壳的封闭端，所述牺牲层的末端则与所述绝缘构件粘结固定。
[0014]所述的端部接头配件，优选地，所述抗压铠装层和电绝缘层端接于所述内套法兰处，所述抗压铠装层由第二止动环进行固定，所述电绝缘层末端粘结在所述内套法兰上，并由所述空腔中灌封的环氧树脂协助固定。
[0015]所述的端部接头配件，优选地，在所述外套法兰的内壁与所述外包覆层的外壁之间设置有第二密封圈，且所述第二密封圈与所述外包覆层形成斜面接触；
[0016]在所述外套壳的内壁与所述外包覆层的外壁之间设置有锁紧环第二金属变形体，且所述锁紧环第二金属变形体的至少一部分与所述外套壳形成斜面接触，同时所述外套法兰通过施加有预紧力的第二紧固件与所述外套壳紧固连接。
[0017]所述的端部接头配件，优选地，所述第一抗拉铠装层和第二抗拉铠装层的末端经弯曲加工后通过固定块进行固定，所述固定块的前端面与所述绝缘支撑套的后端面螺纹连接，同时所述空腔通过注脂孔灌封环氧树脂；
[0018]所述第一抗拉铠装层和第二抗拉铠装层的末端折叠形状为波纹状，所述固定块垫入所述第一抗拉铠装层和第二抗拉铠装层的末端折弯处，或者所述固定块与所述第一抗拉铠装层和第二抗拉铠装层的末端勾连。
[0019]所述的端部接头配件，优选地，在所述内套壳上设置有第一接触点，所述第一接触点通过第一导线与所述第一止动环连接；
[0020]同时，在所述外套壳上设置有第二接触点，所述第二接触点通过第二导线与所述第二抗拉铠装层连接，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海洋非粘结柔性软管的端部接头配件，该海洋非粘结柔性软管(1)从内至外依次包括骨架层(2)、牺牲层(3)、内衬层(4)、互锁缠绕的抗压铠装层(5)、电绝缘层(6)、第一抗拉铠装层(7)、耐磨层(8)、第二抗拉铠装层(9)、防扭曲层(10)和外包覆层(11)，其特征在于，所述端部接头配件包括：内套壳(25)和外套壳(26)，所述内套壳(25)为一端封闭、另一端敞口的管状结构，所述外套壳(26)为两端敞口的管状结构，且所述外套壳(26)的第一敞口端与所述内套壳(25)的敞口端螺纹连接；绝缘构件(28)，为一端封闭、一端敞口的筒形，所述绝缘构件(28)的同轴设置在所述内套壳(25)内，且所述绝缘构件(28)的封闭端抵顶于所述内套壳(25)的封闭端，所述海洋非粘结柔性软管(1)的一端经所述外套壳(26)的第二敞口端伸入其内部，且所述骨架层(2)和牺牲层(3)伸入所述绝缘构件(28)内部并终止于所述绝缘构件(28)的内侧封闭端，所述内衬层(4)伸入所述绝缘构件(28)外部并终止于所述绝缘构件(28)的外侧封闭端；内套法兰(29)，为截面呈L型的环状结构，所述内套法兰(29)螺纹连接在所述外套壳(26)内，且所述内套法兰(29)与所述外套壳(26)之间形成空腔(33)，所述内套法兰(29)的内环壁与所述内衬层(4)的外壁紧密接触，所述抗压铠装层(5)和电绝缘层(6)终止于所述内套法兰(29)的外端臂；外套法兰(35)，为环状结构，所述外套法兰(35)套设在位于所述外套壳(26)外部的所述海洋非粘结柔性软管(1)上，且所述外套法兰(35)螺纹连接所述外套壳(26)的第二敞口端；绝缘支撑套(40)，为截面呈L型的环状结构，所述绝缘支撑套(40)套设在所述防扭曲层(10)的外部并将所述空腔(33)封闭，所述第一抗拉铠装层(7)、耐磨层(8)、第二抗拉铠装层(9)和防扭曲层(10)的末端伸入所述空腔(33)并被端接在所述空腔(33)中。2.根据权利要求1所述的端部接头配件，其特征在于，在所述内套法兰(29)的内环壁与所述内衬层(4)的外壁之间设置有第一密封圈(30)，且所述第一密封圈(30)的至少一部分与所述内衬层(4)形成斜面接触；在所述内套壳(25)的内壁与所述内衬层(4)的外壁之间设置有锁紧环第一金属变形体(31)，且所述锁紧环第一金属变形体(31)的至少一部分与所述内套壳(25)形成斜面接触，同时所述内套法兰(29)通过施加有预紧力的第一紧固件(38)与所述内套壳(25)紧固连接。3.根据权利要求1所述的端部接头配件，其特征在于，在所述绝缘构件(28)的内侧封闭端嵌设有第一止动环(27)，所述第一止动环(27)通过钩件和锁紧件将所述骨架层(2)的末端和所述绝缘构件(28)一起紧固连接在所述内套壳(25)的封闭端，所述牺牲层(3)的末端则与所述绝缘构件(28)粘结固定。4.根据权利要求1所述的端部接头配件，其特征在于，所述抗压铠装层(5)和电绝缘层(6)端接于所述内套法兰(29)处，所述抗压铠装层(5)由第二止动环(32)进行固定，所述电绝缘层(6)末端粘结在所述内套法兰(29)上，并由所述空腔(33)中灌封的环氧树脂协助固定。5.根据权利要求2所述的端...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈严飞，张晔，董绍华，侯富恒，宗优，何明畅，吴祖明，刘宇，江楠，魏昊天，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
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