夹具和夹紧制造技术

用于固定到柔性管主体(302)的区段的外表面的设备(300)，包括：外部夹具部分(310)，该外部夹具部分能够围绕柔性管主体的区域定位并且包括多个各自包括内表面(312)的外部主体构件(308)；和内部夹具部分(320)，该内部夹具部分能够以抵接关系定位在外部夹具部分与所述柔性管主体之间，该内部夹具部分包括多个内部主体构件(326)，该多个内部主体构件各自包括外表面(330)，该外表面包括配合区域，该配合区域具有与外部夹具部分的内表面的对应配合区域的形状配合的形状；其中每个配合区域包括至少一个夹紧表面区域(342)，当内部夹具部分位于外部夹具部分与柔性管主体之间时，该至少一个夹紧表面区域在延伸通过柔性管主体并且包括柔性管主体的主轴线的假想平面中能够倾斜于主轴线定位。于主轴线定位。于主轴线定位。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】夹具和夹紧
[0001]本专利技术涉及一种用于确定安装到柔性管的柔性管主体的辅助装备的位置的方法和设备。特别地，但不排他地，本专利技术涉及一种夹紧机构，该夹紧机构可用于将辅助装备诸如浮力模块固定在沿柔性管的期望纵向位置处，或者该夹紧机构可用于止动夹具中以防止辅助装备沿柔性管的超出预定位置的不期望运动。
[0002]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。柔性管在将海底位置(其可以是深海，比如1000米或更深)连接到海平面位置时特别有用。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。存在不同类型的柔性管，诸如根据API 17J制造的非粘结柔性管或复合型柔性管等。管主体通常被构建为包括聚合物层和/或复合层和/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，或聚合物层和复合层，或聚合物层、金属层和复合层。层可由单件(诸如挤压管)形成，或者通过以期望的节距螺旋地缠绕一根或多根线材形成，或通过将同心地并排布置的多个离散的环连接在一起形成。根据所使用的柔性管的层和柔性管的类型，管层中的一些管层可被粘结在一起或保持非粘结。
[0003]一些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(例如，超过8202英尺(2500米))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堵塞的温度的风险。在实施过程中，柔性管传统地被设计成在
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30℃至+130℃的操作温度下工作，并且正在开发用于甚至更极端的温度。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，增加了对柔性管主体的某些层(诸如管胎体层或压力铠装层或拉伸铠装层)的高水平性能的需求。需注意，为了完整起见，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。
[0004]时常希望能够将辅助装备固定在沿柔性管主体长度的期望位置处。例如，可能需要浮力模块来帮助柔性管在使用中符合期望的轮廓。另选地，时常希望在柔性管主体上提供所谓的止动夹具，该止动夹具有助于防止其他元件由于意外而沿柔性管主体运行太远。不管具体用途如何，时常希望提供一种可用于固定到柔性管主体的外表面上的机构。应当理解，该外表面通常由柔性管主体的外部护套提供，并且这可呈现以其他方式相对平滑的表面。
[0005]例如，关于浮力模块，内部夹具常规地装配到柔性立管，从而允许浮力模块区段沿柔性立管机械地锁定在所需位置处。此类浮力模块具有内部凹槽，该内部凹槽将浮力传递到每个夹具并且因此传递到柔性立管。浮力模块内部夹具通常经受高达3吨的力，并且需要过度工程设计来抵抗滑动。考虑到所施加的载荷的大小，常规内部夹具的设计在保持相对
小的轮廓以最大化来自浮力模块区段的浮力同时仍然获得期望的固定水平方面通常是一个挑战。在实施过程中，由于柔性管层之间的低摩擦系数，内部夹具通常需要高压缩以防止沿柔性管的预定纵向位置的不期望滑动。传统上，这种压缩通常经由基于条带的夹紧力来施加。这将压缩传递通过夹具区段。常规的条带系统和邻接的紧固件经受需要高强度材料诸如芳族聚酰胺纤维带和钛紧固件的高张力。因此，常规的夹紧机构通常依赖于施加足够的径向压缩以夹持在下面层诸如拉伸铠装线上。
[0006]止动夹具是可沿柔性管主体的纵向长度固定在期望位置处的另一种常规装置。此类止动夹具通常用于弯曲加强件下方的竖直悬挂柔性管中。在刚性结构附近利用弯曲加强件，柔性管的端部配件在使用中固定到该刚性结构。在连接器或端部配件附近利用弯曲加强件，以便逐渐地缓和柔性管的刚度。这防止了如果柔性管主体的一部分(其可例如随着海平面上升和下降)相对于刚性结构移动时产生的可能损坏柔性管主体的过度弯曲应力。
[0007]当连接器或端部配件固定到刚性结构时，弯曲加强件(其本身是可能具有超过500kg质量的体积庞大部件)必须沿柔性管滑动到期望位置。这形成了接入过程的一部分。在该过程期间，弯曲加强件和柔性管主体的一部分通常沿竖直方向取向。如果弯曲加强件由于组装期间的误差而部分地或完全地未被支撑，则弯曲加强件可借助于重力而沿管的长度向下坠落。这可能是非常不方便的，特别是在柔性管主体较长的情况下。为了克服这种问题，已提出了止动夹具，该止动夹具位于距弯曲加强件待被固定的位置预定距离处。如果在组装期间发生错误并且弯曲加强件意外地保持未被支撑，则弯曲加强件将下落，但仅下落到预定深度，例如3米，到达止动夹具被夹持到柔性管的位置。因此，止动夹具需要能够抵抗由沉重的弯曲加强件引起的冲击力的强夹紧力。此类强力通常只能经由可能失效和/或存在损坏柔性管主体本身的一个或多个部分的风险的机构来提供。
[0008]本专利技术的目的在于至少部分减轻上述问题中的一个或多个问题。
[0009]本专利技术的某些实施方案的目的是提供一种用于固定到柔性管主体的外表面的方法和设备。
[0010]本专利技术的某些实施方案的目的是在期望位置处提供止动夹具或浮力夹具或其他此类固定/紧固元件，由此固定方法提供强的夹紧力，但不需要昂贵的高强度材料诸如API 17L中陈述的合格材料用于其制造或减少昂贵材料的需要量/体积。
[0011]本专利技术的某些实施方案的目的是提供一种夹具组件，该夹具组件包括以配合方式协作的分离的内部区段和外部区段，使得夹紧压力实际上随着所施加的力(例如由于落下的弯曲加强件的重量或由厚重的浮力元件提供的浮力元件上升力)的增加而增加。
[0012]本专利技术的某些实施方案的目的是提供一种夹紧机构，该夹紧机构提供更大的夹紧效率和/或减小总体夹具尺寸和/或减小对如常规夹紧机构通常所需要的高容量条带系统部件的需要。
[0013]根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于固定到柔性管主体的区段的外表面的设备，该设备包括：
[0014]外部夹具部分，该外部夹具部分能够围绕柔性管主体的区域定位并且包括多个外部主体构件，该多个外部主体构件各自包括内表面；和
[0015]内部夹具部分，该内部夹具部分能够以抵接关系定位在该外部夹具部分与所述柔性管主体之间，该内部夹具部分包括多个内部主体构件，该多个内部主体构件各自包括外
表面，该外表面包括配合区域，该配合区域具有与该外部夹具部分的内表面的对应配合区域的形状配合的形状；其中
[0016]每个配合区域包括至少一个夹紧表面区域，当该内部夹具部分位于该外部夹具部分与该柔性管主体之间时，该至少一个夹紧表面区域在延伸通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于固定到柔性管主体的区段的外表面的设备，包括：外部夹具部分，所述外部夹具部分能够围绕柔性管主体的区域定位并且包括多个外部主体构件，所述多个外部主体构件各自包括内表面；和内部夹具部分，所述内部夹具部分能够以抵接关系定位在所述外部夹具部分与所述柔性管主体之间，所述内部夹具部分包括多个内部主体构件，所述多个内部主体构件各自包括外表面，所述外表面包括配合区域，所述配合区域具有与所述外部夹具部分的所述内表面的对应配合区域的形状配合的形状；其中每个配合区域包括至少一个夹紧表面区域，当所述内部夹具部分位于所述外部夹具部分与所述柔性管主体之间时，所述至少一个夹紧表面区域在延伸通过所述柔性管主体并且包括所述柔性管主体的主轴线的假想平面中能够倾斜于所述主轴线定位。2.根据权利要求1所述的设备，还包括：每个夹紧表面区域包括截头正圆锥体的侧表面的至少一部分。3.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，还包括：每个夹紧表面区域包括至少一个偏平V形表面。4.根据任一前述权利要求所述的设备，还包括：每个内部主体构件包括环状元件，所述环状元件在截面中包括平坦或平缓弧形的内侧表面以用于抵靠所述柔性管主体的外表面并且提供圆柱形或大致圆柱形的抵接表面。5.根据任一前述权利要求所述的设备，还包括：每个内部主体构件包括环状元件，所述环状元件在截面中包括外侧表面，所述外侧表面是倾斜的并且从所述环状元件的第一边缘到所述环状元件的其余边缘恒定地向外张开。6.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，还包括：每个内部主体构件包括环状元件，所述环状元件在截面中包括V形的外侧表面，所述外侧表面在所述环状元件的相应边缘处具有较薄的厚度并且在所述环状元件的中心区域处具有最大的厚度。7.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，还包括：每个内部主体构件包括环状元件，所述环状元件在截面中包括外侧表面，所述外侧表面包括多个偏平V形表面。8.根据权利要求4至7中任一项所述的设备，还包括：每个环状元件包括多个弧形环部分，所述弧形环部分能够端对端定位成圆形，并且每个环部分的组合外表面提供所述外表面。9.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，还包括：每个内部主体构件包括基本上平行于所述柔性管的主轴线对准的指状元件，所述指状元件在截面中包括平坦或平缓弧形的内侧表面以用于抵靠所述柔性管主体的外表面。10.根据权利要求9所述的设备，还包括：每个内部主体构件包括指状元件，所述指状元件在截面中包括外侧表面，所述外侧表面是倾斜的并且从所述指状元件的第一端部到所述指状元件的其余端部恒定地向外张开。11.根据权利要求9所述的设备，还包括：每个内部主体构件包括指状元件，所述指状元件在截面中包括V形的外侧表面或者包括起伏形表面，所述外侧表面在所述指状元件的相应端部处具有较薄的厚度并且在所述指
状元件的中心区域处具有最大的厚度。12.根据任一前述权利要求所述的设备，还包括：至少一个固定元件，所述至少一个固定元件用于将第一外部主体构件固定到另一外部主体构件，并且当所述第一外部主体构件和所述另一外部主体构件被固定在一起时，将所述内部夹具部分挤压在所述外部夹具部分与所述柔性管主体之间。13.根据权利要求12所述的设备，还包括：至少一个又一外部...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
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：