管测试设备和方法技术

用于测试从管切割的环的设备，包括：主体；环形压力构件，其可膨胀并连接到加压流体源；以及一个或多个传感器，用于测量所述环的应变和变形以及流体压力。其中，所述主体限定了用于接收所述环形压力构件和所述环的大致圆形开口，并且在使用中，所述环形压力构件设置在所述大致圆形开口的内表面和所述环的外圆形表面之间，用于向所述环的外圆形表面施加压力。力。力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】管测试设备和方法


[0001]本公开涉及一种用于测试诸如用于形成水下管道的管的设备，并且涉及一种使用该设备进行管测试的方法。

技术介绍

[0002]在世界范围内，天然气和/或石油的超深水储层一直在逐步发展。直到最近，超深水被定义为大于约1000米的任何深度。然而，如此多的管道被安装在大于这个深度的深度中，以至于现在超深水的定义超过了2000米。
[0003]管道通常安装为空的，即在环境压力下填充空气，并且仅在安装完成后在压力下填充石油或天然气。在这些深水管道的安装期间经历的主要风险来自于由水施加的压力，该压力导致管变形脱离其初始圆形形状并且变形成几乎平坦的构造。这被称为外部压力塌陷，并且如果不受控制，可能会导致管道的全部损失。因此，超深水管道的尺寸(即直径和壁厚)，以及材料性质都受到外部压力塌陷潜在的约束。
[0004]这与传统的浅水或陆上管道的设计完全不同，在传统的浅水或陆上管道中，壁厚的尺寸是为了抵抗来自要输送的流体的内部压力而不是外部压力。
[0005]已经进行了多种关于外部压力塌陷的理论研究，并且还使用了数值模拟来计算具有特定尺寸的管道可以安全地安装的最大水深。然而，外部压力塌陷的后果如此之大，以至于这些理论研究不足以自信地管理风险。此外，通过增加管的壁厚来减少这种局部塌陷的潜在的最重要的方法是如此昂贵并且可能在技术上无法实现，以至于所提议的管道在商业上很可能不可行。这反过来增加了放弃开采天然气或石油储层的可能性。
[0006]除了将所有的设计建立在理论的结果上之外，另一个选择是进行额外的测试。实际上，从历史上看，对于一定范围的管壁厚进行了若干测试。这些测试涉及将特定制造管的完整的管长度放置在特定压力腔室中，并且增加外部压力直到发生塌陷。目前，拥有适当设施的实验室数量非常有限，而且测试费用非常昂贵。
[0007]已经制定了一些规范，为计算需要在特定的大深度运行的管的尺寸提供依据。这些规范包含安全因素，旨在确保在制造1000千米长的管道时，管尺寸和材料特性的自然变化不会破坏管道承受外部压力而不发生塌陷的能力。然而，这些因素是基于以前为数不多的完整管长度的塌陷测试。在管制造过程中对整个管长度(在工业中也称为“管接头”)进行这种测试的可能性并不现实，因为测试需要很长时间来建立和完成，当然这种测试会破坏被测试的管。
[0008]一条管道只要有一个管接头塌陷，就会淹没整条管线。关于由于外部压力塌陷导致的管道故障，与“链条中最薄弱的一环”有着直接的相似之处。。鉴于实践规范是基于少量有限数量的管接头的塌陷测试结果，设计规范引入了一个因素，以允许影响塌陷压力的许多因素的所有可能变化，从而增加整个深水路线的壁厚。
[0009]最近，人们已经开发了改进的测试方法，旨在复制外部压力导致管接头塌陷的效果，并且这些方法容易(并且比历史上的测试方法更具成本效益)设置和完成。
[0010]这些改进的测试方法基于以下认识：导致外部压力塌陷的变形沿着管是均匀的，因此，对于从管上切割下来的环，与完全经受外部压力的管的整个管接头长度相比，发生外部压力塌陷的情况是一样的。
[0011]从WO2008/114049已知一种用于实施改进的测试方法的现有技术的管测试设备。
[0012]这种管测试设备已被证明对于测试用于形成水下管道的管非常有效。然而，在实施这些测试方法时，需要一定水平的专业知识和精度。这些测试通常由高技能技术人员在管测试实验室中进行。

技术实现思路

[0013]本专利技术旨在提供一种改进的管测试设备，其允许在专用测试实验室之外有效地实施管的无损测试，允许不太熟练的个人进行精确的可重复操作，并且允许测试样品的更高的处理量。
[0014]代表性特征在以下条款中阐述，这些特征可以单独存在，也可以与说明书的文本和/或附图中公开的一个或多个特征以任何组合方式组合。
[0015]根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于测试从管上切割下来的环的设备，包括：主体；环形压力构件，其可膨胀并连接到加压流体源；以及一个或多个传感器，用于测量所述环的应变和变形以及流体压力，其中，所述主体限定了用于接收所述环形压力构件和所述环的大致圆形开口，并且所述环形压力构件在使用中设置在所述大致圆形开口的内表面和所述环的外圆形表面之间，以向所述环的外圆形表面施加压力。
[0016]环形压力构件是不同的流体填充构件。它可以径向膨胀。它优选地包括封闭的中空环。
[0017]主体优选地是轴向开口的。优选地，环基本上没有轴向载荷。该设备优选地配置为仅向环的外圆形表面施加压力。
[0018]根据本专利技术的又一方面，提供了一种使用上述设备测试从管上切割下来的环的方法，该方法包括：
[0019]a.从管切割环；
[0020]b.将环装配到设备中，以及
[0021]c.使用该设备施加压力并记录应变和变形测量值。
[0022]此外，在从属权利要求中给出了优选的特征。
[0023]应当注意，本专利技术的原理可以应用于具有大范围直径和壁厚的管的测试，并且本专利技术在这方面不受限制。
附图说明
[0024]现在将参考以下附图讨论本专利技术的非限制性实施例：
[0025]图1示出了根据第一实施例的具有待原位测试的环的测试设备的示意性平面图；
[0026]图2示出了沿图1中的A
‑
A截取的示意性截面图；以及
[0027]图3示出了根据一个可能的实施例的压力轴环和相关联的垫圈的示意性截面放大图以及沿B
‑
B截取的垫圈的示意性截面图。
具体实施方式
[0028]对单独管接头的长部分的测试已经示出了导致外部塌陷的变形沿着管是均匀的。该观察结果由理论研究和数值模拟支持。这意味着，外部压力塌陷的发生对于从管切割的环将与对于完全经受外部压力的管的完整接头长度是相同的。因此，本专利技术的测试方法基于从管切割的短部分。将环放置在新型测试设备中，使得压力可以仅施加到环的外圆形表面。提供了测量由环的外圆形表面上的压力引起的应变和变形的装置。
[0029]从外部泵施加压力，使得通过向围绕环的外圆形表面的压力构件添加指定体积的流体来增加压力。该布置允许由压力构件的受控膨胀引起环的径向变形。
[0030]典型的测试将包括以下步骤：
[0031]a.从管切割环；
[0032]b.将环装配到设备中，以及
[0033]c.使用该设备施加压力并记录应变和变形测量值。
[0034]还可能有用的是绘制施加的压力对测得的最大应变的曲线，以检测环直径随着压力增加而加速非线性减小的开始。
[0035]参照图1和图2，示出了测试设备，该测试设备包括主体1、环形压力构件2和一个或多个传感器3，环形压力构件2是可膨胀的并且连接至加压流体源(未示出)，一个或多个传感器3用于测量环4的应变和变形以及流体压力。主体限定了用于接收环形压力构件2和环4的大致圆形开口5。如清楚示出的，环形压力构件2在使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于测试从管切割的环的设备，包括:主体；环形压力构件，其可膨胀并连接到加压流体源；以及一个或多个传感器，用于测量所述环的应变和变形以及流体压力；其中，所述主体限定用于接收所述环形压力构件和所述环的大致圆形开口，并且在使用中，所述环形压力构件设置在所述大致圆形开口的内表面和所述环的外圆形表面之间，用于向所述环的外圆形表面施加压力。2.如权利要求1所述的设备，其中，所述环形压力构件包括封闭的中空环。3.如权利要求1或2所述的设备，其中，所述环形压力构件由不锈钢制成。4.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述环形压力构件的横截面包括中心部分和扩大的端部部分，其中所述扩大的端部部分的厚度大于所述中心部分的厚度。5.如权利要求4所述的设备，其中，所述中心部分的宽度基本上等于或大于被测试环的长度。6.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述环形压力构件的壁限定第一表面和第二表面，所述第一表面用于接合所述大致圆形开口的内表面，和所述第二表面用于接合所述环的外圆形表面。7.如权利要求6所述的设备，其中，所述第一表面和所述第二表面基本上相互平行。8.如权利要求6或7所述的设备，其中，所述第一表面和所述第二表面相隔一预定距离，所述预定距离是根据预期的塌陷压力设定的，使得所述第二表面的圆周泊松收缩导致所述第二表面的圆周基本上等于失效开始时所述环的外圆形表面缩小的圆周。9.如权利要求6至8中任一项所述的设备，其中，所述第二表面比所述第一表面薄。10.如前述权利要求中任一项所述的设备，还包括在使用中位于所述环形...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：维德格管道技术有限公司，
类型：发明
国别省市：