自由排放管道及生产方法技术

一种自由排放管道以及形成该自由排放管道的方法，其包括可渗透的管状芯子构件，围绕该芯子构件有至少一个可渗透的环向加固层；实质上不可渗透的膜层，其被放置在环向加固层的外侧，以及至少一个可渗透的拉伸加固层，其被放置在膜层的外侧，由此，在自由排放管道的任何层之间不存在自由体积的环形区域。该环向加固层和拉伸加固层包括层压构造。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的领域为用于在海底及近海操作中输送油和气体或其它流体的自由排放管道(free-venting pipe )以及生产该管道的方法。背景本专利技术为公开于美国专利号6,804,942中的专利技术的改进，该专利6,804,942以引用方式并入本文。当公开于其中的管道用来传输压缩气体或包括气体的流体时，久而久之， 一些气体可能会渗透穿过内部芯子(inner core )或管道，并聚集在内部芯子和4齐压件(extrusion)之间，在芯子上引起稳定上升的内部压力。油气行业及本领域中的技术人员通常将内部芯子和挤压件之间的空间称为环形区域(annulus region )。虽然这本身在通常情况中不是问题，但如果管道的孔(bore)中的压力比层之间的压力释放得快，则环形区域中积累的压力可能会引起问题。当发生该种情况时，内部芯子可能会由于逆向压力差和它糟糕的环向强度(hoopstrength)而坍塌。随着管道在其中被用于传输油和气体的水的深度的增加，伴随着更深的水深度处的增加的环境压力，上迷问题可能会变得更加严重。具有基于钢的柔韧性管道的现有技术管道在过去已经发生过管道坍塌(pipecoll叩se)，且因此，用于气体传输的现有技术管道通常使用在内部芯子下的中心互锁的金属骨架构造。该金属骨架提供足够的径向强度，以便经受由上文所描述的场景产生的任何坍塌力，但管道的总直径必然需要增加骨架厚度的两倍。此外，包含骨架增加了相同性能的每个加固层，因为该加固层不得不被巻绕在更大的直径上。此种构型的一个例子被展示于美国专利6,978,806中。可以通过经由端部配件(end fitting)中的阀减轻两个挤压件之间的 压力来给管道提供某些程度的保护，但是这对于所有情况是不够的，且内 部芯子的坍塌仍有可能发生。Michael J. Bryant,本专利技术的专利技术人同样在待决的已出版的美国专利 出版号US-2006-0249215-Al中解决了该问题，其中所教导的方法是通 过在形成于围绕芯子的加固带中的侧向间隔开的开口中埋置聚合物来防 止芯子的坍塌。该埋置的聚合物随后被结合到芯子，以便加强芯子的环向 强度以便防止它坍塌。
技术实现思路
所需要的是一种能提供避免压力在芯子上积累的结构的装置，进而消 除对增加结构元件以便增加芯子的耐压性的需要。依据本专利技术的装置包括可渗透的管状芯子构件，且围绕该芯子构件有 至少 一 个可;参透的环向力0固层(hoop reinforcement layer)。不可〖参透的膜层被放置在环向加固层的外侧，并且至少一个可渗透的拉伸加固层 (tensile reinforcement layer)祐_放置在该膜层的外侧，由此，在自由排放 管道的任何层之间不存在自由体积(free volume )。挤压的、可渗透的聚合物外罩(jacket)通常设置在拉伸加固层的外 侧，以使_提供耐磨能力(abrasion resistance )。环向加固层和拉伸加固层一般地包括复合的层压构造，该层压构造包 括在如美国专利6,804,942中所示的层压物之间具有树脂的叠加的层压 物。该叠加的层压物可以使用"z"型的带构件包裹，由此，该叠加的层 压物中的每一个被防止结合到相邻的叠加的层压物。该叠加的层压物也可 以使用作为结果的"s"型的带包裹，其中包裹的带(wrappedtape)的方 向与"z"的方向逆向。"z"型与"s"型的相反方向导致在生产过程中在 相反方向包裹叠加的层压物。本专利技术的生产方法包括步骤围绕聚合物的耐压芯子包裹至少一个环 向加固层，使用不可渗透的膜覆盖环向加固层，以及使用至少一个拉伸加5固层包裹该不可渗透的膜。 一般地，设置有两个拉伸加固层，以平衡在包裹各层时产生的包裹力(wrapping force )。聚合物外罩也可以围绕*纟立伸加 固层被施加或挤压。管状芯子和聚合物外罩一般为穿孔的，以允许压力穿 过而到达不可渗透的膜。因为从自由排放管道的外面施加的流体压力比如来自海洋深度的环 境压力不被聚集在内部芯子外侧的各环形层内，所以该内部芯子在内部芯 子的孔内的压力发生下降时不受到极端压力。内部芯子上的突然的压力下 降可能会发生在例如，当位于海底中的管道从水面排放时。围绕可渗透的 内部芯子的单独的不可渗透的膜以及至少 一个环向加固层被至少 一个拉 伸加固层围绕，并且可以被可渗透的外部外罩围绕。来自自由排放管道的 外面的流体压力穿过该外部外罩，并穿过该一个或更多个拉伸加固层而到 达不可渗透的膜4齐压件(membrane extrusion)。类似地，对于气体和液体 为可渗透的内部芯子的孔中的压力穿过该内部芯子，穿过该一个或更多个 环向加固层，并穿过任何抗挤压层(anti-extrusion layer)而到达不可渗透 的膜挤压件。因为压力被允许穿过不可渗透的膜挤压件外侧的层，并且压 力也被允许穿过不可渗透的膜挤压件内侧的层，所以，在各层之间不存在 可能引起压力被施加在内部芯子上的环形区域。在除了膜挤压件以外的所有的挤压层上形成穿孔确保了没有其中压 力可能积累的自由体积的环形区域。在常规的柔韧性的纤维加固的管道以 及依据API-17设计的钢变化形式中，久而久之，环形区域中可能会积累 压力。只要除了膜挤压层以外的所有的层为可渗透的，则可以根据需要添加 另外的拉伸加固层、环向加固层、抗挤压层、润滑层或挤压层。依据水下 环境以及近海环境的需求，自由排放管道的设计也可以包括加重层。附图说明图1为本专利技术的一个实施方式的等轴测图，其展示了带有补充的抗挤 压层的自由排放管道的层的外部。图2为图1的横截面图。图3为形成复合的层压物(composite laminate )并被z带分开的叠加 的带的横截面图。图3a为形成复合的层压物并被s带分开的叠加的带的横截面图。图4为一组曲线图，展示了作用在不带有当前专利技术的自由排放管道的 常规的柔韧性管道的内部芯子上的可能的环空压力(annuluspressure )和 作用在当前专利技术的自由排放管道的内部芯子上的最大压力差的对比。执行本专利技术的最佳模式现在参照图1，字母A-1大致上指当前专利技术的自由排放管道。管状芯 子11被典型地用环向加固层12包裹。该环向加固层12被展示为被抗挤 压层16覆盖。该抗挤压层16有助于桥接在自由排放管道A-l被弯曲时 形成在环向加固层12内的间隙，从而防止膜19层被挤压通过形成于环向 加固层12内的间隙。该抗挤压层典型地由单层的玻璃加固带形成，但可 以使用多个层或可选择的材料，只要它们耐压以便防止不可渗透的膜19 被压(forced)在可能形成在环向加固层12的间隙之间即可。例如，在 一个实施方式中，玻璃加固带的层可以改变为聚酯(比如Mylar ),或聚 酰胺，或其它聚合物的层。不可渗透的膜19被展示为被挤压到抗挤压层 16的外面。拉伸加固层20、 21典型地螺旋地围绕膜19缠绕。外罩挤压 件(jacket extrusion) 24随后被挤压到拉伸加固层20、 21的外面。外罩 挤压件24为穿孔的，以允许流体压力或气体穿过外罩挤压件24，然后穿 过拉伸加固层20、 21。该管状芯子11以及外罩挤压件24为穿孔的，以 允许气体压力渗透穿过各层到达膜19。在一个优选的实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自由排放管道，其包括：　　　　ａ．可渗透的管状芯子构件；　　　　ｂ．可渗透的环向加固层，其在所述芯子构件的外侧；　　　　ｃ．实质上不可渗透的膜层，其在所述环向加固层的外侧；以及　　　　ｄ．可渗透的拉伸加固层，其在所述膜层的外侧，由此，在所述自由排放管道的任何层之间不存在自由体积的环形区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔J布赖恩特，
申请(专利权)人：迪普弗莱克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]