CN108825893A - 一种复合柔性管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合柔性管，所述复合柔性管的管壁由内至外依次包括骨架层、内衬层、抗压铠装层、中保护套层、缆孔层、第一抗拉铠装层、第二抗拉铠装层和外保护套层。本发明的复合柔性管结构简单，设计合理，使用方便，满足深海或超深海用柔性管的强度要求，同时有效提高了复合柔性管的抗腐蚀性，还可以极大的减少安装成本，提高海洋管缆安装铺设的效率。

Description

一种复合柔性管

技术领域

本发明涉及海洋柔性管技术领域，具体而言，涉及一种复合柔性管。

背景技术

作为海洋油气资源开采的关键性装备，海洋柔性管缆发挥着越来越重要的作用，也得到了越来越广发的应用。目前，海洋柔性管缆的安装铺设是海洋油气资源开采的重要环节，其安装铺设成本需要着重考虑，就当前安装铺设模式讲，海洋柔性管和脐带缆作为承担不同功能的管缆结构，他们的安装铺设需要有特殊的安装船分别进行铺设作业，安装成本大且耗费时间多。

发明内容

有鉴于此，本发明提供的一种复合柔性管，更好的克服了上述现有技术存在的问题和缺陷，该复合柔性管结构简单，设计合理，使用方便，可用于深海或超深海，通过设置缆孔层使得该复合柔性管具有海洋油气输运、光纤单元传递、动力单元传递、功能单元传递、部分化学药剂及液体输送等多项功能；可以极大的减少安装成本，提高海洋管缆安装铺设的效率。

一种复合柔性管，所述复合柔性管的管壁由内至外依次包括骨架层、内衬层、抗压铠装层、中保护套层、缆孔层、第一抗拉铠装层、第二抗拉铠装层和外保护套层。

进一步地，所述所述缆孔层和所述第一抗拉铠装层之间设有第一防磨层；所述第一抗拉铠装层和所述第二抗拉铠装层之间设有第二防磨层。

进一步地，所述抗压铠装层与所述中保护套层之间还包括第三抗拉铠装层和第四抗拉铠装层。

进一步地，所述抗压铠装层与所述第三抗拉铠装层之间设有第三防磨层；所述第三抗拉铠装层和所述第四抗拉铠装层之间设有第四防磨层。

进一步地，所述缆孔层螺旋缠绕于所述中保护套层上。

进一步地，所述骨架层的材质为不锈钢、镍合金钢或钼合金钢。

进一步地，所述内衬层的材质为高密度聚乙烯、交联聚乙烯、尼龙或聚偏氟乙烯。

进一步地，所述抗压铠装层的材质为碳素钢。

进一步地，所述中保护套层的材质为高密度聚乙烯、交联聚乙烯、尼龙或聚偏氟乙烯；所述外保护套层的材质为高密度聚乙烯。

进一步地，所述第一抗拉铠装层、所述第二抗拉铠装层、所述第三抗拉铠装层和所述第四抗拉铠装层的材质均为高强度钢；所述第一防磨层、所述第二防磨层、所述第三防磨层和所述第四防磨层的材质各自为尼龙或高密度聚乙烯。

与现有技术相比，本发明的复合柔性管的有益效果是：

本发明的复合柔性管的管壁由内至外依次包括骨架层、内衬层、抗压铠装层、中保护套层、缆孔层、第一抗拉铠装层、第二抗拉铠装层和外保护套层；其中最内层的骨架层具有支撑、抵抗骨架层以外的外部压力和防止复合柔性管在强大的压力下被压溃的作用；内衬层具有防腐蚀和防渗漏的作用，用来保持内部的输送物质的完整性，不受外界污染；抗压铠装层300主要用来抗内压，即抵抗来自复合柔性管内部的输送物质的径向压力载荷，也可以抵抗部分外压；中保护套层用于保护骨架层、内衬层及抗压铠装层组成的内部结构，特别用于保护抗压铠装层的完整性；缆孔层用于将传递电力、信号、数据传输的缆线及输送部分化学药剂、液体的管道安装在缆孔层的缆孔内，使复合柔性管具有海洋油气输运、光纤单元传递、动力单元传递、功能单元传递、部分化学药剂及液体输送等多项功能；第一抗拉铠装层和第二抗拉铠装层用于抵抗拉伸力以及部分内压里，以使复合柔性管获得扭转平衡；外保护套层具有合格的强度和密封性能，能够有效防止海水的化学腐蚀和生物腐蚀，减少海洋生物的附着，保证外部流体的完整。

本发明的复合柔性管结构简单，设计合理，使用方便，满足深海或超深海用柔性管的强度要求，同时有效提高了复合柔性管的抗腐蚀性，还可以极大的减少安装成本，提高海洋管缆安装铺设的效率。

综上所述，本发明特殊的结构，其具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类产品中未见有类似的方法公开发表或使用而确属创新，产生了好用且实用的效果，较现有的技术具有增进的多项功效，从而较为适于实用，并具有广泛的产业价值。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的复合柔性管的一种结构示意图；

图2为本发明的复合柔性管的骨架层的一种结构示意图；

图3为本发明的复合柔性管的抗压铠装层的第一种结构示意图；

图4为本发明的复合柔性管的抗压铠装层的第二种结构示意图；

图5为本发明的复合柔性管的抗压铠装层的第三种结构示意图。

主要元件符号说明：

1-复合柔性管；

100-骨架层；

110-异形带；

111-卡槽；

112-卡钩；

200-内衬层；

300-抗压铠装层；

400-中保护套层；

500-缆孔层；

600A-第一抗拉铠装层；

600B-第二抗拉铠装层；

600C-第三抗拉铠装层；

600D-第四抗拉铠装层；

700A-第一防磨层；

700B-第二防磨层；

700C-第三防磨层；

700D-第四防磨层；

800-外保护套层。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对复合柔性管进行更全面的描述。附图中给出了复合柔性管的首选实施例。但是，复合柔性管可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对复合柔性管的公开内容更加透彻全面。

在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本发明的各种实施例中，表述“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。

实施例

参阅图1，本发明提供了一种复合柔性管1，可用于深海或超深海，所述复合柔性管1的管壁由内至外依次包括骨架层100、内衬层200、抗压铠装层300、中保护套层400、缆孔层500、第一抗拉铠装层600A、第二抗拉铠装层600B和外保护套层800。

上述骨架层100作为海洋用柔性管最内一层，是直接与油气流体接触的一层，具有支撑、抵抗骨架层100以外的外部压力和防止复合柔性管1在强大的压力下被压溃的作用。所述骨架层100为不锈钢、镍合金钢或钼合金钢等金属构架，使复合柔性管1具有低的轴向刚性的同时又有很高的径向刚性，弯曲半径大大减小。骨架层100材料一般采用不锈钢(AISI304L/316L)；当复合柔性管1用于输运低腐蚀流体时，骨架层100的材料可以采用碳钢/铁素体不锈钢；当工况要求较为严苛时，骨架层100的材料可以采用高合金双相不锈钢、镍合金或钼合金钢等。

优选地，如图2所示，所述骨架层100为由异形带110螺旋缠绕形成的管状结构。

优选地，本实施例中，所述异形带110的截面为S型截面，包括第一端和第二端，所述第一端具有U型卡槽111，所述第二端具有卡钩112，所述异形带110螺旋缠绕时，相邻圈上的第一端的U型卡槽111和第二端的卡钩112互锁形成管状结构的骨架层100。

进一步地，所述卡钩112具有卡设在所述U型卡槽111中的卡壁(图中未示出)，且所述卡壁与所述U型卡槽111的侧壁抵接，以防止卡壁从U型卡槽111中滑出。进一步地，还可以在U型卡槽111的槽口处设置向U型卡槽111内部延伸的凸起部(图中未示出)。

其中，每个S型卡接环可以由金属筒的两端向相反的方向翻边形成，优选地，所述卡槽为U型卡槽，所述卡钩具有卡设在所述卡槽中的卡壁，且所述卡壁与所述卡槽的侧壁抵接，以防止卡壁从卡槽中滑出。进一步地，还可以在卡槽的槽口处设置向卡槽内部延伸的凸起部。

上述内衬层200的材质可为高密度聚乙烯、交联聚乙烯、尼龙、聚酰胺、聚氨酯或聚偏氟乙烯。内衬层200可由高密度聚乙烯、交联聚乙烯、尼龙、聚酰胺、聚氨酯或聚偏氟乙烯挤出成型，具有防腐蚀和防渗漏的作用，用来保持内部的输送物质的完整性，不受外界污染。

上述抗压铠装层300主要用来抗内压，即抵抗来自复合柔性管1内部的输送物质的径向压力载荷，也可以抵抗部分外压，能够使复合柔性管1在深海使用过程中，承受较大的压力。需要说明的是，抗压铠装层300可由不锈钢、钛钢或碳素钢钢带通过扣或锁连接而成，如图3至图5所示，优选采用S型碳钢钢带、C型碳钢钢带或T型碳钢钢带通过扣或锁连接而成。

上述中保护套层400用于保护骨架层100、内衬层200及抗压铠装层300组成的内部结构，特别用于保护抗压铠装层300的完整性。

本发明实施例中的中保护套层400的材质可列举为高密度聚乙烯、交联聚乙烯、尼龙或聚偏氟乙烯。

优选地，本发明实施例中，所述所述缆孔层500和所述第一抗拉铠装层600A之间设有第一防磨层700A；所述第一抗拉铠装层600A和所述第二抗拉铠装层600B之间设有第二防磨层700B。

优选地，本发明实施例中，所述抗压铠装层300与所述中保护套层400之间还包括第三抗拉铠装层600C和第四抗拉铠装层600D。

优选地，所述第一抗拉铠装层600A、所述第二抗拉铠装层600B、所述第三抗拉铠装层600C和所述第四抗拉铠装层600D的材质均为高强度钢。但是，本发明实施例并不限制第一抗拉铠装层600A、第二抗拉铠装层600B、第三抗拉铠装层600C和所述第四抗拉铠装层600D的材质，第一抗拉铠装层600A、第二抗拉铠装层600B、第三抗拉铠装层600C和所述第四抗拉铠装层600D的材质还可可由聚乙烯纤维、芳纶纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、玻璃纤维和碳纤维中的一种或几种和树脂共同挤压成型得到的纤维增强材料带，呈螺旋状缠绕于上一层的外壁上，其螺旋角可在30-60度之间，其中，螺旋角是指在圆柱面上，圆柱螺旋线的切线与通过切点的圆柱面直母线之间所夹的锐角。

需要说明的是，所述第一抗拉铠装层600A、所述第二抗拉铠装层600B、所述第三抗拉铠装层600C和所述第四抗拉铠装层600D均采用高强度钢以20-60度角缠绕而成。为了平衡扭转效应，第一抗拉铠装层600A和第二抗拉铠装层600B的缠绕方向相反，第三抗拉铠装层600C和第四抗拉铠装层600D的缠绕方向相反。

上述通过在抗压铠装层300与中保护套层400之间设置第三抗拉铠装层600C和第四抗拉铠装层600D，主要用于抵抗拉伸力以及部分内压里，以使复合柔性管1获得扭转平衡，即平衡环向载荷和轴向载荷，同时能够很大程度上提高复合柔性管1的抗腐蚀能力。

当复合柔性管用在恶劣工况下时，还可以在复合柔性管1的抗压铠装层300与中保护套层400之间继续增加抗拉铠装层的布置，以增强复合柔性管的性能。

优选地，本发明实施例中，所述抗压铠装层300与所述第三抗拉铠装层600C之间设有第三防磨层700C；所述第三抗拉铠装层600C和所述第四抗拉铠装层600D之间设有第四防磨层700D。

优选地，所述第一防磨层、所述第二防磨层、所述第三防磨层和所述第四防磨层的材质各自为尼龙或高密度聚乙烯。需要理解的是，上述第一防磨层、第二防磨层、第三防磨层和第四防磨层均采用尼龙带或高密度聚乙烯带以40-50度角缠绕而成，尼龙带或高密度聚乙烯带的宽度及防磨层的厚度根据实际情况及需要设置。

上述通过在缆孔层500和第一抗拉铠装层600A之间、第一抗拉铠装层600A和第二抗拉铠装层600B之间、抗压铠装层300与第三抗拉铠装层600C之间及第三抗拉铠装层600C和第四抗拉铠装层600D之间分别设置防磨层，一方面能够有效防止缆孔层500和第一抗拉铠装层600A、第一抗拉铠装层600A和第二抗拉铠装层600B、抗压铠装层300与第三抗拉铠装层600C及第三抗拉铠装层600C和第四抗拉铠装层600D间的相对滑动，便于复合柔性管1拉动，进而防止复合柔性管1变形；另一方面用于减小缆孔层500和第一抗拉铠装层600A、第一抗拉铠装层600A和第二抗拉铠装层600B、抗压铠装层300与第三抗拉铠装层600C及第三抗拉铠装层600C和第四抗拉铠装层600D之间的磨损，延长各抗拉铠装层的使用寿命。

上述缆孔层500用于将传递电力、信号、数据传输的缆线及输送部分化学药剂、液体的管道安装在缆孔层500的缆孔内。本发明实施例中的缆孔层500呈环形阵列式排列，该缆孔层500的缆孔数量、孔径、及布置型式可以依据工况进行更改。缆孔层可采用金属材质或纤维增强材料如聚乙烯纤维、芳纶纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、玻璃纤维或碳纤等维，优选地，所述缆孔层500包括若干螺旋缠绕于所述中保护套层400上的不锈钢管或玻璃纤维管和在中保护套层400和第一防磨层700A之间填充在若干不锈钢管或玻璃纤维管周围的填充物，该填充物可为聚氯乙烯、聚乙烯或交联聚乙烯等，不锈钢管或玻璃纤维管在中保护套层400外表面的缠绕角度根据情况设定，可为80-85度。

为了使外保护套层800具有合格的强度和密封性能，所述外保护套层800的材质采用聚合物，具体可列举为聚乙烯、纳米聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚氨酯或聚酰胺等，即外保护套层800可由聚乙烯、纳米聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚氨酯或聚酰胺等挤出成型。通过设置外保护套层800能够有效防止海水的化学腐蚀和生物腐蚀，减少海洋生物的附着，保证外部流体的完整。

本发明实施例的外保护套层800的材质优选采用高密度聚乙烯(HDPE)。高密度聚乙烯是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。高密度聚乙烯有良好的耐热性、耐寒性和化学稳定性，耐酸、碱和各种盐类的腐蚀；其介电性能、耐环境应力开裂性、耐磨性、电绝缘性均较好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好。

需要说明的是，本发明实施例的复合柔性管1各层之间通过黏合剂粘合，也可以通过压力将各层压合，具体可以通过热压合方式。

为了便于监测该复合柔性管1内的温度、压力和流量，还可以在中保护套层400内部设置用以监测该复合柔性管1的温度、压力和流量的光纤，如此设置，便可监测复合柔性管1内的输送物质的流量等。

另外，在进行实际生产时，还可以在外保护套层800内部预制与该复合柔性管1的轴向平行设置的用于放置线路的线路管。如此设置，可以将线路置于该线路管中，更加方便了线路的设置。

综上所述，本发明的复合柔性管的有益效果是：

本发明的复合柔性管的管壁由内至外依次包括骨架层、内衬层、抗压铠装层、中保护套层、缆孔层、第一抗拉铠装层、第二抗拉铠装层和外保护套层；其中最内层的骨架层具有支撑、抵抗骨架层以外的外部压力和防止复合柔性管在强大的压力下被压溃的作用；内衬层具有防腐蚀和防渗漏的作用，用来保持内部的输送物质的完整性，不受外界污染；抗压铠装层300主要用来抗内压，即抵抗来自复合柔性管内部的输送物质的径向压力载荷，也可以抵抗部分外压；中保护套层用于保护骨架层、内衬层及抗压铠装层组成的内部结构，特别用于保护抗压铠装层的完整性；缆孔层用于将传递电力、信号、数据传输的缆线及输送部分化学药剂、液体的管道安装在缆孔层的缆孔内，使复合柔性管具有海洋油气输运、光纤单元传递、动力单元传递、功能单元传递、部分化学药剂及液体输送等多项功能；第一抗拉铠装层和第二抗拉铠装层用于抵抗拉伸力以及部分内压里，以使复合柔性管获得扭转平衡；外保护套层具有合格的强度和密封性能，能够有效防止海水的化学腐蚀和生物腐蚀，减少海洋生物的附着，保证外部流体的完整。

本发明的复合柔性管结构简单，设计合理，使用方便，满足深海或超深海用柔性管的强度要求，同时有效提高了复合柔性管的抗腐蚀性和抗疲劳强度，还可以极大的减少安装成本，提高海洋管缆安装铺设的效率。

尽管以上较多使用了表示结构的术语，例如“骨架层”、“抗压铠装层”、“外保护套层”等，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合柔性管，其特征在于：所述复合柔性管的管壁由内至外依次包括骨架层、内衬层、抗压铠装层、中保护套层、缆孔层、第一抗拉铠装层、第二抗拉铠装层和外保护套层。

2.根据权利要求1所述的复合柔性管，其特征在于：所述所述缆孔层和所述第一抗拉铠装层之间设有第一防磨层；所述第一抗拉铠装层和所述第二抗拉铠装层之间设有第二防磨层。

3.根据权利要求2所述的复合柔性管，其特征在于：所述抗压铠装层与所述中保护套层之间还包括第三抗拉铠装层和第四抗拉铠装层。

4.根据权利要求3所述的复合柔性管，其特征在于：所述抗压铠装层与所述第三抗拉铠装层之间设有第三防磨层；所述第三抗拉铠装层和所述第四抗拉铠装层之间设有第四防磨层。

5.根据权利要求1所述的复合柔性管，其特征在于：所述缆孔层螺旋缠绕于所述中保护套层上。

6.根据权利要求1所述的复合柔性管，其特征在于：所述骨架层的材质为不锈钢、镍合金钢或钼合金钢。

7.根据权利要求1所述的复合柔性管，其特征在于：所述内衬层的材质为高密度聚乙烯、交联聚乙烯、尼龙或聚偏氟乙烯。

8.根据权利要求1所述的复合柔性管，其特征在于：所述抗压铠装层的材质为碳素钢。

9.根据权利要求1所述的复合柔性管，其特征在于：所述中保护套层的材质为高密度聚乙烯、交联聚乙烯、尼龙或聚偏氟乙烯；所述外保护套层的材质为高密度聚乙烯。

10.根据权利要求4所述的复合柔性管，其特征在于：所述第一抗拉铠装层、所述第二抗拉铠装层、所述第三抗拉铠装层和所述第四抗拉铠装层的材质均为高强度钢；所述第一防磨层、所述第二防磨层、所述第三防磨层和所述第四防磨层的材质各自为尼龙或高密度聚乙烯。