可卷繞本體、裝置及其生產方法
【專利說明】可卷繞本體、裝置及其生產方法
[0001]本發(fā)明涉及用于制造柔性導管以及用于提供螺旋形復合本體的方法和裝置。具體地，但是非排他地，本發(fā)明涉及使用本體的方法，該本體在固有狀態(tài)中具有螺旋形狀，其可圍繞下面的層卷繞以形成柔性導管的防護層。
[0002]傳統(tǒng)上，柔性導管用于將諸如油和/或氣體和/或水的產出流體從一個位置運輸到另一個位置。已發(fā)現(xiàn)柔性導管在將海底位置連接到海平面位置時是有用的。柔性導管通常形成為柔性導管本體和一個或多個端部接頭的組件。導管本體常規(guī)地形成為分層材料的組合，該組合形成包含壓力的管道。導管結構允許在使用中的大的偏轉而不引起彎曲應力，彎曲應力在導管的壽命期間損害其功能。導管本體大體構建為包括管狀金屬和典型地彼此非粘著的聚合物層的組合結構。
[0003]這種非粘著柔性導管已用于深水(小于3300英尺(1005.84米))和超深水(大于3300英尺(1005.84米))開發(fā)。當然，柔性導管也可用于淺水應用(例如，小于大約500米深度)或甚至用于岸上(陸上)應用。
[0004]通常，常規(guī)非粘著柔性導管包括配置在下面的層周圍的金屬加強“線”(諸如熱塑性襯墊)以承載箍和由柔性導管經受的軸向負載。典型地，可具有矩形截面或互鎖截面的這些線由金屬材料(諸如鋼)形成，然而，已建議可使用復合結構。然而，復合結構表現(xiàn)為幾乎完全是彈性地且在制造期間不能塑性變形，因此不能容易地制造出適合于構建非粘著柔性導管的形狀。事實上，常規(guī)地，這種復合結構通常必須就地模制。
[0005]某些解決方案已通過將預先固結的薄帶堆疊在一起以及將它們結合到“線”配置內而創(chuàng)造出這種結構。其然后作為復合線卷繞以形成柔性導管層。如通常的防護線卷繞的那樣以常規(guī)技術執(zhí)行卷繞。然而所有這些建議的解決方案都呈現(xiàn)出其自身的缺點。例如，生產速度是抑制因素，以及，仍然存在保留在防護層中的殘余應力，其可最終導致導管失效。
[0006]本發(fā)明的目標是至少部分地緩和上述問題。
[0007]本發(fā)明的某些實施例的目標是提供拉擠成型工藝，其可用于制造具有固有螺旋形狀的復合本體。
[0008]本發(fā)明的某些實施例的目標是提供可螺旋地卷繞在柔性導管中的復合線，該線可經由比常規(guī)技術更快的生產工藝制造。
[0009]本發(fā)明的某些實施例的目標是提供一種用于使用拉擠成型工藝提供螺旋復合本體的方法和裝置，在拉擠成型工藝期間，拉擠成型工藝的參數是變化的，使得固化復合本體的最終產品提供成帶有螺旋形狀。
[0010]本發(fā)明的某些實施例的目標是提供柔性導管本體，其中，防護層中的一個或多個線或所有線通過具有固有螺旋形狀的復合本體提供。
[0011]本發(fā)明的某些實施例的目標是使用螺旋形的復合本體用于制造一個或多個層的柔性導管的目的。
[0012]根據本發(fā)明的第一方面，提供一種制造柔性導管本體的方法，所述方法包括卷繞至少一個復合本體的步驟，該至少一個復合本體在下面的導管層周圍具有大致螺旋的固有形狀。
[0013]該方法還適宜地包括將多個螺旋復合本體同時卷繞在下面的層周圍以提供防護層。
[0014]該方法還適宜地包括通過卷繞該多個螺旋復合本體來提供壓力防護層或拉伸防護層。
[0015]該方法還適宜地包括卷繞螺旋復合本體，該螺旋復合本體在防護層形成時具有與防護層的相鄰繞線互鎖的截面輪廓。
[0016]該方法還適宜地包括卷繞螺旋復合本體，該螺旋復合本體沿著本體的長度具有足夠的軸向剛度以將防護層中的相鄰繞線之間的間隙維持得低于預定最大間隙距離。
[0017]該方法還適宜地包括卷繞中空復合本體。
[0018]該方法還適宜地包括卷繞具有至少部分地填充內部區(qū)域的氣凝膠材料的至少一個中空復合本體。
[0019]根據本發(fā)明的第二方面，提供了一種提供螺旋復合本體的方法，其包括如下步驟:通過牽拉至少一個纖維元件穿過樹脂池提供樹脂浸漬纖維，且通過在線性模具中固化樹脂浸漬纖維提供固化的復合本體；由此，通過確定與模具中的浸漬纖維相關聯(lián)的至少一個參數以螺旋形狀提供固化復合本體。
[0020]該方法還適宜地包括通過改變與固化浸漬纖維的步驟相關聯(lián)的至少一個操作參數來確定所述至少一個參數。
[0021]該方法還適宜地包括通過使纖維元件上的牽拉力的作用位置從與模具關聯(lián)的直通路徑偏移來改變所述至少一個操作參數。
[0022]該方法還適宜地包括通過使牽拉固化復合本體的牽拉單元關于模具選擇性地旋轉來改變所述至少一個操作參數。
[0023]該方法還適宜地包括通過在模具的至少一個區(qū)域中選擇變化的溫度輪廓來改變所述至少一個操作參數。
[0024]該方法還適宜地包括在模具的至少一個區(qū)域中提供有差別的溫度輪廓。
[0025]該方法還適宜地包括通過改變沿著浸漬纖維的長度和/或寬度的軸向和/或扭轉剛度來確定所述至少一個參數。
[0026]該方法還適宜地包括提供帶有浸漬纖維的至少一個橫向纖維和/或橫向織物。
[0027]該方法還適宜地包括在線過程。
[0028]該方法適宜地包括連續(xù)生產過程。
[0029]該方法適宜地包括拉擠成型方法。
[0030]該方法適宜地提供:固化復合本體是伸長本體，其具有沿著復合本體的長度的大致共同的截面。
[0031]根據本發(fā)明的第三方面，提供了用于提供螺旋復合本體的裝置，其包括用于固化從樹脂池提供的樹脂浸漬纖維的線性模具；以及從線性模具牽拉固化復合本體的牽拉單元;其中，通過牽拉單元提供的牽拉力的作用位置從與模具關聯(lián)的直通路徑偏移，和/或牽拉單元和模具可關于彼此選擇性地旋轉，以提供具有固有螺旋形狀的復合本體。
[0032]該牽拉單元適宜地是夾固和牽拉單元，其關于模具的出口孔口具有可選擇的位置。
[0033 ] 牽拉單元適宜地可圍繞縱向牽拉單元軸線旋轉。
[0034]模具適宜地包括至少兩個間隔開的加熱器元件以在模具中提供至少兩個溫度受控區(qū)。
[0035]裝置還適宜地包括樹脂池，該樹脂池包括樹脂源。
[0036]裝置還適宜地包括在樹脂池和模具之間的至少一個張力/引導板。
[0037]裝置還適宜地包括至少一個線軸架元件，其包括單向或多向加強件。
[0038]裝置還適宜地包括至少一個加強元件，其包括纖維墊或纖維粗紗或碳纖維或無紡面紗。
[0039]根據本發(fā)明的第四方面，提供了大致如前文參考附圖描述的那樣構造和配置的裝置。
[0040]根據本發(fā)明的第五方面，提供了大致如前文參考附圖描述的方法。
[0041]本發(fā)明的某些實施例可提供用于提供螺旋復合本體的方法和裝置。通過在復合本體中產生螺旋形狀，該本體可在下面的結構周圍螺旋地卷繞，且只要繞線的節(jié)距大致匹配復合本體的固有狀態(tài)的節(jié)距，則繞線和層中由多個這種繞線產生的應力和應變幾乎完全或完全地消除。
[0042]本發(fā)明的某些實施例可提供用于經由拉擠成型工藝制造螺旋本體的方法和裝置。因此，可用于形成柔性導管繞線的復合本體的制造速率相對于現(xiàn)有技術極大地提高。
[0043]本發(fā)明的某些實施例可用于形成非粘著柔性導管，其具有帶有減小的比重的柔性導管本體。可引入單獨的復合加強元件來替換等同的常規(guī)功能金屬元件以形成完全或部分(混合式)復合非粘著柔性導管。
[0044]本發(fā)明的某些實施例可提供具有可根據用途按照需要選擇的截面的螺旋復合本體的方法。例如，在制造期間在螺旋復合本體中可形成方框形截面或大致Z形截面或C形截面。
[0045]本發(fā)明的某些實施例可對另外的平面區(qū)段拉擠成型件以彎曲和扭曲方式模制，以在將本體應用到柔性導管(諸如拉伸或壓力防護卷繞)時有助于使所應用的彎曲應變和所發(fā)生的扭曲盡可能小。這排除了對于這種目的使用直拉擠成型的缺點，直拉擠成型具有在加載為導管結構的部分之前在彎曲和扭曲情況下利用拉擠成型件的部分內在強度的缺點。相對于本發(fā)明所提供的解決方案，直拉擠成型的使用導致較低的效率且因此在較低的總體應用負載下失效。
[0046]現(xiàn)在將參考附圖僅通過示例在下文中描述本發(fā)明的實施例，在附圖中:
圖1示出柔性導管本體；
圖2示出柔性導管的使用；
圖3示出拉擠成型工藝的示意圖；
圖4示出線性模具中的兩個加熱區(qū)；
圖5示出在復合本體中形成彎曲；
圖6示出