柔性管本體及方法
【專利摘要】公開了一種柔性管本體及制造柔性管本體的方法。該管本體包括柔性管本體，包括：用于形成抗塌層的管狀層，該層包括褶皺，該層具有徑向內(nèi)表面和徑向外表面，并且徑向內(nèi)表面和徑向外表面中的每個具有設(shè)置在其中的至少一個槽；以及至少一個加強元件，該至少一個加強元件至少部分地設(shè)置在徑向內(nèi)表面和徑向外表面中的至少一個的槽內(nèi)。
【專利說明】柔性管本體及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種柔性管本體及提供該柔性管本體的方法。特別地但非排他性地， 本發(fā)明涉及一種包括抗塌層的、用于輸送油和氣體的柔性管本體，該抗塌層包括用于提高 柔性和穩(wěn)定性的褶皺形式。

【背景技術(shù)】
[0002] 通常，利用柔性管將諸如油和/或氣體和/或水之類的產(chǎn)品流體從一個位置輸送 至另一個位置。柔性管在將海底位置（其可以是深水處，也就是1〇〇〇米或更深）連接至海 平面位置方面中是特別有用的。管可以具有通常高達大約0.6米的內(nèi)直徑。柔性管通常被 形成為一種由柔性管本體與一個或更多個端部配件構(gòu)成的組件。管本體通常被形成為由形 成承壓導(dǎo)管的分層材料構(gòu)成的組合件。管結(jié)構(gòu)允許很大的偏轉(zhuǎn)而不會在其使用期限內(nèi)產(chǎn)生 削弱該管的功能性的彎曲應(yīng)力。管本體通常被構(gòu)建成包括金屬層和聚合物層的組合結(jié)構(gòu)。
[0003] 在整個本說明書中，將參照柔性管進行說明。將會理解的是，柔性管是由管本體的 一部分與一個或更多個端部配件構(gòu)成的組件，管本體的相應(yīng)端部終止于該一個或更多個端 部配件中的每一個端部配件中。圖1示出了如何由形成承壓導(dǎo)管的分層材料的組合來形成 管本體100。盡管在圖1中示出了多個特定層，但是應(yīng)理解的是，本發(fā)明可被廣泛地應(yīng)用于 包括由多種可能的材料制成的兩個層或更多個層的同軸的管本體結(jié)構(gòu)。層的厚度僅僅是出 于說明性的目的而示出的。
[0004] 如圖1中所示，管本體包括可選擇的最內(nèi)部的構(gòu)架層（carcass layer) 101。該構(gòu) 架提供了互鎖結(jié)構(gòu)，該互鎖結(jié)構(gòu)可被用作最內(nèi)層以完全地或部分地防止內(nèi)部壓力護套102 由于管減壓、外部壓力、拉伸護面壓力、和機械碾壓載荷而垮塌。
[0005] 內(nèi)部壓力護套102作為流體保持層并且包括確保內(nèi)部流體完整性的聚合物層。應(yīng) 理解的是，該層本身可以包括多個子層。應(yīng)了解的是，當利用可選擇的構(gòu)架層時，內(nèi)部壓力 護套通常被那些本領(lǐng)域技術(shù)人員稱為屏障層。在沒有這種構(gòu)架的操作（所謂的光滑孔操 作）中，內(nèi)部壓力護套可以被稱為襯套。
[0006] 可選擇的壓力護面層103是鋪設(shè)角接近90°的結(jié)構(gòu)層，該結(jié)構(gòu)層提高了柔性管對 內(nèi)部壓力和外部壓力及機械碾壓載荷的抵抗力。該層還在結(jié)構(gòu)上支承內(nèi)部壓力護套，并且 通常包括互鎖的構(gòu)造。
[0007] 這種壓力護面層上的主要載荷由徑向力形成。壓力護面層通常具有用以互鎖的特 定的橫截面輪廓，從而能夠維持和吸收由管上的外部壓力和內(nèi)部壓力造成的徑向力。因此， 防止管由于壓力而導(dǎo)致的垮塌或爆裂的卷繞的線的橫截面輪廓有時稱為耐壓輪廓。當壓力 護面層由螺旋卷繞的線形成的箍形部件形成時，來自管上的外部壓力或內(nèi)部壓力的徑向力 致使箍形部件擴張或收縮，將拉伸載荷施加于這些線上。
[0008] 柔性管本體還包括可選擇的第一拉伸護面層105和可選擇的第二拉伸護面層 106。每個拉伸護面層都是鋪設(shè)角通常在10°與55°之間的結(jié)構(gòu)層。每個層都被用于承受 拉伸載荷和內(nèi)部壓力。拉伸護面層通常是成對地反向卷繞的。
[0009] 這種拉伸護面層上的主要載荷是張力。在諸如深水和超深水環(huán)境之類的高壓應(yīng) 用中，由于內(nèi)部壓力端蓋載荷和柔性管自支承重量的結(jié)合而使拉伸護面層經(jīng)受高的拉伸載 荷。由于長時間段地經(jīng)受這種條件，因此這可能引起柔性管失效。
[0010] 所示出的柔性管本體還包括可選擇的帶層104,該帶層有助于包含底層并且在一 定程度上防止相鄰層之間的磨損。
[0011] 柔性管本體通常還包括可選擇的絕緣層107和外部護套108,該外部護套108包括 用于保護管不受海水的滲透和其它外部環(huán)境、腐蝕、磨損、和機械損壞影響的聚合物層。
[0012] 每個柔性管都包括至少一個部分，該至少一個部分有時與位于柔性管的至少一個 端處的端部配件一起被稱為管本體100的區(qū)段或部段。端部配件提供了在柔性管本體與連 接器之間形成過渡的機械裝置。如例如在圖1中所示的不同的管層以在柔性管與連接器之 間傳遞載荷的方式終止在該端部配件中。
[0013] 圖2示出了上升裝置組件200,該上升裝置組件適于將諸如油和/或氣體和/或水 之類的產(chǎn)品流體從海底位置201輸送至漂浮設(shè)備202。例如，在圖2中，海底位置201包括 海底流動管線。柔性流動管線205包括柔性管，該柔性管完全地或部分地擱置在海底204 上或者埋入海底下面并且用于靜態(tài)應(yīng)用中。漂浮設(shè)備可由平臺和/或浮標或者如在圖2中 所示的船提供。上升裝置組件200設(shè)置為柔性上升裝置，S卩，將船連接至海底裝置的柔性管 203。柔性管可以是連接端部配件的柔性管本體的區(qū)段。
[0014] 應(yīng)當認識到的是，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所周知的，存在不同類型的上升裝置。本發(fā)明 的實施方式可與任何類型的上升裝置一起使用，這些上升裝置例如為自由懸置的上升裝置 (自由懸鏈式上升裝置）、在一定程度上受限的上升裝置（例如浮標、鏈條）、完全受限的上 升裝置或者封閉在管（I管或J管）中的上升裝置。
[0015] 圖2還示出了如何可將柔性管的部分用作流動管線205或跨接件（jumper) 206。
[0016] 無束縛的柔性管已被用于深水（小于3, 300英尺（1,005.84米））開發(fā)和超深水 (大于3, 300英尺）開發(fā)。正是對石油的不斷增大的需求造成了于環(huán)境因素更為極端的越 來越深的深度處進行勘探。例如，在這樣的深水和超深水環(huán)境中，海底溫度增大了將生產(chǎn)流 體冷卻至可能導(dǎo)致管堵塞的溫度的風險。增大的深度還增大了與柔性管必須在其中操作的 環(huán)境相關(guān)的壓力。結(jié)果，增大了對柔性管本體的層的高級別的性能的需求。
[0017] 柔性管還可以用于淺水應(yīng)用（例如小于約500米的深度）或者甚至用于海岸（陸 地）應(yīng)用。
[0018] 一種用以提高載荷響應(yīng)及因此提高護面層和抗塌層的性能的方法是由更厚、更高 強度且因此更堅固的材料來制造層。例如，對于通常由與層中相鄰的卷繞組互鎖的卷繞的 線所形成的層的壓力護面層來說，由更厚的材料制造該線導(dǎo)致強度適當?shù)卦龃?。然而，柔?管的重量隨著所使用的材料增多而增加。最終，柔性管的重量可能成為管的使用中的限制 因素。另外，使用越來越厚的材料制造柔性管會明顯地增加材料的成本，這也是一個缺點。
[0019] 另外，已知的是產(chǎn)品流體的輸送通常導(dǎo)致柔性管的各個層受到相對酸性的條件。 這種"酸性"服務(wù)是由于硫化氫（H 2S)和諸如C02之類的其它種類一起從管的內(nèi)孔徑向向外 地遷移引起的。這是一些產(chǎn)品流體包含相對高濃度的呈溶液形式或呈氣態(tài)形式的硫化氫氣 體的結(jié)果。長時間在這種環(huán)境下，硫化氫和諸如C0 2之類的其它氣體種類穿過流體保持層而 滲透到限定在柔性管本體的層之間的環(huán)形區(qū)域中。H2S和co 2在這些環(huán)形區(qū)域中聚集并且 逐漸增加這些區(qū)域中的環(huán)境酸度（減小pH)。因此，金屬部件--例如在這環(huán)形區(qū)域中形成 壓力護面層和/或拉伸護面層的帶--受到增強的酸性腐蝕，如果沒有遷移的話，這可能導(dǎo) 致極高的腐蝕速率及可能的失效。還應(yīng)當理解的是，端部配件潛在地包括多種金屬零部件， 并且它們能同樣地遭受酸性環(huán)境。
[0020] 這種酸性服務(wù)環(huán)境可長時間影響柔性管的整體性能。這可導(dǎo)致預(yù)期使用壽命縮短 或者甚至在使用期間柔性管失效。已知的技術(shù)將"酸性服務(wù)材料"用于柔性管的潛在地易受 到傷害的部件。這通常涉及使用在制造期間已經(jīng)經(jīng)歷過熱/冷加工（受控的熱/冷處理） 的線材，和/或已經(jīng)添加有防腐添加劑的線材。這些酸性線材比標準的未加工的線材（所 謂的用于在非酸性環(huán)境中使用的"甜"線材（"sweefwire))更昂貴。這些酸性線材還比 甜線材更弱，意味著需要更多的材料以補償線材在強度上的降低。
[0021] 褶皺層本身已知用于提高管道或管的強度。US6, 186, 181公開了一種包括內(nèi)部褶 皺金屬管道和外部褶皺金屬管道的柔性管線用管。然而，褶皺層已知為扭轉(zhuǎn)不穩(wěn)定的。此 夕卜，雖然螺旋卷繞的抗塌層在例如將諸如光學纖維的附加元件纏繞至管本體是有用的，但 是螺旋卷繞的抗塌層也可能為扭轉(zhuǎn)不穩(wěn)定的。另外，已經(jīng)提出了扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定的多個分離的箍 狀元件，盡管它們較不適于將附加元件纏繞至其中。
[0022] 另外，已知的是當壓力--諸如來自流動通過孔的流體的壓力--被施加至褶皺 管道或管線時，褶皺結(jié)構(gòu)具有沿長度延伸從而損害多層的柔性管性能的傾向，這是由于層 可能分離并且不能彼此支承。褶皺層的強度也會降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0023] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種柔性管本體，包括：
[0024] 管狀層，所述管狀層用于形成抗塌層，該層包括褶皺，該層具有徑向內(nèi)表面和徑向 外表面，并且徑向內(nèi)表面和徑向外表面中的每個具有設(shè)置在其中的至少一個槽，以及
[0025] 至少一個加強元件，該至少一個加強元件至少部分地在徑向內(nèi)表面和徑向外表面 中的至少一個的槽內(nèi)。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種制造柔性管本體的方法，包括：
[0027] 提供用于形成抗塌層的管狀層，該層包括褶皺，該層具有徑向內(nèi)表面和徑向外表 面，并且該徑向內(nèi)表面和徑向外表面中的每個具有設(shè)置在其中的至少一個槽，以及
[0028] 至少部分地用至少一個加強元件來填充徑向內(nèi)表面和徑向外表面中的至少一個 的槽。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種大致如參照附圖在本文中所描述的柔性管本 體。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種大致如參照附圖在本文中所描述的方法。
[0031] 本發(fā)明的某些實施方式提供了下列優(yōu)點：提供了一種包括具有提高的柔性的抗塌 層的柔性管本體。
[0032] 本發(fā)明的某些實施方式提供了下列優(yōu)點：提供了一種包括能夠承受高壓的抗塌層 的柔性管本體。
[0033] 本發(fā)明的某些實施方式提供了下列優(yōu)點：提供了一種在設(shè)計方面是輕質(zhì)的柔性管 本體。
[0034] 本發(fā)明的某些實施方式提供了下列優(yōu)點：提供了一種具有褶皺構(gòu)形的、并且比已 知設(shè)計更穩(wěn)定的抗塌層。
[0035] 本發(fā)明的某些實施方式提供了下列優(yōu)點：提供了一種具有褶皺構(gòu)形的益處、且具 有用于覆蓋其他層或用作柔性管本體的光滑孔內(nèi)表面的基本上光滑的表面的抗塌層。
[0036] 本發(fā)明的某些實施方式提供了下列優(yōu)點：提供了一種在徑向方向和軸向方向上都 被支承的褶皺管層。某些實施方式提供了一種徑向和軸向都被支承、且允許管一定程度的 運動以使得能夠允許預(yù)定的最大彎曲能力的容限的管層。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037] 在下文中參照附圖進一步描述本發(fā)明的實施方式，其中：
[0038] 圖1示出了柔性管本體；
[0039] 圖2示出了上升裝置組件；
[0040] 圖3示出了柔性管本體；
[0041] 圖4示出了圖3的柔性管本體在平面A中的橫截面；
[0042] 圖5示出了制造柔性管本體的方法；
[0043] 圖6示出了另一柔性管本體的橫截面；
[0044] 圖7示出了圖6的管本體的側(cè)視圖；
[0045] 圖8和圖9示出了又一柔性管本體的橫截面。
[0046] 在附圖中，相同的附圖標記指代相同的部件。

【具體實施方式】
[0047] 圖3和圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的柔性管本體300。圖4是圖3中所示 出的平面A中的管本體的放大的橫截面視圖。
[0048] 管本體300包括由一層褶皺材料308和填充材料310形成的抗塌層304,在該情況 中在褶皺材料308的兩側(cè)都設(shè)置有填充材料310。然而，填充材料310可以僅設(shè)置在褶皺材 料的一側(cè)上。
[0049] 褶皺層308具有有外表面312和內(nèi)表面314的褶皺輪廓。外表面312具有多個脊 部316 1?2和槽3181?2。脊部3161?2是限定層304的徑向最外側(cè)部分的褶皺層的頂峰。內(nèi)表面 314具有多個脊部320 1;2和槽3221;2。脊部3201;2是限定層304的徑向最內(nèi)側(cè)部分的褶皺層 的頂峰。當然可以使用具有與所示的褶皺層不同寬度和螺距等的褶皺層。在該示例中，夕卜 表面的每個槽對應(yīng)于內(nèi)表面的脊部，并且外表面的每個脊部對應(yīng)于內(nèi)表面的槽。在該示例 中，槽和脊部沿著柔性管本體的軸向方向重復(fù)。替代性地，槽和脊部可以形成為沿著柔性管 本體的縱向軸線在螺旋方向上重復(fù)。
[0050] 填充材料310設(shè)置為基本上填充在每個內(nèi)表面314和每個外表面312上相鄰的槽 和脊部之間延伸的空間。即，在圖4中示出的橫截面中，填充材料填充在脊部316i、槽318^ 以及脊部316 2之間的具有大致倒三角形形狀的區(qū)域324。適當?shù)兀瑢⒁韵嗤姆绞教畛漶?皺層的該側(cè)上的相鄰的槽和脊部之間的所有其他區(qū)域。如在圖4的橫截面中所示，區(qū)域324 具有基本上平坦的上表面326。因此，在管本體層304中，層304的徑向外表面將基本上為 光滑的（非波浪形）。
[0051] 在該示例中，在褶皺層308的內(nèi)表面314的相鄰槽和脊部之間的層304的區(qū)域也 以與如上述相同的方式用填充材料310基本上填充，雖然當然橫截面中的填充區(qū)域?qū)⒕哂?大致三角形形狀而非倒三角形形狀。
[0052] 在該示例中，填充材料310為具有大約0. 5的泊松比（Poisson's ratio)的橡膠。 適當?shù)?，填充材料具有在大約〇. 45到0. 55之間的泊松比。該材料可描述為恒定容積的材 料。
[0053] 示出的管本體300包括可選擇的最內(nèi)側(cè)的聚合物耐磨層302。這種耐磨層可在減 小通過孔的流動阻力上是有用的，即提供在使用中不太可能被流體損壞的更光滑的層。
[0054] 示出的管本體300還包括可選擇的擠壓出的聚合物層306,其可在提供用于待被 應(yīng)用的諸如壓力護面層之類的任何外層的基礎(chǔ)層上是有用的。層306有助于甚至在高壓下 提供抗蠕變性并且有助于確保用于應(yīng)用任何外層的光滑表面。
[0055] 管本體300可以可選擇地包括諸如壓力護面層、拉伸護面層、外部護套之類的其 他層，這些其他層可以如本領(lǐng)域所知的通常的方式應(yīng)用。
[0056] 在圖5中示出了根據(jù)本發(fā)明的一方面制造柔性管本體的方法。在第一個步驟中， 提供了諸如圖3中示出的層308之類的褶皺層。之后，褶皺層的表面的槽用諸如圖3中示出 的填料310之類的填充材料填充，以提供基本上光滑的表面。這可以通過機械地或手工地 將填充材料的預(yù)先形成的本體插入槽中、或者繞槽區(qū)域纏繞帶（具有比槽相對細的直徑） 直到槽被基本上填充來實現(xiàn)。褶皺的層可以設(shè)置為在芯軸之上或者在柔性管本體的另一層 之上的管狀層。還可以在所形成的層附近添加柔性管本體的其他層。
[0057] 在本發(fā)明的另一實施方式中，褶皺層可以由諸如不銹鋼之類的金屬形成。本發(fā)明 的剩余特征可如上所述那樣設(shè)置。通過提供金屬的褶皺層，該層用作不可透過層。
[0058] 現(xiàn)在將參照圖6和圖7對本發(fā)明又一實施方式進行描述。圖6示出了柔性管本體 的一部分的橫截面。圖7是柔性管的相同部分的側(cè)視圖。
[0059] 管本體包括抗塌層604,該抗塌層包括一層褶皺材料608和在該情況中為金屬線 610的細長帶元件，這里金屬線610設(shè)置在褶皺材料608的徑向外側(cè)。然而，線610可以設(shè) 置在褶皺材料的兩側(cè)上。
[0060] 裙皺層608具有有外表面612和內(nèi)表面614的裙皺輪廓。外表面612在橫截面中 具有多個脊部616 1?2和槽6181?2。脊部6161?2是限定層604的徑向最外側(cè)部分的褶皺層的頂 峰。內(nèi)表面614在橫截面中具有多個脊部620 1;2和槽6221;2。脊部6201;2是限定層604的 徑向最內(nèi)側(cè)部分的褶皺層的頂峰。當然可以使用具有與所示的褶皺層不同寬度和螺距等的 褶皺層。在該示例中，外表面的每個槽對應(yīng)于內(nèi)表面的脊部，并且外表面的每個脊部對應(yīng)于 內(nèi)表面的槽。在該示例中，如圖7中所示，槽和脊部沿著柔性管本體的縱向軸線螺旋形地延 伸。同樣地，在層608的外表面上，實際上具有沿長度延伸的單個槽。圖7中示出的螺旋線 以大約45度的角度延伸，但是螺旋線可以設(shè)置成任何角度，諸如與管的縱向軸線成5度到 85度。
[0061] 線610具有基本上圓形的橫截面并且設(shè)置為大量地填充在外表面612上的相鄰 的槽和脊部之間延伸的空間。即，在圖6中示出的橫截面中，線大量地填充在脊部616i、槽 618i、以及脊部616 2之間的具有大致倒三角形形狀的區(qū)域624。區(qū)域624可以替代性地稱 為槽或槽形區(qū)域。
[0062] 由于褶皺層的槽沿著管本體的長度螺旋地延伸，因此線610可設(shè)置成位于槽中并 且沿著層延伸。適當?shù)?，線610可以在管本體的端部附接至端部配件，這些端部配件有助于 防止線從褶皺層脫離。
[0063] 諸如線610之類的細長帶元件的功能是用作用以軸向且徑向地定位在褶皺層的 槽（多個槽）中的加強元件。因此，帶元件在徑向方向上和軸向方向上支承褶皺層。帶元 件還允許管本體一定程度的運動，諸如在使用中在海下方可能經(jīng)歷的彎曲?？稍试S的彎曲 程度可由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員確定，并且通過考慮在細長帶元件與褶皺層的槽的壁之間 延伸的角度而可將管本體設(shè)計成匹配最大允許的彎曲程度。
[0064] 在該示例中，線610由不銹鋼制成。然而，可以使用諸如復(fù)合物或者其它高強度金 屬合金之類的任何其他的材料以給予褶皺層加強的強度，并且可以具有例如諸如橢圓形或 者三角形之類的任何適當?shù)臋M截面。
[0065] 在需要的情況下，如關(guān)于圖3和圖4的描述那樣，可設(shè)置柔性管本體的剩余層。例 如，可以可選擇地在層604的一側(cè)或者兩側(cè)上設(shè)置耐磨層。
[0066] 現(xiàn)在將參照圖8和圖9對本發(fā)明的又一實施方式進行描述。圖8示出了在與圖3 的平面A相似的平面中的柔性管本體的一小部分的橫截面。圖8的實施方式和與圖6和圖 7相關(guān)所述的實施方式相似。然而，在該實施方式中，細長帶元件具有另一特定形狀的橫截 面。如所示，帶元件810具有基本上填充槽形區(qū)域824且在槽形區(qū)域的徑向外側(cè)進一步延 伸的橫截面形狀。帶元件810具有大致三角形形狀的橫截面，該橫截面具有比槽區(qū)域824 徑向向外延伸更遠的本體826。本體826的橫截面尺寸加工成使得當管狀層以其通常的直 的形式（在圖9中以虛線示出）安置時，來自螺旋纏繞的帶元件的第一卷繞組的本體不與 來自相鄰卷繞組的本體相會合。帶元件811的邊緣與槽形區(qū)域813的邊緣之間的角度（間 隙）α可以由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員計算以給予管本體的最大彎曲半徑角度。即，當管本 體彎曲（如圖9中所示）時，在彎曲的內(nèi)側(cè)（S卩，更急?。╝cute)的一側(cè)），卷繞組將變得更 靠近并且最終可以接觸。因此，根據(jù)具體使用的需要，角度α可計算（通過使用褶皺的螺 距Ρ、管的直徑D等的三角法）成允許最大的給定彎曲半徑。
[0067] 圖8的實施方式的其他特征可以如與圖6和圖7相關(guān)的上文所述那樣，和/或與 圖3和圖4相關(guān)的上文所述那樣。帶元件可以為單個件或者若干聯(lián)接的件。
[0068] 根據(jù)上文描述的本發(fā)明，褶皺層對柔性管本體的抗塌層提供柔性，且比能為扭轉(zhuǎn) 不穩(wěn)定的已知褶皺管件更穩(wěn)定。
[0069] 與標準的、非褶皺的圓筒型的層相比，使用褶皺材料作為管本體的一部分導(dǎo)致當 使用中在柔性管本體經(jīng)歷彎曲時，由層經(jīng)受更小量的應(yīng)力。這是由于，對于褶皺管層的截面 來說，彎曲后增加的長度與未彎曲的長度的比率是小的，即，對于褶皺的層來說彎曲后長度 方面的改變比對于非褶皺的層來說更小。
[0070] 通過在褶皺層的至少一側(cè)上包括具有恒定容積的填充材料，這允許層充分地彎 曲，并且通過形成相對光滑的表面還對相鄰層提供支承。即，填充材料防止在褶皺的頂峰與 相鄰層之間的點接觸。這在存在作用在這種層上的內(nèi)部壓力或外部壓力、或者由于將層徑 向地推在一起的管本體彎曲而產(chǎn)生壓力的中特別地有用。
[0071] 另外，可以使用褶皺層代替標準構(gòu)架層以提供抗塌性，并且設(shè)置在褶皺層的徑向 最內(nèi)側(cè)表面上的填充材料將提供光滑孔型的表面，因此給予抗塌層以及孔的光潔度的益 處。
[0072] 此外，填充材料可以對管本體提供絕緣效果，這種絕緣效果在諸如海下的深處的 極端條件下操作時總是有用的。
[0073] 提供復(fù)合材料制成的褶皺層允許層的彎曲，非褶皺的復(fù)合物層不能容易地實現(xiàn)這 種彎曲。
[0074] 通過提供金屬制成的褶皺層，層變得不能透過液體和氣體，具體地，液體和氣體可 逐漸地遷移通過例如聚合物屏障層，從而引起不期望的壓力在聚合物屏障層與外防護層 (outer shield layer)之間的環(huán)形區(qū)域中構(gòu)成。金屬裙皺層防止這種流體遷移，但還允許 非褶皺的金屬層不能進行的彎曲。這些特征使得能夠在"酸性"服務(wù)環(huán)境中使用所謂的"甜" 線材的益處。
[0075] 通過提供褶皺層具有填充材料或者用作加強元件的帶元件，甚至當柔性管本體具 體地從管本體的孔內(nèi)經(jīng)歷加壓時，也可防止褶皺材料以其自然的方式縱長地延伸。
[0076] 對如上所述的詳細的設(shè)計的各種改型是可能的。例如，雖然關(guān)于圖3和圖4的實施 方式的上文描述將恒定容積的材料應(yīng)用至褶皺層的槽以到達該層的脊部來提供光滑表面， 但是可以應(yīng)用更大量的恒定容積的材料以便于填充并且在某種程度上從褶皺層向外延伸。
[0077] 雖然上文已將抗塌層描述為構(gòu)架型層，但是層也可以使用為壓力護面層、流體屏 障層、或者柔性管本體的其他層。另外，抗塌層可以使用為例如結(jié)合的構(gòu)架和屏障層，或者 為柔性管本體中的層的其他結(jié)合。
[0078] 上文描述的用于任一層的各種材料中的任一種可以為聚合物、復(fù)合材料、金屬或 者合金、或者適于具體應(yīng)用的其他材料。
[0079] 填充材料可以為具有大約0. 45到0. 55之間的泊松比的任何適當?shù)牟牧?，諸如例 如硅樹脂。除了在槽與脊部之間填充每個區(qū)域的填充材料的單一本體外，可以使用橡膠或 者硅樹脂材料制成的繞褶皺區(qū)域纏繞的帶，從而用以填充區(qū)域。
[0080] 圖6和圖7的上述實施方式在褶皺層中具有單個螺旋槽。然而，替代性地，在褶皺 層中可以使用成任何所選角度的兩個或多個螺旋槽。替代性地，可以使用垂直于管的縱向 軸線布置的平行槽的褶皺材料，并且線或者其他加強材料制成的分離箍填充槽。在該情況 下，不需要將線的箍附接至褶皺材料。
[0081] 對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說明顯的是，與上述任一實施方式相關(guān)的所述特征能在不 同實施方式之間可交換地適用。上文描述的實施方式為用以說明本發(fā)明的各個特征的示 例。
[0082] 貫穿本說明書的描述和權(quán)利要求，詞語"包括"和"包含"及其變型意為"包括但不 限于"，并且這些詞語并非旨在（并且并不）排除其他組分、添加物、部件、整體或步驟。貫 穿本說明書的描述和權(quán)利要求，除非文中另有說明，否則單數(shù)包含復(fù)數(shù)。特別地，在使用不 定冠詞時，除非文中另有說明，否則說明書應(yīng)當理解為設(shè)想了復(fù)數(shù)以及單數(shù)。
[0083] 結(jié)合本發(fā)明的特定方面、實施方式或示例中所描述的特征、整體、特性、組合物、化 學組分或組應(yīng)當理解為適用于在本文中描述的任何其他方面、實施方式或示例，除非與其 不相兼容。在本說明書（包括任何所附權(quán)利要求、摘要和附圖）中披露的所有特征、和/或 這樣披露的任何方法或工藝的所有步驟可組合成任意組合，除了這樣的特征和/或步驟中 的至少一些相互排斥的組合之外。本發(fā)明不限于任何前述實施方式的細節(jié)。本發(fā)明擴展至 在本說明書（包括任何所附權(quán)利要求、摘要和附圖）中披露的特征的任何新穎的特征或任 何新穎的組合，或者擴展至這樣披露的任何方法或工藝的步驟的任何新穎的步驟或任何新 穎的組合。
[0084] 讀者的注意力應(yīng)當關(guān)注于與本申請相關(guān)的與本說明書同時或在本說明書之前提 交的、并且與本說明書一起公開供公眾檢查的所有文件和文檔，并且所有這樣的文件和文 檔的內(nèi)容通過引用結(jié)合于本文中。
[0085] 本公開還包括在下面段落中的如下所述的主題。
[0086] 段落1.柔性管本體，包括：
[0087] 褶皺材料制成的管狀層，該管狀層用于形成抗塌層，其中，層的徑向外表面具有交 替重復(fù)的槽和脊部，并且層的徑向內(nèi)表面具有相應(yīng)的交替重復(fù)的脊部和槽，以及
[0088] 填料元件，其與在徑向外表面和徑向內(nèi)表面中的至少一個的槽相鄰設(shè)置，使得對 于所述表面，填料元件基本上填充在相鄰的槽和脊部之間延伸的空間，從而提供沿著脊部 的基本上非波浪形的表面。
[0089] 段落2.如段落1中的柔性管本體，其中，槽和脊部在管狀層的軸向方向上重復(fù)。
[0090] 段落3.如段落1中的柔性管本體，其中，槽和脊部沿著管狀層的縱向軸線在螺旋 方向上重復(fù)。
[0091] 段落4.如前述段落中的任一段的柔性管本體，其中，填料元件包括具有在大約 0. 45到0. 55之間的泊松比的材料。
[0092] 段落5.如段落4中的柔性管本體，其中，填料元件包括具有在大約0. 5之間的泊 松比的材料。
[0093] 段落6.如段落4或5的柔性管本體，其中，填料元件包括橡膠。
[0094] 段落7.如段落4或5的柔性管本體，其中，填料元件包括硅樹脂。
[0095] 段落8.如前述段落中的任一段的柔性管本體，其中，填料元件包括卷繞帶。
[0096] 段落9.如前述段落中的任一段的柔性管本體，其中，管狀層包括金屬。
[0097] 段落10.如段落1至8中任一段的柔性管本體，其中，管狀層包括復(fù)合材料。
[0098] 段落11.如前述段落中的任一段的柔性管本體，其中，管狀層形成流體屏障層。
[0099] 段落12.如段落1至10中的任一段的柔性管本體，其中，管狀層形成壓力保持護 面層。
[0100] 段落13.如段落1至10中的任一段的柔性管本體，其中，管狀層形成構(gòu)架層。
[0101] 段落14. 一種用于制造柔性管本體的方法，包括：
[0102] 提供用于形成抗塌層的褶皺材料制成的管狀層，其中，層的徑向外表面具有交替 重復(fù)的槽和脊部，并且層的徑向內(nèi)表面具有相應(yīng)的交替重復(fù)的脊部和槽，并且
[0103] 用填料元件來填充徑向外表面和徑向內(nèi)表面中的至少一個的槽，使得對于所述表 面，填料元件基本上填充在相鄰的槽與脊部之間延伸的空間，從而提供沿著脊部的基本上 非波浪形的表面。
[0104] 段落15.如段落14的方法，其中，填料元件包括具有在大約0. 45到0. 55之間的 泊松比的材料。
[0105] 段落16.如段落15的方法，其中，填料元件包括橡膠或者硅樹脂。
[0106] 段落17.如段落14至16中的任一段的方法，其中，填充槽的步驟包括將帶卷繞至 空間中。
[0107] 段落18.如段落14至17中的任一段的方法，還包括在與基本上非波浪形的表面 相鄰處提供另一層。
[0108] 段落19. 一種大致如參照附圖在上文中所描述的柔性管本體。
[0109] 段落20. -種大致如參照附圖在上文中所描述的方法。
【權(quán)利要求】
1. 一種柔性管本體，包括： 管狀層，所述管狀層用于形成抗塌層，所述層包括褶皺，所述層具有徑向內(nèi)表面和徑向 外表面，并且所述徑向內(nèi)表面和徑向外表面中的每個具有設(shè)置在其中的至少一個槽，以及 至少一個加強元件，所述至少一個加強元件至少部分地設(shè)置在所述徑向內(nèi)表面和徑向 外表面中的至少一個的所述槽內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性管本體，其中，所述徑向內(nèi)表面和徑向外表面中的每個 具有單個槽，所述槽沿著所述管狀層的長度螺旋地延伸以形成所述褶皺。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性管本體，其中，所述徑向內(nèi)表面和徑向外表面中的每個 具有多個槽，所述多個槽沿著所述管狀層的長度螺旋地延伸以形成所述褶皺。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性管本體，其中，所述徑向內(nèi)表面和徑向外表面中的每個 具有多個槽，并且所述多個槽在所述管狀層的軸向方向上重復(fù)以形成所述褶皺，并且所述 加強元件包括由加強材料制成的多個箍。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的柔性管本體，其中，所述加強元件包括卷繞帶。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的柔性管本體，其中，所述加強元件包括金屬或 金屬合金。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的柔性管本體，其中，所述加強元件具有成形為 基本上填充所述表面的所述槽的橫截面。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的柔性管本體，其中，所述加強元件比所述表面的所述槽徑向 延伸更遠，具有至少一個側(cè)向延伸的突出部，其中，當所述管本體處于直的構(gòu)形時，所述至 少一個突出部與相鄰?fù)怀霾坎话l(fā)生會合。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的柔性管本體，其中，所述管狀層包括金屬、金屬 合金、或者復(fù)合材料。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的柔性管本體，其中，所述管狀層形成流體屏障 層、壓力保持護面層、和/或構(gòu)架層。
11. 一種制造柔性管本體的方法，包括： 提供用于形成抗塌層的管狀層，所述層包括褶皺，所述層具有徑向內(nèi)表面和徑向外表 面，并且所述徑向內(nèi)表面和徑向外表面中的每個具有設(shè)置在其中的至少一個槽，并且 至少部分地用至少一個加強元件來填充所述徑向內(nèi)表面和所述徑向外表面中的至少 一個的所述槽。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，提供抗塌層的步驟包括卷攏材料片以形成基 本上光滑壁管道，并且之后使用沖模形成所述褶皺。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，還包括由單個槽形成所述褶皺，所述單個槽沿 著所述管狀層的長度螺旋地延伸。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，還包括由多個槽形成所述褶皺，所述多個槽與 所述管本體的縱向軸線呈螺旋或者垂直于所述管本體的縱向軸線。
【文檔編號】F16L11/08GK104094030SQ201280065261
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月29日
【發(fā)明者】喬治·卡拉貝拉斯, 安德魯·伯頓, 杰弗瑞·斯蒂芬·格拉哈姆 申請人:韋爾斯特里姆國際有限公司