Гибкий трубопровод для транспортировки газообразных углеводородов
Формула / Реферат
1. Гибкий трубопровод 1, предназначенный для транспортировки газообразных углеводородов в области морской нефтедобычи, причем трубопровод является трубопроводом несоединенного типа с гладким каналом, содержащий, по меньшей мере, с внутренней стороны наружу, внутреннюю полимерную трубку (2) с гладкими стенками; камеру под давлением (3), образованную обмоткой с коротким шагом по меньшей мере из одного провода; первую внутреннюю пару (4, 5) перекрестных слоев, защищающих от растяжения; полимерную промежуточную оболочку (6) и вторую наружную пару (7, 8) перекрестных слоев, защищающих от растяжения, отличающийся тем, что внутренняя пара (4, 5) слоев, защищающих от растяжения, намотана с углом спирали, равным или меньше чем 35°, и при этом наружная пара (7, 8) слоев, защищающих от растяжения, намотана с углом спирали, приблизительно равным 55°.
2. Гибкий трубопровод (1) по п.1, отличающийся тем, что внутренняя пара (4, 5) слоев, защищающих от растяжения, включает по меньшей мере один канал (10) для дренирования и отвода диффузионных газов.
3. Гибкий трубопровод (1) по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что он включает средство контроля герметичности внутренней полимерной трубки (2) путем сравнения давлений, с одной стороны, внутри трубы, и, с другой стороны, в кольцевом пространстве, расположенном между внутренней полимерной трубкой (2) и полимерной промежуточной оболочкой (6).
4. Гибкий трубопровод (1) по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что соотношение между, с одной стороны, объединенной толщиной камеры под давление (3) и первой внутренней парой (4, 5) слоев, защищающих от растяжения, и, с другой стороны, объединенной толщиной второй наружной пары (7, 8) слоев, защищающих от растяжения, предпочтительно составляет между 1,5 и 3.
5. Гибкий трубопровод (1) по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что включает в себя полимерную наружную оболочку (9), окружающую вторую наружную пару (7, 8) слоев, защищающих от растяжения.

Текст
ГИБКИЙ ТРУБОПРОВОД ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ ГАЗООБРАЗНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ Изобретение касается гибкого трубопровода (1) для транспортировки газов под высоким давлением в области морской нефтедобычи. Гибкий трубопровод представляет собой трубопровод несоединенного типа с гладким каналом и содержит, с внутренней стороны наружу, внутреннюю полимерную трубку (2); камеру под давлением (3), образованную обмоткой с коротким шагом по меньшей мере из одного провода; первую внутреннюю пару (4, 5) перекрестных слоев,защищающих от растяжения; полимерную промежуточную оболочку (6) и вторую внутреннюю пару (7, 8) перекрестных слоев, защищающих от растяжения, отличающийся тем, что внутренняя пара (4, 5) слоев, защищающих от растяжения, намотана с углом спирали 35 или менее, и при этом наружная пара (7, 8 ) слоев, защищающих от растяжения, намотана с углом спирали приблизительно 55. 016927 Настоящее изобретение касается гибкого трубопровода для транспортировки текучих сред (особенно газообразных углеводородов), используемых в области морской нефтедобычи. Более конкретно, оно касается гибкой трубы несоединенного типа для транспортировки газообразных углеводородов или двухфазных углеводородов, содержащих газообразную фазу. Эти гибкие трубы, которые образованы из комбинации различных концентрически наложенных слоев, называют несоединенными трубами, когда эти слои имеют некоторую степень свободы для перемещения друг относительно друга. Эти гибкие трубы, помимо прочего, соответствуют рекомендациям нормативного документа API 17J "Specification For Unbonded Flexible Pipe" (Спецификация для несоединенной гибкой трубы), опубликованного Американским институтом нефти. Эти составляющие слои содержат, по существу, полимерные оболочки, в общем, для обеспечения уплотнительной функции и усиливающие слои, предназначенные для поглощения механических усилий и образованные обмоткой из металлической проволоки, или полос, или различных лент, или секций, выполненных из композитных материалов. Несоединенные гибкие трубы, используемые наиболее часто в морской нефтедобычи, в общем, содержат, изнутри наружу, внутренний каркас, состоящий из запирающей полосы, которая служит для предотвращения повреждения под действием внешнего давления, полимерную внутреннюю уплотнительную оболочку, камеру под давлением, состоящую по меньшей мере из одной соединительной металлической проволоки, обмотанной спирально с коротким шагом, причем указанная камера под давлением служит для поглощения радиальных усилий, связанных с внутренним давлением, слоев, защищающих от растяжения, образованных спиральной обмоткой с длинным шагом из металлических или композитных проводов, причем защитные слои предназначены для поглощения продольных усилий, которым подвергаются трубы и, наконец, наружная уплотнительная оболочка, предназначенная для защиты усиливающих слоев от морской воды. Такая труба называется трубой с шероховатым каналом, поскольку самый внутренний элемент представляет собой внутренний каркас, который образует шероховатый канал благодаря зазорам между изгибами каркаса. Также известны гибкие трубы типа труб с гладким каналом, которые не имеют внутреннего каркаса, в которых самый внутренний элемент представляет собой непроницаемую полимерную трубу с гладкими стенками. Трубы с гладким каналом, в общем, используют для переноса жидкостных сред, которые не имеют газообразной фазы. На практике их использование предназначено для труб с впрыском воды. Это происходит, поскольку в случае двухфазных жидкостных сред диффузия при протекании газа вдоль полимерной внутренней уплотнительной трубки вызывает повышение давления внутри кольцевого пространства,расположенного вокруг внутренней оболочки. Когда давление в кольцевом пространстве становится выше, чем внутреннее давление в трубе, такое как, например, когда возникает падение давления с последующей остановкой добычи (производства), разница давлений может привести к разрушению внутренней полимерной уплотнительной трубки. Это, помимо прочего, предотвращает такой риск тем, что внутренний каркас предпочтительно расположен внутри указанной внутренней полимерной трубы, что приводит к производству трубы с шероховатым каналом. Поэтому, в общем, на практике используют трубы с шероховатым каналом для транспортировки газообразных или двухфазных углеводородов. Одна проблема очевидна при использовании труб с шероховатым каналом для производства и экспорта газообразных углеводородов. Эта проблема возникает вследствие потока газа в трубе и более точно вследствие образования вихрей, которые возникают при контакте с промежутками между изгибами каркаса. Более конкретно, прерывание поверхности, возникающее в этих промежутках, приводит к образованию вихрей, которые нарушают течение потока газа в трубе. Эти вихри вызывают циклические колебания давления, которые могут привести к резонансным явлениям (вибрации, шум) в трубе и в оборудовании и системе труб, расположенной на платформе или плавучей опоре для нефтедобычи и также в находящемся в воде оборудовании. Эти колебания давления и, более конкретно, колебания, полученные в результате вибрации, могут стать очень значительными и привести к усталостному явлению, особенно в указанном оборудовании и на концах труб, которые затем подвергаются большим напряжениям, чем те, для которых были сконструированы указанные трубы, что может привести к протечке. Патентная заявка FR 2856131 раскрывает первое решение этой проблемы, состоящее в обеспечении прокладки внутри трубы с шероховатым каналом посредством полимерной оболочки с отверстиями. Патентная заявка WO 2004/005785 описывает второе решение, состоящее в обеспечении внутреннего каркаса трубы с шероховатым каналом, с продольными сквозными проходами, причем указанные сквозные проходы облегчают течение газа в направлении внутренней стороны изгибов каркаса так, чтобы предотвратить образование вихрей в промежутках между изгибами. Эти два решения оказались дорогостоящими и ненадежными для применения. Патентные заявки FR 2775052, FR 2846395 и FR 2852658 раскрывают более конкретно трубы с гладким каналом, которые могут транспортировать газообразные углеводороды. Эти трубы включают промежуточную непроницаемую полимерную оболочку, расположенную между камерой под давлением и слоями, защищающими от растяжения. В случае, когда наружная оболочка неожиданно рвется, наружное гидростатическое давление поглощается этой промежуточной оболочкой, которая сама поддержива-1 016927 ется камерой под давлением. Это обеспечивает защиту внутренней уплотнительной трубки и предотвращает ее разрушение себя самой. Кроме того, кольцевое пространство, расположенное между внутренней уплотнительной трубкой и промежуточной оболочкой, снабжено дренажным слоем для отвода диффузии газов вдоль этого кольцевого пространства до одного из двух концов трубы. В заявке FR 2775052 дренажный слой состоит из пары защитных слоев, обмотанных вокруг камеры под давлением под углом боле 35. В заявках FR 2846395 и FR 2852658 дренажный слой состоит их конкретных секций, которые включают углубления и спирально обмотаны вокруг камеры под давлением под углом выше чем 55. Дренажный слой позволяет ограничить риск возникновения избыточного давления диффузии газов в кольцевом пространстве и поэтому риск разрушения внутренней трубки. Однако эти решения неудовлетворительно решают проблему безопасности и надежности при транспортировке газообразных углеводородов при очень высоком давлении. Это, в частности, происходит в случае магистральных трубопроводов, предназначенных для транспортировки газа, заранее очищенного и сжатого, на большие расстояния и при очень высокой скорости течения. При этих нескольких условиях диффузия газа через уплотнительную трубку достигает высокого уровня, при этом требуя очень эффективных дренажных средств,чтобы избежать риска повреждения указанной трубки. Кроме того, если возник такой инцидент, например последующее нарушение герметичности трубы, его очень трудно обнаружить. Если даже уплотнительная трубка разрушает сама себя и повреждается, когда это невозможно обнаружить, труба будет подвергаться опасности прорыва при разгерметизации без особенно серьезных последствий.FR 2775051 описывает трубу, предназначенную для решения других проблем, причем структура этой трубы имеет другой тип, поскольку внутренняя трубка является металлической и гофрированной,вместо полимерной и гладкой трубки. Кроме того, этот документ просто раскрывает тот факт, что углы спирали двух пар защиты от растяжения меньше (или равны) 55. В одном конкретном примере также описана комбинация угла, большего чем 35, для внутренней пары защитных элементов и угол менее 30 для наружной пары защитных элементов, которая совершенно отлична от комбинации, описанной в настоящем изобретении, которая будет определена ниже. Таким образом, задача настоящего изобретения состоит в устранении вышеупомянутых недостатков конструкции уровня техники путем обеспечения подводной гибкой трубы, которую можно использовать для транспортировки газообразных углеводородов под высоким давлением. Для этой цели настоящее изобретение обеспечивает гибкую трубу, предназначенную для транспортировки жидкостных сред в области морской нефтедобычи, причем указанная труба является трубой несоединенного типа с гладким каналом и содержит, по меньшей мере, с внутренней стороны наружу,внутреннюю полимерную трубку с гладкими стенками, камеру под давлением, образованную обмоткой с коротким шагом по меньшей мере из одной проволоки, первую, внутреннюю пару перекрестных слоев,защищающих от растяжения, полимерную промежуточную оболочку и вторую, наружную пару перекрестных слоев, защищающих от растяжения; кроме того, указанная труба отличается тем, что внутренняя пара слоев, защищающих от растяжения, обмотана под углом спирали, равным или меньшим 35, и при этом наружная пара слоев, защищающих от растяжения, обмотана с углом спирали, приблизительно равным 55. Углы спирали выражают в абсолютных величинах, т.е. не принимая во внимание знак, обусловленный направлением обмотки. Каждая пара слоев, защищающих от растяжения, состоит из двух перекрестных слоев, намотанных в противоположных направлениях с углами спирали, которые приблизительно равны в абсолютных значениях, при этом обеспечивается эффект балансировки поглощения растягивающих усилий, и при этом предотвращается образование скручивающих усилий. Понятно, что выражение "обмотка с коротким шагом" означает любую обмотку, в которой угол спирали близок к 90, а на практике между 70 и 90. Выражение "обмотка с длинным шагом" означает любую обмотку, в которой угол спирали составляет менее 55. Таким образом, один признак настоящего изобретения состоит в конкретной комбинации углов спирали внутреннего и наружного защитных слоев. Эта комбинация придает трубам с гладким каналом свойства, которые делают их пригодными для транспортировки газа под высоким давлением. Относительно небольшой угол спирали внутренних слоев, защищающих от растяжения, способствует продольному дренированию диффузионных газов точно к средству для отвода указанных газов, которое, в общем, расположено на концах трубы. Он также повышает прочность на разрыв указанных внутренних слоев, при этом позволяя им поглощать большинство аксиальных усилий, воздействующих на трубу. На практике внутренние защитные слои поглощают более 70% и предпочтительно более 80% аксиальных усилий. Это позволяет снизить толщину и вес наружных слоев, защищающих от растяжения, и, следовательно, вес трубы. Угол 55 придает наружным слоям, защищающим от растяжения, способность противостоять как радиальным внутренним силам давления, так и аксиальным продольным усилиям растяжения. Этот признак позволяет сконструировать устройство для двойной защиты газа, протекающего в трубе, при этом решая проблему безопасности. При нормальной работе газ протекает внутри внутренней полимерной уплотнительной трубки, поддерживаемой камерой под давлением и внутренними защитными слоями,причем эта комбинация составляет основное защитное устройство. Хотя дренирование диффузионных-2 016927 газов является достаточно эффективным, невозможно полностью исключить риск повреждения внутренней полимерной трубки, особенно когда труба подвергается действию быстрой декомпрессии. Однако этот факт, который может привести к потере герметизации указанной внутренней трубки, невозможно обнаружить в момент, когда он происходит. При повторном повышении давления труба в соответствии с настоящим изобретением, внутренняя трубка которой была случайно повреждена, однако, может поглощать внутреннее давление без протечек и разрывов. Это происходит вследствие того, что в таком случае внутреннее давление прикладывают непосредственно к внутренней поверхности промежуточной непроницаемой полимерной оболочки, которая сама поддерживается наружными слоями, защищающими от растяжения, обмотанными под углом 55. Промежуточная оболочка и наружные слои, защищающие от растяжения, поэтому образуют дополнительное защитное устройство, способное подстраховать основное защитное устройство, если последнее станет неисправным. Наружные защитные слои, обмотанным под углом 55, также имеют свойство, по существу, не противостоять радиальным дробящим усилиям, направленным внутрь трубы, так что они переносят эти усилия к внутренним слоям. Это свойство позволяет установить трубу с помощью вертикального натяжного устройства, описанного в патентной заявке FR 2721635 и известного специалистам в данной области как"вертикальная установочная система". Такой способ укладки труб обеспечен для большой подводной глубины. Он требует воздействия сжимающих усилий на трубу между пластинами вертикального гусеничного устройства, передаваемых к слоям, защищающим от растяжения, так, чтобы указанные слои могли поглощать усилия растяжения, образованным весом трубы при ее погружении с судна-укладчика. В случае настоящего изобретения это внутренние защитные элементы, которые имеют самую высокую прочность на разрыв и должны поэтому поглощать большинство растягивающих сил в процессе укладки. Это, действительно, позволяет, чтобы все слои, окружающие внутренние защитные слои, могли передавать усилия гусеничного устройства без значительного ослабления, так что внутренние защитные слои блокируются согласованно с гусеничными устройствами, к камере под давлением, которая сама поглощает почти все эти зажимающие усилия без значительной деформации. Выбор технического решения с гладким каналом или с шероховатым каналом в уровне техники имел много преимуществ. Во-первых, это позволяет направлять проблемы вибрации и резонанса вследствие отсутствия внутреннего каркаса, вызывающего эти явления. Во-вторых, это способствует уменьшению падения давления потока вдоль трубы. Кроме того, внутренняя пара слоев, защищающих от растяжения, предпочтительно намотана с углом спирали 30 или менее. Поэтому это улучшает дренирование газа диффузии и прочность на разрыв внутренней пары защитных слоев. Кроме того, внутренняя пара слоев, защищающих от растяжения, предпочтительно включает по меньшей мере один канал для дренирования и отвода газов диффузии. Этот элемент делает более эффективным дренирование газов диффузии. Этот канал образует предпочтительный путь протекания газа и может использоваться для принудительного протекания газов диффузии вдоль трубы к средству отвода,в общем, расположенному на концах трубы. Патентная заявка FR 2858841 описывает способы дренирования, которые могут быть предпочтительно использоваться с этим устройством. Они состоят в использовании одного или более каналов, размещенных в защитных слоях, чтобы откачивать газы диффузии или впрыскивать вытесняющий газ, типа азота так, чтобы направлять газы диффузии к средству для отвода. Также возможно распределить откачивающие или инжекционные средства и использовать указанные канал или каналы просто как пассивные средства, которые облегчат протекание газов диффузии к средству отвода. Кроме того, гибкая цилиндрическая труба предпочтительно включает средство контроля герметичности внутренней полимерной трубки путем сравнения давлений, с одной стороны, внутри трубы, а с другой стороны, в кольцевом пространстве, расположенном между внутренней полимерной трубкой и промежуточной оболочкой. Любое повреждение внутренней полимерной трубки, по существу, невозможно обнаружить, когда оно происходит, в общем, в процессе быстрой фазы декомпрессии трубы. Однако при повторном повышении давления трубы можно обнаружить любую потерю герметичности указанной внутренней трубки посредством измерения давления в кольцевом пространстве, расположенном между внутренней трубкой и промежуточной оболочкой, и путем сравнения его с давлением внутри трубы. Если эти два давления являются, по существу, одинаковыми, это происходит вследствие того, что была потеря герметичности внутренней трубки. Давление в кольцевом пространстве можно измерить непосредственно на одном из двух концов трубы или путем использования одного из каналов, размещенных во внутренних защитных слоях. Это устройство обнаружения также позволяет избежать увеличения размера наружной пары защитных слоев. С одной стороны, при условии, что внутренняя полимерная трубка является интегрированной,наружная пара защитных слоев нагружается очень мало, поскольку большинство усилий поглощаются камерой под давлением и внутренней парой защитных слоев. С другой стороны, если трубка повреждена,это повреждение может быть быстро обнаружено, на практике, менее чем за 1 мин, когда давление в трубе растет, так что становится возможным быстро остановить добычу до достижения рабочего давления. Таким образом, дополнительное защитное устройство, образованное промежуточной оболочкой и на-3 016927 ружными защитными слоями, предпочтительно может иметь размер с выполнением сопротивления давления, по существу, ниже, чем у основного защитного устройства, образованного внутренней трубкой,камерой под давлением и внутренними защитными слоями. На практике, давление разрыва основного защитного устройства приблизительно вдвое больше максимального рабочего давления трубы из-за факторов надежности, предназначенных, в частности, для гарантированного срока службы в течение более 20 лет. Когда используют систему для контроля герметичности внутренней трубки, нет необходимости в дополнительном защитном устройстве, чтобы обеспечить срок службы и производительность, такие же высокие, как в случае основного защитного устройства. В этом случае внутреннее давление дополнительного защитного устройства может предпочтительно быть того же порядка, что и максимальное рабочее давление, т.е. половина от основного защитного устройства. Кроме того, соотношение, с одной стороны, объединенной толщины камеры под давлением и первой внутренней пары слоев, защищающих от растяжения, и, с другой стороны, объединенной толщины второй наружной пары слоев, защищающих от растяжения, предпочтительно составляет между 1,5 и 3. Это позволяет значительно снизить толщину наружных защитных слоев, и поэтому стоимость и вес трубы снижаются, все еще гарантируя, что дополнительное защитное устройство имеет прочность на разрыв, достаточную для решения вышеупомянутых проблем безопасности. Кроме того, цилиндрическая гибкая труба предпочтительно включает полимерную наружную оболочку, окружающую вторую, наружную пару слоев, защищающих от растяжения. Эта оболочка защищает защитные элементы от коррозии и ударов, которые могут возникнуть в процессе обработки. Эти признаки и преимущества изобретения станут более понятны при прочтении последующего описания конкретных вариантов выполнения изобретения, приведенных для примера, но не ограничивающих настоящее изобретение, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых: фиг. 1 - частичный схематичный вид в перспективе гибкой трубы по изобретению; фиг. 2 - частичный схематичный вид средства для контроля герметичности внутренней полимерной трубки. Гибкая цилиндрическая труба 1 по изобретению предназначена для морской нефтедобычи и более конкретно - для транспортировки газообразных или двухфазных углеводородов. Она является трубой несоединенного типа и соответствует спецификациям, определенным нормативному документу API 17J. В соответствии с вариантом выполнения изобретения, показанным на фиг. 1, самый внутренний элемент гибкой цилиндрической трубы 1 представляет собой полимерную трубку 2, которая, в общем,произведена путем экструзии. Она имеет функцию герметизации канала, в котором протекает жидкостная среда, и защиты от радиального давления вследствие внутреннего давления, производимого указанной жидкостной средой, с помощью камеры под давлением 3. Внутренняя стенка этой трубки является гладкой, так что труба называется трубой с гладким каналом. Камера под давлением 3 образована посредством обмотки с коротким шагом из взаимно соединенной профилированной металлической проволоки. Эта профилированная проволока имеет, например,Z-образный профиль, в общем, упоминаемый как зет-профиль, но другие профили также могут быть подходящими, такие как, например, Т-образный или U-образный профили. Функция камеры под давлением 3 состоит в поглощении радиальных усилий, воздействующих на трубу, таких как усилия, производимые внутренним давлением, причем наружное давление или сжатие трубы при этом прикладывается. Камера под давлением также может включать вторую обмотку с коротким шагом из проволоки, имеющей приблизительно прямоугольное поперечное сечение, называемой обруч, предназначенной для повышения сопротивления узла радиальным усилиям. Камера под давлением 3 окружена двумя перекрестными слоями, защищающими от растяжения 4,5. Эти слои называются наружными или внутренними слоями, поскольку они расположены внутри полимерной промежуточной оболочки 6. В соответствии с настоящим изобретением эти два слоя намотаны с углом спирали, имеющим абсолютное значение, равное или меньшее чем 35 и предпочтительно равное или меньшее чем 30. Пара внутренних защитных слоев 4, 5 поглощает большинство аксиальных сил растяжения, воздействующих на трубу при работе или когда она лежит в открытом море. Полимерная промежуточная оболочка 6, в общем, произведенная посредством экструзии, окружает внутренние защитные слои 4, 5. Эта промежуточная оболочка предназначена для снижения риска смятия полимерной внутренней трубки 2, если произойдет потеря герметичности или разгерметизация полимерной наружной оболочки 9. В таком случае гидростатическое давление вокруг трубы1 поглощается полимерной промежуточной оболочкой 6, которая сама поддерживается внутренними защитными слоями 4, 5 и камерой под давлением 3. Промежуточная оболочка 6 также функционирует как дополнительная защита газа, протекающего в трубе, если произойдет потеря герметичности внутренней трубки 2. Внутреннее кольцевое пространство, расположенное между внутренней трубкой 2 и промежуточной оболочкой 6, должно быть дренировано так, чтобы предотвратить сбор газа, диффундирующего через внутреннюю трубку 2, и повышение давления. Это происходит вследствие того, что избыточное давление во внутреннем кольцевом пространстве может вызывать повреждение внутренней трубки 2 при остановке производства и разгерметизацию трубы. На практике, чтобы избежать этого, необходимо обеспечить, чтобы давление во внутреннем кольцевом пространстве оставалось ниже нескольких бар. В-4 016927 общем, внутреннее кольцевое пространство связано с открытым воздухом по меньшей мере на двух концах трубы, особенно на верхнем конце вертикальных конструкций для обеспечения связи между морским дном и поддерживающей плавучей структурой на поверхности. Таким образом, вблизи этой точки вентиляции давление во внутреннем кольцевом пространстве составляет 1 бар. Диффузионные газы могут протекать вдоль внутреннего кольцевого пространства, в частности вдоль проводов, составляющих внутренние защитные слои 4, 5, причем зазоры между этими проводами и образуют пути потока. Тот факт, что угол спирали внутренних слоев 4, 5 является небольшим, представляет собой благоприятный параметр, который способствует дренированию диффузионных газов, вследствие уменьшения длины этих путей потока и связанного с этим снижения давления. Это небольшое снижение давления позволяет дренирование диффузионных газов на большие расстояния, при этом значительно снижая риск неприемлемого повышения давления, к средствам отвода при атмосферном давлении. Промежуточная оболочка 6 окружена наружной парой перекрестных слоев, защищающих от растяжения 7, 8, которые намотаны под углом спирали, приблизительно равным 55. На практике, абсолютное значение этих углов спирали составляет между 54 и 56. Этот конкретный угол придает наружным защитным слоям 7, 8 способность противостоять радиальным усилиям внутреннего давления и аксиальным продольным растягивающим усилиям. На практике, наружные защитные слои 7, 8 поглощают около 15-25% аксиальных растягивающих усилий, воздействующих на трубу, а оставшиеся поглощаются внутренними слоями 4, 5. Кроме того, наружные слои 7, 8 имеют такой размер, чтобы быть способными, в соединении с внутренней оболочкой 6 принимать рабочее давление трубы в случае потери герметичности внутренней трубки 2. Наружная полимерная оболочка 9, в общем, произведенная посредством экструзии, окружает и защищает трубу. Надежность гибкого трубопровода 1 в большой степени зависит от качества дренажа диффузионных газов вдоль внутреннего кольцевого пространства. Любое нарушение дренирования может привести,при остановке производства и фазе декомпрессии, к повреждению и потере герметичности внутренней трубки 2. В такой ситуации дополнительное защитное устройство и средство контроля, показанное на фиг. 2,позволяет поддерживать давление и выявлять повреждения внутренней трубки 2 без риска разрыва трубы. Средства контроля содержат два датчика давления 12 и 14 и устройство 16 для записи и обработки измерений, выполненных этими двумя датчиками. Первый датчик 12 измеряет давление газа, проходящего в трубе. Второй датчик 14 измеряет давление в кольцевом пространстве, расположенном между внутренней полимерной трубой 2 и полимерной промежуточной оболочкой 6. Эти два датчика 12, 14 предпочтительно расположены в непосредственной близости от концевого соединения 22 гибкой трубы 1. Датчик 12 соединен с внутренней стороной гибкой трубы 1 посредством металлической трубки 18,проходящей прямо через стенку концевого соединения 11, так что она постоянно подвержена воздействию давления внутри гибкой трубы 1. Аналогично, датчик 14 соединен с кольцевым пространством, расположенным между внутренней полимерной трубкой 2 и промежуточной полимерной оболочкой 6 посредством металлической трубки 20, проходящей частично через стенку концевого соединения 11. Устройство 16 непрерывно записывает и сравнивает в режиме реального времени измерения давления, выполненные двумя датчиками 12, 14. Когда давление в гибкой трубе 1 постепенно растет, устройство позволяет автоматически и быстро подавать сигнал, если давление, измеренное двумя датчиками, становится, по существу, одинаковым, поскольку нарушена герметичность во внутренней трубке 2. Этот сигнал позволяет, при необходимости, немедленно остановить нагнетание давления задолго до достижения предела разрыва дополнительным защитным устройством. Это решение позволяет разрешить проблему безопасности, но не проблему надежности, поскольку как только внутренняя трубка 2 повреждена, труба должна быть заменена на конце. Качество дренирования диффузионных газов и поэтому надежность трубы предпочтительно может быть улучшено путем введения одного или более каналов 10 во внутренние защитные слои 4, 5. Такой канал или каналы 10 представляют собой металлические трубки, имеющие диаметр, предпочтительно слегка меньший, чем толщина защитного слоя, внутрь которого они введены. Первый конец каждого канала 10 открыт во внутреннее кольцевое пространство, а второй конец открыт наружу трубы в концевом соединении последней. В вертикальной конфигурации каналы 10 в верхней части открыты в концевое соединение для соединения трубы 1 с платформой для добычи, а в нижней части - во внутреннее кольцевое пространство трубы 1 в разных местах, продольно распределенных вдоль трубы, например,через каждые 500 м. Эти каналы 10 образуют резервные пути потока диффузионного газа. Кроме того,они позволяют высасывать диффузионные газы или принудительно направлять их для выхода путем инжектирования вытесняющего газа типа азота. Более конкретно, это позволяет избежать опасности преграждения кольцевого пространства конденсацией паров воды, которые диффундируют через внутреннюю трубку 2. Такие конденсаты, если их не удалять, могут собираться в нижних точках и, таким образом, создавать жидкостные пробки, которые затем мешают прохождению диффузионных газов. Патентная заявка FR 858841, на которую можно сослаться, описывает это явление и объясняет более подробно различные пути использования каналов 10. Предпочтительно эти каналы можно использовать для отка-5 016927 чивания внутреннего кольцевого пространства, так чтобы создать в нем частичный вакуум. Эта операция является особенно подходящей перед остановкой и фазой декомпрессии трубы 1. Она обеспечивает отсутствие локального повышения давления во внутреннем кольцевом пространстве. Каналы 10 могут также работать как металлическая трубка по фиг. 2, а именно позволяя датчику давления 14 перемещаться далеко от его точки измерения в кольцевом пространстве, расположенном между внутренней полимерной трубкой 2 и полимерной промежуточной оболочкой 6. Предпочтительно толщина наружных защитных слоев 7, 8 приблизительно равна толщине внутренних защитных слоев 4, 5. Толщина камеры под давлением 3, в общем, больше, чем объединенная толщина внутренних защитных слоев 4, 5. Таким образом, например, в случае трубы с внутренним диаметром 350 мм, сконструированной для работы с максимальным рабочим давлением 240 бар, камера под давлением 3 имеет толщину 12 мм, а каждый из четырех защитных слоев 4, 5, 7, 8 имеет толщину 5 мм. Основное защитное устройство поэтому имеет объединенную толщину металлических упрочнений, равную 12+5+5=22 мм. Дополнительное защитное устройство само имеет объединенную толщину металлических упрочнений, равную 5+5=10 мм, которая, по существу, меньше, чем толщина основного защитного устройства. В этом примере соотношение, с одной стороны, объединенной толщины камеры под давлением 3 и первой внутренней пары слоев, защищающих от растяжения 4, 5, с другой стороны, к объединенной толщине второй наружной пары слоев, защищающих от растяжения 7, 8, равно 22 мм/10 мм=2,2. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Гибкий трубопровод 1, предназначенный для транспортировки газообразных углеводородов в области морской нефтедобычи, причем трубопровод является трубопроводом несоединенного типа с гладким каналом, содержащий, по меньшей мере, с внутренней стороны наружу, внутреннюю полимерную трубку (2) с гладкими стенками; камеру под давлением (3), образованную обмоткой с коротким шагом по меньшей мере из одного провода; первую внутреннюю пару (4, 5) перекрестных слоев, защищающих от растяжения; полимерную промежуточную оболочку (6) и вторую наружную пару (7, 8) перекрестных слоев, защищающих от растяжения, отличающийся тем, что внутренняя пара (4, 5) слоев, защищающих от растяжения, намотана с углом спирали, равным или меньше чем 35, и при этом наружная пара (7, 8) слоев, защищающих от растяжения, намотана с углом спирали, приблизительно равным 55. 2. Гибкий трубопровод (1) по п.1, отличающийся тем, что внутренняя пара (4, 5) слоев, защищающих от растяжения, включает по меньшей мере один канал (10) для дренирования и отвода диффузионных газов. 3. Гибкий трубопровод (1) по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что он включает средство контроля герметичности внутренней полимерной трубки (2) путем сравнения давлений, с одной стороны,внутри трубы, и, с другой стороны, в кольцевом пространстве, расположенном между внутренней полимерной трубкой (2) и полимерной промежуточной оболочкой (6). 4. Гибкий трубопровод (1) по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что соотношение между, с одной стороны, объединенной толщиной камеры под давление (3) и первой внутренней парой (4, 5) слоев,защищающих от растяжения, и, с другой стороны, объединенной толщиной второй наружной пары (7, 8) слоев, защищающих от растяжения, предпочтительно составляет между 1,5 и 3. 5. Гибкий трубопровод (1) по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что включает в себя полимерную наружную оболочку (9), окружающую вторую наружную пару (7, 8) слоев, защищающих от растяжения.
МПК / Метки
МПК: F16L 11/08, F16L 9/147
Метки: газообразных, углеводородов, транспортировки, трубопровод, гибкий
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/8-16927-gibkijj-truboprovod-dlya-transportirovki-gazoobraznyh-uglevodorodov.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Гибкий трубопровод для транспортировки газообразных углеводородов</a>
Предыдущий патент: Композиции для профилактики и лечения гипергликемии
Следующий патент: Способ приготовления катодного материала для литиевых аккумуляторных батарей
Случайный патент: Аналоги эпоксиэйкозатриеновой кислоты и способы их получения и использования