CN101463711A - 热耗散 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热耗散。本发明提出一种从由弯曲加强件覆盖的柔性管的区域散热的方法和设备。所述方法包括的步骤是，经由柔性管周围的外表面中的至少一个通道提供水从由弯曲加强件覆盖的柔性管的区域流向柔性管的未覆盖区域的流动路径。

Description

热耗散

技术领域

本发明涉及一种适于输送产品流体的类型的柔性管。具体地但非排他地，本发明涉及一种从由弯曲加强件所覆盖的柔性管区域散热的方法。

背景技术

通常，柔性管用于将产品流体从一个位置输送到另一位置，如输送油和/或气体和/或水。柔性管在将海下位置连接到海平面位置时尤其有用。柔性管通常形成为柔性管体和一个或更多的端部配装件的组件。管体通常制成为形成含有流体和压力的导管的分层的材料的复合件。管结构允许大的偏斜而不引起在其寿命期间损坏管的功能的弯曲应力。管体通常但不必须构造为包括金属和聚合物层的复合结构。

柔性管可用作陆上和/或海下位置处的流动管线(或流线)。柔性管也可用作跨接装置(或跨接线)或提升装置(或立管)。

柔性提升装置是一种用于将顺应的顶侧结构系统与海底位置(或位置设施)相连的柔性管。柔性提升系统可以设计成用于许多类型的浮式采油结构，且一些熟知的提升装置构形是自由悬挂的悬链式提升装置、缓的“S形”提升装置、缓的“波形”提升装置、陡的“波形”提升装置或类似物。这种构形可选择性地适合用于浅的、中等、深的或超深的水深。

在使用期间，可以理解，由于许多可能的状况，例如由于船或平台在海面上的运动，柔性管易于遭受动态载荷。这种表面约束的船的纵荡运动和法向移动尤其可以引起提升装置构造中的曲率变化。动态载荷也可以由于柔性管中的内容物密度变化和潮流/潮汐效应引起。当柔性管被安装时，也可能发生过度弯曲。通常有利的是，在发生载荷时防止形变或控制这种变化在预定限度内。

柔性管被强制弯曲的情况下公知的一个具体问题在于，如果该管弯曲过紧的半径，那么该管可能被损坏。该问题的一种认可的解决方案是将弯曲加强件的装配在柔性管本体很可能遭受过度折曲的位置处，尤其是管和终端之间的接口处或与顶侧结构的接口处。弯曲加强件通常包括具有大体锥形截面的柔性模制的聚氨酯本体。基本上是刚性的弯曲加强件的粗端可以固定到固定点。允许柔性管稳定地弯曲的程度朝弯曲加强件的锥形窄端增加。在操作期间，在加强件柔性外壳和柔性管本体之间的接口处可能发生显著的加热。同样，由于没有限制温度(海水冷却柔性管的其余部分)和输送的产品流体的高温的装置，柔性管和弯曲加强件之间的接口往往承受相对高的温度。热可能引起对柔性管和弯曲加强件配置的工作寿命的有害效应。

该问题的部分解决方案在专利文件US 6,009,907中提出。在此公开了设计成用来配装到用于海洋环境中的柔性导管的加强件。该加强件包括至少部分地位于柔性管之上的柔性外壳，其中包括弯曲加强件中的结构，以形成可用于耗散介于加强件和柔性导管之间的接口处的热的通道。

然而，专利文件US 6,009,907中提出的方案对于要制造的弯曲加强件需要使用复杂的部件，这可能增加成本和安装时间。并且，所提出的弯曲加强件中的通道没有沿覆盖柔性管的弯曲加强件的全长延伸。因而，加强件下面的区域没有被冲洗，从而冷却水没有循环通过由弯曲加强件包围的柔性管本体的全部区域。从而热没有有效地从接口的区域除去，这可能对管线寿命具有负面影响。

发明内容

本发明的目的在于至少部分地减轻上述问题。

本发明的实施例的目的在于提供一种从由弯曲加强件覆盖的柔性管的区域散热的方法。

本发明的实施例的目的在于提供一种从由弯曲加强件包围的柔性管的全部区域散热。

本发明的实施例的目的在于提供一种采用制造相对成本有效且易于安装的方法从由弯曲加强件覆盖的柔性管的区域散热的方法。

根据本发明的第一方面，提供一种从由弯曲加强件(或弯曲增强件)覆盖的柔性管的区域散热的方法，所述方法包括步骤：

经由柔性管周围的外表面中的至少一个通道提供用于水从由弯曲加强件覆盖的柔性管的区域流向柔性管的未覆盖区域的流动路径。

根据本发明的第二方面，提供有一种用于输送产品流体的柔性管本体，它包括：

多个同轴地定向的层；和

在柔性管周围的外表面中的至少一个通道，每个通道提供用于水从由弯曲加强件覆盖的柔性管的区域流向柔性管的未覆盖区域的流动路径。

本发明的实施例提供用于从由弯曲加强件覆盖的柔性管的区域散热的实用解决方案。通过在柔性管的外表面中或在柔性管上滑动的套筒的外表面中形成通道，可以使得水沿所述通道流动，以不断地从弯曲加强件和柔性管本体或外部套筒之间的接口处的环形区域去热。

所述通道可以以非常简便的过程在柔性管或外部套筒的外表面上进行机加工或模制，从而提供路径，海水可以借助于该路径循环并从而调节温度。因而，克服了弯曲加强件的耗时而昂贵的制造。并且减少了安装时间。由于热梯度和/或柔性管和弯曲加强件的引起抽吸作用的动态运动，水通过自然对流流动通过所述通道。因而该接口自动地和重复地被冷却。

附图说明

现在将在下文中参考附图示意性地描述本发明的实施例，其中：

图1示出了柔性管本体；

图2示出了提升装置(或立管)、流动管线(或流线)和跨接装置(或跨接线)；

图3示出了弯曲加强件；

图4示出了在弯曲加强件的锥形端下面伸展的通道；

图5示出了外部护套中的通道；和

图6示出了套筒中的通道。

在附图中，相同的附图标记指示相同的零部件。

具体实施方式

贯穿本说明书将涉及柔性管。将会理解，柔性管是管本体的一部分和一个或更多端部配装件(或接头)的组件，管本体的端部终止于每个所述端部配装件中。图1示出了根据本发明实施例的管本体100如何从形成承压导管的分层的材料的复合体制成。虽然图1中示出了多个特定的层，但是应当理解，本发明可广泛地应用于包括两个或更多层的复合管本体结构。还应当注意的是，层厚度仅示意性地示出。

如图1所示，管本体通常包括最内构架层101。构架提供一种可用作最内层的互锁的金属构造，以防止内部的压力护套102由于管减压、外部压力、拉伸铠装压力和机械挤压载荷而全部或部分塌缩(或毁坏)。将会理解的是，本发明的实施例可应用于“平滑内膛”，以及“粗糙内膛”应用。

内部压力护套102用作流体保持层且通常包括确保内部流体整体性的聚合物层。应当理解的是，这个层本身可包括多个子层。将会应当理解，当采用可选的构架层时，内部压力护套通常称为阻挡层。在没有这种构架的操作(所谓的平滑内膛操作)中，内部压力护套称为衬垫。

压力铠装层103是带有接近90°的捻角(lay angle)的结构层，它增加柔性管对内部和外部压力以及机械挤压载荷的抵抗。该结构层也在结构上支撑内部压力护套且通常包括互锁的金属构造。

柔性管本体还可包括一个或更多的带层104以及第一抗拉铠装层105和第二抗拉铠装层106。每个抗拉铠装层是带有通常在20°和55°之间的捻角的结构层。每个抗拉铠装层用来维持拉伸载荷和内部压力。所述抗拉铠装层通常成对地反向缠绕。

柔性管本体通常也包括外部护套107，外部护套107包括用来保护管不受海水和其它外部环境物质渗透、腐蚀、磨损和机械损伤的聚合物层。也可包括一个或更多的绝缘层108。

每个柔性管包括至少一个部分，所述部分连同位于柔性管的至少一个端部处的端部配装件有时称为管本体100的区段或节段。端部配装件提供在柔性管本体和连接器之间形成过渡的机械装置。例如，在图1中示出的不同管层以使得载荷在柔性管和连接器之间传递的方式终止于端部配装件。

图2示出了适合于从海下位置(或位置设备)201输送如油和/或气体和/或水的产品流体到给浮动设施202的提升组件(或立管组件)200。例如，在图2中，海下位置201是连接到海下流动管线203的连接装置。柔性流动管线包括柔性管，全部或部分座放在海底(或海床)上或埋在海底下面。浮动设施可以通过平台和/或浮筒或如图2所示船提供。提升装置200设置为柔性提升装置，即将船连接到海底装置的柔性管。备选地，柔性管可以用作跨接装置204。

图3示出了包围柔性管本体100的一部分的弯曲加强件300。弯曲加强件300是大致锥形的结构，所述结构在第一端部区域301处具有相对厚的截面，而在锥形端部区域302处具有相对窄的厚度。通常，弯曲加强件由聚合材料制成。所述弯曲加强件的厚的端部是基本上刚硬的，因而可以被固定到坚固的结构，如船、平台或配装件上。选择用于弯曲加强件的厚度和材料意味着所述弯曲加强件为柔性管提供基本上刚硬的支撑。锥形截面意味着由所述弯曲加强件提供的柔性朝窄的锥形端部增加。由所述弯曲加强件在锥形端部处提供的支撑使得柔性管能够折曲和弯曲。

细长通道303在柔性管本体的外部护套的外表面上形成。通道沿由所述弯曲加强件包围的柔性管的全部或部分区域延伸。虽然在图3中所示的通道显示为直的细长通道，但是将会理解，所述通道可以围绕柔性管本体成螺旋形缠绕。

如图3所示，在柔性管本体的外表面304和所述弯曲加强件的内表面305之间存在着间隔g。因而在所述弯曲加强件和柔性管本体的外表面之间形成环形区域。将会理解，虽然在该示例中通道303示出为在柔性管的外部护套的外表面上形成，可选地可以提供套筒，所述套筒能够在柔性管的外部护套上滑动且在所述套筒中形成通道。在本发明的这种备选实施例中，弯曲加强件的内部尺寸和套筒的外部尺寸被预先确定，从而在弯曲加强件和套筒之间提供合适的间隔g。

图4示出了所述弯曲加强件300的锥形端部区域302处的端部400。细长通道围绕柔性管本体100的外表面以平行间隔开的关系周向地形成，使得通道延伸超出弯曲加强件的端部400一定距离D。适当地，通道延伸超出弯曲加强件的其余端部类似的距离。因而外部护套中的通道超过弯曲加强件的界限，以产生用于海水的流动路径。冷却水将通过由于工作中柔性管和弯曲加强件的热梯度和/或动态运动引起的任一自然对流进行循环。实际上，由于在工作期间当发生折曲时弯曲加强件和柔性管本体之间的间隙打开和关闭，所述间隙提供抽吸作用。

图5和6示出了通道如何能够在柔性管本体的外部护套107中或备选地在作为外部护套添加的磨损层中形成。如图5所示，外部护套107具有厚度L，通道具有凹进到外表面中的深度x。通道的深度和形状在制造之前从设计的热性能分析中确定。通道的端部500可以是直角(或平直)的或适宜开凹槽的，以降低外部聚合物护套的疲劳断裂的风险。

图6示出了通道如何能够凹进到在柔性管本体的外部护套107上滑动的套筒600的外表面中。所述套筒在安装期间在柔性管本体上滑动以覆盖由弯曲加强件包围的柔性管的全部或部分。外部套筒600具有足以允许在其中形成具有所希望的深度x的通道的厚度Z。

在使用期间，柔性管在弯曲加强件内的折曲可能产生加热效应。然而，由于由柔性管输送的产品流体的相对高的温度，加热通常发生在柔性管本体和弯曲加强件之间的接口处。在采用弯曲加强件的情况下，这在过去已经排除了在柔性管和弯曲加强件之间形成接口的环形区域处海水的冷却效应。通过形成凹进通道本发明克服该问题，所述凹进通道沿外表面以直的方式延伸或者围绕外表面以间隔开的关系成螺旋形缠绕。适当地，本发明的实施例适合于需要使用弯曲加强件的高温操作。在这种高温操作中，弯曲加强件和柔性管之间的接口否则可能会达到可以超过所采用的聚合物的操作界限的高温。借助于提供通过其实现连续和自动冷却的装置本发明的实施例可以防止达到这种高温。

外部护套或外部套筒的外表面上的通道可以以非常简便的方式形成，因而本发明的实施例可以以成本有效和适时的方式进行设置。

在本说明书的整个描述和权利要求中，术语“包括”和“含有”以及所述词的变型，例如“由...组成”和“包含”，指的是“包括但不限于”，且不打算(实际上也不)排除其它部分、附加物、部件、整体或步骤。

在本说明书的整个描述和权利要求中，单数含有复数含义，除非文中另有要求。具体地，在使用不定冠词时，说明应当理解为多个以及单个，除非文中另有要求。

与本发明的特定方面、实施例或示例结合描述的特征、整体、特性、混合物、化学部分或组应当理解为可应用于在此所述的任何其它方面、实施例或示例，除非与它不相容。

Claims (16)

1.一种从由弯曲加强件覆盖的柔性管的区域散热的方法，所述方法包括下述步骤：

经由柔性管周围的外表面中的至少一个通道提供水从由弯曲加强件覆盖的柔性管的区域流向柔性管的未覆盖区域的流动路径。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其还包括步骤：

沿在所述外表面中纵向延伸的多个细长通道循环水。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其还包括步骤：

沿围绕所述外表面成螺旋形延伸的多个细长通道循环水。

4.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，其还包括步骤：

经由由于热梯度或柔性管和弯曲加强件的动态运动引起的自然对流沿所述流动路径循环水。

5.一种用于输送产品流体的柔性管本体，它包括：

多个同轴地定向的层；和

在柔性管周围的外表面中的至少一个通道，每个通道提供水从由弯曲加强件覆盖的柔性管的区域流向柔性管的未覆盖区域的流动路径。

6.根据权利要求5所述的柔性管本体，其特征在于，

每个通道包括在柔性管的外部护套的外表面中机加工或模制的凹进槽。

7.根据权利要求5所述的柔性管本体，其特征在于，

每个通道包括在外部套筒的外表面中机加工或模制的凹进槽，所述外部套筒设置在柔性管的外部护套上方。

8.根据权利要求6或7所述的柔性管本体，其特征在于，每个通道包括第一和第二端部，且每个通道的每个端部是有凹槽的。

9.根据权利要求5所述的柔性管本体，其特征在于，

所述弯曲加强件具有第一和第二端部，每个通道延伸超出所述弯曲加强件的至少一个端部。

10.根据权利要求9所述的柔性管本体，其特征在于，每个通道延伸超出所述弯曲加强件的第一和第二端部二者。

11.一种用于输送产品流体的柔性管，它包括：

根据权利要求5到10中任何一项所述的柔性管本体；和

至少一个端部配装件。

12.根据权利要求11所述的柔性管，其特征在于，其还包括：

覆盖所述柔性管本体的区域的弯曲加强件。

13.一种包括根据权利要求11或12所述的柔性管的提升装置或跨接装置。

14.一种在产品流体的输送中根据权利要求11或12所述的柔性管的用途。

15.一种大致如前文参考附图所述的方法。

16.一种大致如前文参考附图所述构造和配置的设备。

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