CN111094688A - 用于强制流体循环通过挠性管的环形空间的系统和方法 - Google Patents

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CN111094688A CN201880046118.4A CN201880046118A CN111094688A CN 111094688 A CN111094688 A CN 111094688A CN 201880046118 A CN201880046118 A CN 201880046118A CN 111094688 A CN111094688 A CN 111094688A
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Abstract

本发明涉及一种管道，所述管道具有控制系统并且使用被构造成强制流体循环通过环形空间的系统而强制流体循环通过管的内部屏障与外部覆盖物之间的环形空间，所述管包括通过连接器接合在一起的段(T1，T2，T3，TN)，其中所述管的每个段具有用于在所述段的第一端处将流体注入至所述环形空间中的注入器管(I1，I2，I3，IN)，以及用于在所述段的第二端处从所述环形空间移除流体的返回管(R1，R2，R3，RN)。

Description

用于强制流体循环通过挠性管的环形空间的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年5月30日提交的BR 10 2017 011384-1的优先权的权益，其全部内容被通过援引并入本文中。
技术领域
本发明涉及管道和立管技术。更特别地，本发明涉及具有控制系统的管道以及使流体通过管道的环形空间的强制循环。
背景技术
海上环境中的石油生产广泛地使用被称为立管的上升管道。由立管和固定于海床上的、连接至立管的流送管线组成的这样的管道可以为挠性的或刚性的。其具有以下功能：收集海底油井所产生的油，将油输送至浮式单元或平台，以及接着将油传送至油轮或直接地传送至陆上设施。立管和流送管线还被用于从浮式单元或平台将气体、化学品以及其它流体注入至油井，以用于各种目的，例如用于油井的增产或用于将腐蚀性气体储存于罐中。
根据标准API Spec 17J和API RP 17B(其描述通过援引并入本文中)设计的“非结合”型挠性管具有通常由碳钢和碳锰钢构成的铠装，其被限制于两个可渗透聚合物层之间的环形空间内，所述两个层为用于隔离管内部所输送的流体的第一层(被称为“屏障”)以及用于隔离周围环境的第二层(被称为“外部覆盖物”或“外部护套”)。即，屏障和外部覆盖物可以被认为是管的内部护套和外部护套。在本文件中，使用术语“环形空间”来指代屏障与外部覆盖物之间的该空间。
铠装易于受到穿过屏障的聚合物从管内部渗透的腐蚀性气体(CO2和H2S)和水的腐蚀。环形空间的气密性的任何丧失也导致在环形空间中存在水。
腐蚀可能导致失效机理，比如应力腐蚀-由CO2或H2S引起-以及点状腐蚀。由CO2(SC-CO2)引起的应力腐蚀为一种未被当前版本的挠性管国际标准(API Spec 17J和ISO-13628-2)涵盖的失效机理。标准ISO-13628-2的内容也为相关的并且被通过援引并入本文中。
当前，挠性管通常被构造成不具有用于外部覆盖物与屏障之间的环形空间内的强制循环的集成系统(至管体和连接器)，该集成系统将使得能够移置可能存在于其环形空间中的腐蚀性气体，以便降低腐蚀性气体的浓度或逸度以及防止或最小化腐蚀性气体的腐蚀作用。
在石油工业中，在某些情况下，挠性管的各个部分或段(在其端处设置有凸缘)使其环形空间相互连接，以便容许降低腐蚀性气体的浓度。然而，该常规技术解决方案不足以防止由于环形空间中的水的凝结或由于海水的进入所导致的环形空间的完整性丧失而引起的腐蚀。通常，环形空间非常有限，从而使得已经渗透的气体的以及其它流体的循环变得困难。因此，如果不使用强制循环或挠性管的设计特征不存在变化，则也难以将腐蚀性流体移除或稀释至可接受的水平。
当前市场上的挠性管在其环形空间上具有层，所述层使得流体难以循环，并且CO2与所溶解的水的滴或气泡可能由于某些金属层(例如，“Z形”、“T形”或“C形”层，如在实用建议API RP 17B的图7中所示出的)的几何特征而被困于所述层中，以及金属层与聚合物层之间的间隙中或者布置于这些层之间的元件(例如抗磨带或抗屈曲带)中。
例如，文件US20130068465A1公开一种用于使流体循环通过挠性立管的环形空间的方法，所述方法需要使用带有管的脐带，以容许例如腐蚀抑制剂在环形空间中循环。然而，该文件没有提供挠性管或连接器的结构的必要的改变，以容许减轻挠性管的铠装中的腐蚀问题，比如SC-CO2腐蚀和点状腐蚀。所述文件仅仅考虑单个连续的立管，而不是由多个段组成的立管。
这样，文件US20130068465A1没有考虑在环形空间的气密性例如由于外部覆盖物的区域(例如当挠性管由多个段构成时的特定的段)中的损坏而丧失的情况下如何减轻挠性管的铠装中的腐蚀。在这样的情况下，在环形空间被海水淹没的区域中，循环将中断。而且，US20130068465A1所教导的方法在平台中需要用于每个脐带的连接的额外的支撑件，所述脐带将容许立管的环形空间中的必要的循环。
文件US2011153225A1涉及一种系统和方法，用于对油气工业中所使用的挠性管结构的环形空间中的通风气体进行体积分析和成分分析以及检测水淹。在管线中设置一个或多个传感器，其连接至挠性管的通风入口并且使用软件界面联接至数据记录单元，用以监测和记录所产生的气体的水平和类型。可以使用软件分析所产生的气体的水平和类型，以检测压力护套的完整性是否受到损害、是否有海水进入至环形空间中、铠装层或压力层是否被腐蚀以及外部护套是否已经损坏。
因此，文件US2011153225A1中公开的所提出的方法和系统用于对挠性管的环形空间中的水量进行间接测量(基于所排放的气体的流量、压力和温度的计算)。由于其未提及对挠性管的改造或者相邻的段的环形空间的直接的或间接的互连，因此将仅仅对挠性管的连接至SPU的第一段或单个段进行监测。而且，所述技术仅仅限于监测，并且未设想用于强制流体在环形空间中循环以防止由于比如CO2和H2S的腐蚀性气体所引起的应力腐蚀或点状腐蚀而导致的失效的解决方案。
文件WO2015087044A1涉及一种用于使用取样室基于针对管的限定区域中的目标气体的浓度的样本而实时地监测挠性管的环形区域的系统。然而，该文件未提出用于防止挠性管的铠装的腐蚀性磨损的方法。
如以下将更详细地解释说明的，本公开以实用且有效的方式解决现有技术的上述问题。
发明内容
本公开提供一种用于强制流体循环通过挠性管的环形空间的系统和方法，所述系统和方法能够有效地移除积聚于挠性管的环形空间中的任何腐蚀性流体。
本公开还提供一种用于强制流体循环通过挠性管的环形空间的系统和方法，所述系统和方法能够使在挠性管的每个段内部的流体独立于其它段循环。
本公开还提供一种用于强制流体循环通过挠性管的环形空间的系统和方法，所述系统和方法容许在挠性管的每个段中分别地执行泄漏测试，从而容许检测损坏的部分。
本公开还提供一种用于强制流体循环通过挠性管的环形空间的系统和方法，所述系统和方法容许注入惰性流体以从环形空间或流体移除腐蚀剂以维护所述环形空间内部的拉伸铠装。
本公开还提供一种用于强制流体循环通过挠性管的环形空间的系统和方法，所述系统和方法容许对存在于所述环形空间内部的流体进行取样，以对其质量进行后续分析。
根据本发明的第一方面，提供一种被构造成强制流体循环通过管的内部屏障与外部覆盖物之间的环形空间的系统，所述管被分成通过至少一个连接器接合在一起的至少两个段，其中所述系统包括以下一个或多个：针对所述管的每个段，注入器管被构造成大致上在所述管的所述段的环形空间的第一端处注入循环流体，所述注入器管经由入口点与所述段的环形空间流体连通；以及针对所述管的每个段，返回管被构造成从所述段的环形空间移除循环流体，所述返回管定位于所述管的所述段的环形空间的第二端处，所述返回管经由出口点与所述环形空间流体连通。
可选地，所述出口点位于所述管的所述段的第一端处的第一连接器上。
可选地，所述入口点位于所述管的所述段的第二端处的第二连接器上。
可选地，所述系统被构造成容许两个相邻的段的环形空间之间的流体连通。
可选地，所述系统进一步包括在所述管的相邻的段之间的环形阀，所述环形阀被构造成容许关闭两个相邻的段的环形空间之间的流体连通。
可选地，所述段被构造成使得两个相邻的段的环形空间之间的流体连通为不可能的。
可选地，每个段在每一端处包括连接器，并且相邻的段经由所述连接器联接至彼此。
可选地，所述系统包括用于所述管的每个段的至少两个注入器管以及至少两个返回管。
可选地，第一注入器管和第一返回管为主要的一组注入器管和返回管，并且第二注入器管和第二返回管为备用的一组注入器管和返回管。
可选地，所述系统另外包括至少一个取样器，所述至少一个取样器被构造成接收从环形空间内部返回的再循环流体。
根据本发明的第二方面，提供一种强制流体循环通过管的内部屏障与外部覆盖物之间的环形空间的方法，所述管被分成通过至少一个连接器接合在一起的至少两个段，其中所述方法包括以下步骤中的一个或多个：针对每个段，通过注入器管大致上在所述管的所述段的环形空间的第一端处注入循环流体，所述注入器管经由入口点与所述段的所述环形空间流体连通；以及针对每个段，通过返回管从所述段的环形空间移除循环流体，所述返回管大致上定位于所述管的所述段的环形空间的第二端处，所述返回管经由出口点与环形空间流体连通。
可选地，所述方法进一步包括，在与由于所述外部覆盖物的区域损坏而丧失完整性的段连通的返回管中，使流体沿与移除步骤相反的方向流动，从而使所述返回管充当注入器管，以促使经由所述段的外部覆盖物的损坏的区域将所述环形空间中的任何腐蚀性流体移除至所述段的环形空间的外部或减少所述环形空间中的任何腐蚀性流体。
可选地，所述方法进一步包括容许两个相邻的段的环形空间之间的流体连通的步骤。
可选地，所述方法进一步包括通过环形阀关闭两个相邻的段的环形空间之间的流体连通的步骤。
可选地，所述方法进一步包括阻止两个相邻的段的环形空间之间的流体连通的额外的步骤。
可选地，所述方法进一步包括将来自所述环形空间内部的再循环流体引导至至少一个取样器的步骤。
根据本发明的第二方面，提供一种检测管的内部屏障与外部覆盖物之间的环形空间中的泄漏的方法，所述管被分成通过至少一个连接器接合在一起的至少两个段，其中所述方法检测所述管的其中存在泄漏的段，并且每个段设置有用于使流体循环通过所述段的注入器管和返回管，所述方法包括以下步骤中的一个或多个：针对每个段，利用所述注入器管和返回管改变所述环形空间内的压力；监测对每个段中的压力变化的响应并确定所述响应是否指示泄漏。
可选地，改变压力包含经由所述返回管对所述段加压或执行真空测试。
可选地，监测对每个段中的压力变化的响应并确定所述响应是否指示泄漏包括以下步骤中的一个或多个：测量注入管线中的压力；在视觉上识别气体泄漏；或监测每个段的环形空间中的局部压力水平。
根据另一个方面，提供一种用于强制流体循环通过挠性管的环形空间的系统，所述挠性管被分成通过至少一对连接器接合在一起的至少两个段，所述系统包括(i)适合于在所述挠性管的指定段的环形空间的第一端处注入循环流体的至少一个注入器管，该注入器管经由至少一个入口点与该段的环形空间流体连通，(ii)适合于从该段的环形空间移除循环流体的至少一个返回管，该返回管定位于所述挠性管的该段的环形空间的与所述第一端相对的第二端处，并且该返回管经由至少一个出口点与所述环形空间流体连通，其中为所述挠性管的每个段提供至少一个注入器管和至少一个返回管。
还提供一种用于强制流体循环通过挠性管的环形空间的方法，所述挠性管被分成通过至少一对连接器接合在一起的至少两个段，所述方法包括以下步骤：(i)通过至少一个注入器管在所述挠性管的指定段的环形空间的第一端处注入循环流体，该注入器管经由至少一个入口点与该段的环形空间流体连通，以及(ii)通过至少一个返回管从该段的环形空间移除循环流体，该返回管定位于所述挠性管的该段的环形空间的与所述第一端相对的第二端处，该返回管经由至少一个出口点与所述环形空间流体连通，其中为所述挠性管的每个段提供至少一个注入器管和至少一个返回管。
根据本发明的另一个方面，提供一种用于强制流体循环通过挠性管10的环形空间A的系统，所述挠性管10被分成通过至少一个连接器C1a、C1b、C2a、C2b、C3a、C3b接合在一起的至少两个段T1、T2、T3、TN，其中，该系统包括：适合于大致上在挠性管10的指定段T1、T2、T3、TN的环形空间A的第一端处注入循环流体30的至少一个注入器管I1、I2、I3、IN，至少一个注入器管I1、I2、I3、IN经由至少一个入口点IP与该段T1、T2、T3、TN的环形空间A流体连通，所述至少一个入口点优选地定位于所述段的离海上设施最远的端处；以及适合于从该段T1、T2、T3、TN的环形空间A移除循环流体30的至少一个返回管R1、R2、R3、RN，所述至少一个返回管R1、R2、R3、RN定位于所述挠性管10的该段T1、T2、T3、TN的环形空间A的与所述第一端相对的第二端处，所述至少一个返回管R1、R2、R3、RN经由至少一个出口点OP与所述环形空间A流体连通，所述至少一个出口点优选地位于所述段的离海上设施最远的端处；其中为所述挠性管10的每个段T1、T2、T3、TN提供至少一个注入器管I1、I2、I3、IN和至少一个返回管R1、R2、R3、RN。
可选地，至少一个出口点OP位于挠性管10的段T1、T2、T3、TN的第一端处的第一连接器C1a、C2a、C3a上。
可选地，至少一个入口点IP位于挠性管10的段T1、T2、T3、TN的与所述第一端相对的第二端处的第二连接器C1b、C2b、C3b上。
可选地，所述系统容许两个相邻的段T1-T2、T2-T3的环形空间之间的流体连通。
可选地，可以通过至少一个环形阀关闭两个相邻的段T1-T2、T2-T3的环形空间之间的流体连通。
可选地，所述系统包括在两个相邻的段T1-I2、T2-T3的环形空间之间不存在流体连通的情况。
可选地，每个段T1、T2、T3、TN在其每一端处包括连接器C1b、C2b，其联接至定位于相邻的段T1-T2、T2-T3的一个端处的另一个连接器C2a、C3a。
可选地，所述系统包括用于所述挠性管的每个段T1、T2、T3、TN的至少两个注入器管和至少两个返回管，亦即主要的第一组注入器管和返回管以及备用的第二组注入器管和返回管。
可选地，所述系统另外包括至少一个取样器40，所述至少一个取样器适合于接收来自环形空间A内部的再循环流体。
根据本发明的另一个方面，提供一种用于强制流体循环通过挠性管10的环形空间A的方法，所述挠性管10被分成通过至少一对连接器C1a、C1b、C2a、C2b、C3a、C3b接合在一起的至少两个段T1、T2、T3、TN，其特征在于，该方法包括以下步骤：通过至少一个注入器管I1、I2、I3、IN大致上在挠性管10的指定段T1、T2、T3、TN的环形空间A的第一端处注入循环流体30，至少一个注入器管I1、I2、I3、IN经由至少一个入口点IP与该段T1、T2、T3、TN的环形空间A流体连通；以及通过至少一个返回管R1、R2、R3、RN从该段T1、T2、T3、TN的环形空间A移除循环流体30，至少一个返回管R1、R2、R3、RN大致上定位于挠性管10的该段T1、T2、T3、TN的环形空间A的与所述第一端相对的第二端处，至少一个返回管R1、R2、R3、RN经由至少一个出口点OP与环形空间A流体连通，其中，为挠性管10的每个段T1、T2、T3、TN提供至少一个注入器管I1、I2、I3、IN以及至少一个返回管R1、R2、R3、RN，其中，在丧失完整性的段的环形空间中，至少一个返回管R1、R2、R3、RN被用作注入器管，以便除了通过至少一个注入器管I1、I2、I3、IN进行的常规流动之外容许沿相反方向的流动，从而促使经由所述段的外部覆盖物的损坏的区域将腐蚀性流体移除至所述段的环形空间的外部或减少腐蚀性流体的含量。
可选地，所述方法另外包括容许两个相邻的段T1、T2、T3、TN的环形空间之间的流体连通的步骤。
可选地，可以通过至少一个环形阀关闭两个相邻的段T1、T2、T3、TN的环形空间A之间的流体连通。
可选地，所述方法包括阻止两个相邻的段T1-T2、T2-T3的环形空间之间的流体连通的额外的步骤。
可选地，所述方法包括将来自环形空间A内部的再循环流体引导至至少一个取样器40的额外的步骤。
附图说明
在下文中呈现的具体描述参考附图以及其相应的附图标记。
图1示出管道系统的示意图。
图2示出图1中所呈现的示意图的细节A。
图3示出图1中所呈现的示意图的细节B。
具体实施方式
首先，应当强调的是，以下描述将基于优选实施例。然而，对于本领域技术人员而言将显而易见的是，本发明不限于该特定实施例。
图1示出根据优选实施例的系统的示意图。图2和3分别示出图1中所呈现的示意图的细节A和细节B。
如可以看到的，用于流体的强制循环的系统被应用于挠性管10中，该挠性管被分成至少两个段T1、T2、T3、TN。段T1、T2、T3、TN通过多对连接器(亦即设置于段的两个端中的每个端处的连接器)连接至海上设施、连接至彼此或连接至水下设备。如图1中所示，将存在至少一对连接器C1a，C1b；C2a，C2b；C3a，C3b。在图1中所示的实施例中，挠性管10包括三个段T1、T2、T3，以及因此包括三对连接器。
如可以看到的，第一段T1经由其上部连接器C1a连接至海上设施20。海上设施20可以为浮式设施。海上设施20可以为固定生产单元(SPU)。
第一段T1的下部连接器C1b联接至第二段T2的上部连接器C2a。类似地，第二段T2的下部连接器C2b联接至第三段T3的上部连接器C3a。在具有比图1中所示的段更多的段的管的情况下，这些连接部相继地延续直至挠性管10的第n段TN。挠性管的最后一个段(图1中的T3)优选地联接至至少一个水下设备，例如歧管、湿式采油树、刚性管道或海底油井W。
用于强制流体循环通过挠性管10的环形空间(亦即通过内部屏障与外部覆盖物之间的空间)的系统可以包括至少一个注入器管I1、I2、I3、IN，优选地每一段至少一个注入器管。注入器管I1、I2、I3、IN适合于在挠性管10的指定段T1、T2、T3、TN的环形空间A的第一端处注入循环流体30。因此，注入器管I1、I2、I3、IN分别经由至少一个入口点IP与该指定段T1、T2、T3、TN的环形空间A流体连通。
环形空间A被限定为内部聚合物屏障IB与外部聚合物覆盖物OC之间的空间，如图2中所示。与压力铠装PA或与外部聚合物覆盖物OC间隔至少一个带F的抗拉铠装TA定位于环形空间内部。
用于强制流体循环通过挠性管10的环形空间的系统还可以包括至少一个返回管R1、R2、R3、RN，其适合于从已经经由注入器管I1、I2、I3、IN进行注入的所述段T1、T2、T3、TN的环形空间A移除循环流体30。返回管R1、R2、R3、RN定位于挠性管10的所述段T1、T2、T3、TN的环形空间A的与第一端相对的第二端处。返回管R1、R2、R3、RN可以经由至少一个出口点OP与环形空间A流体连通。
换句话说，给定的段TN可以具有连接至注入器管IN的、设置于所述段的一端处的入口点IP以及连接至返回管RN的、设置于所述段的另一相对端处的出口点OP。
以段T1作为示例，注入器管I1经由定位于段T1的一端处的入口点IP将循环流体30注入至该段的环形空间A中。入口点IP可以位于挠性管10的段T1的连接器中的一个上。在图1的实施例中，入口点IP位于挠性管10的段T1的下部连接器C1b上。
一旦循环流体已经经由入口点IP注入至段T1的环形空间A中，流体就将沿着段T1的整个长度行进直至定位有上部连接器C1a的相对的端。出口点OP位于该段T1的与入口点IP相对的那一端处。出口点OP与环形空间A和相应的返回管R1流体连通。返回管R1将循环流体传递返回至海上设施20。
在所示布置中，注入至环形空间A中的循环流体将在立管部分中具有通过环形空间A的上升的流动。
如图所示，出口点OP相对于入口点IP定位于更靠近于海上设施20的位置中。以这种方式，环形空间A内部的流动将朝向海上设施20。可替代地，出口点OP可以被定位成相对于入口点IP离海上设施20更远。以这种方式，环形空间A内部的流动将从海上设施20朝向油井W。
出口点OP可以位于挠性管10的段T1、T2、T3的第一端处的第一连接器C1a、C2a、C3a上。出口点OP可以位于挠性管10的段T1、T2、T3的第二端处的第二连接器C1b、C2b、C3b上。结果，循环流体并不全部流动通过挠性管10的整个长度，以通过环形空间返回于挠性管10的端处(例如，至海上设施20)。而是，循环流体从每个段在出口点处离开挠性管10的环形空间，并且该流体接着通过与挠性管10的环形空间不同的返回管被传递返回(例如，至海上设施20)。对于最靠近于返回端(例如，最靠近于海上设施20)的段，该返回管可以被构建至最终的连接器C1a中。
所述至少一个入口点IP和至少一个出口点OP可以被构造成连接器C1a、C1b、C2a、C2b、C3a、C3b中的每一个中的端口，该端口轴对称地分配从注入器管I1、I2、I3、IN取得并返回至返回管R1、R2、R3、RN的物质。入口端口和出口端口可以互连，以容许循环流体被强制注入于挠性管10的环形空间A中。
在环形空间A内部循环的流体随之将比如CO2和H2S的腐蚀性气体以及穿过内部聚合物屏障IB从挠性管内部渗透的水运载返回至海上设施20。这通过避免腐蚀性化学品在环形空间A中积聚而防止定位于环形空间A内部的拉伸铠装TA以及压力铠装PA的腐蚀。
循环流体30可以选自包括惰性气体(例如N2)、非腐蚀性气体(例如，CH4)以及用于调节环形空间的液体(例如，乙醇、MEG或化学品)的组。可选地，循环流体30可以为上述流体中的至少两种的组合。然而，应当强调的是，本领域技术人员将能够确定要使用的最佳流体，所以所述选择不代表对本发明的保护范围的限制。
优选地，也为段T2至TN中的每一个提供针对段T1所描述的相同的子系统。因此，每个段具有循环流体的独立于其它段的注入系统和返回装置。
可选地，所有返回管R1、R2、R3、RN被组合成单个返回管线。这种组合可以在到达海上设施20时发生。这减少海上设施中的管线的数量并且简化系统。
可选地，通过注入器管I1、I2、I3、IN和返回管R1、R2、R3、RN使气体再循环使得可以保证从挠性管内部渗透的H2O分子(包含被捕获于拉伸铠装和压力铠装的间隙中的或者在此下方的层中的分子)的蒸发，防止凝结或饱和以及随之出现的水相(凝结水)，其构成腐蚀过程的必要条件。
如图1中所示，返回管R1、R2、R3、RN还容许通过将流体引导至取样器40而对每个段的环形空间中存在的流体进行取样。在这种情况下，可以打开或关闭隔离阀IV以将再循环流体引导至取样器40中或进行处理和/或处置。
替代地，返回管R1、R2、R3、RN可以作为再循环流体的注入器操作，可选地由所有的段共享。即，返回管可以被与它们的通常的操作相反地操作，以将流体供应至段。例如，如果环形空间的完整性丧失，则这可能是期望的。即，在段的外部覆盖物损坏的情况下，通过经由注入器管和返回管两者将循环流体泵送至段，可以促使经由损坏的区域将环形空间中的任何腐蚀性流体移除至段的环形空间的外部或减少环形空间中的任何腐蚀性流体。这将使对段(以及在相邻的段的环形空间流体连通的情况下，可能地管的剩余部分)的进一步的损坏最小化直至可以被修复。
本系统进一步设想对每个段T1、T2、T3、TN的环形空间进行个体化的泄漏测试的可能性。所述测试包括对每个段T1、T2、T3、TN的环形空间加压，以及检测相应的环形空间的由于完整性的缺乏而导致的任何压降。可以对单个段或段的子集执行这样的加压和测试。替代地，可以通过例如经由返回管R1、R2、R3、RN或注入器管I1、I2、I3、IN同时地对所有段加压而对整个挠性管10进行加压。替代地，可以通过以下方式借助于真空测试(类似于API Spec17J-4th Edition的第9.6.2节中所指定的测试)来测试环形空间的完整性：经由从取样器40附近的管线取得的注入器管I1、I2、I3、IN以及注入管线LI1、LI2或返回管R1、R2、R3、RN进入段的环形空间。
可以通过借助于定位于注入管线LI1、LI2中的至少一个压力传感器PI-1、PI-2来测量压力而实现对有缺陷的段的识别。注入管线LI1、LI2可以被布置成使得第一注入管线LI1供应第一段T1的注入器管I1，而第二注入管线LI2供应挠性管10的其它段T2、T3、TN的所有其它注入器管I2、I3、IN。替代地(未示出)，存在用于每个注入器管I1、I2、I3、IN的注入管线。
在泄漏测试中还可以通过以下技术进行对有缺陷的段的识别：(i)气体泄漏的可视指示(例如，经由ROV)；(ii)段T1、T2、T3、TN的环形空间A的局部压力水平的可视指示；或(iii)经由通过海上设施20进行的压力测试或真空测试。
可选地，允许两个相邻的段的环形空间之间的流体连通。可以通过至少一个环形阀(未示出)关闭两个相邻的段的环形空间之间的流体连通。以这种方式，可以在容许或不容许挠性管10的不同的段T1、T2、T3、TN的环形空间A之间的连通之间进行选择。
替代地，不允许挠性管10的不同的段T1、T2、T3、TN的环形空间A之间的流体连通。即，所述系统甚至可能不容许不同的段T1、T2、T3、TN的环形空间A之间的流体连通的可能性。
每个段T1、T2、T3、TN在每一端处包括连接器C1a、C1b、C2a、C2b、C3a、C3b。在挠性管10内，每个连接器C1b、C2a、C2b、C3a联接至定位于相邻的段T1、T2、T3、TN的一端处的另一个连接器C1b、C2a、C2b、C3a。在挠性管10的端处，每个连接器C1a、C3b联接至周围的设备-亦即海上设施20或井W。每个连接器C1a、C1b、C2a、C2b、C3a、C3c可以经由图2和3中所示的凸缘接头FU联接至相邻的设备(为另一个连接器C1b、C2a、C2b、C3a或海上设施20或油井W)。
为了确保解决方案的耐用性，备用的注入管和备用的返回管(未示出)可以经由存在于连接器中的互连通道以及阀(保持和/或压力控制)在每个段T1、T2、T3、TN中互连。如果在主要的管中检测到故障或管道的任何段的环形空间的完整性丧失，则备用管可以投入使用。
为了防止环形空间A被淹没，如果管(注入器管或返回管)在安装中已经损坏，则可以在挠性管的操作开始之前借助于例如通过ROV致动的至少一个截止阀(未示出)将该管隔离，所述截止阀可以仅仅在确认管的气密性和完整性之后被打开。返回管的另一种选择是安装单向阀(止回阀)，而无需通过ROV进行打开操作。截止阀或止回阀可以安装于连接器中。
为了确保解决方案的耐用性，至少一个备用注入管和至少一个备用返回管(未示出)经由存在于连接器C1a、C1b、C2a、C2b、C3a、C3b中的互连通道以及阀(保持和/或压力控制)在每个段T1、T2、T3、TN中互连。如果在主要的管中检测到故障或挠性管10的任何段的环形空间A的完整性丧失，则备用管可以开始工作。
因此，本系统可以包括用于挠性管10的每个段T1、T2、T3、TN的至少两个注入器管和至少两个返回管，亦即主要的第一组注入器管和返回管以及备用的第二组注入器管和返回管。
本公开进一步提供一种如上所述的用于强制流体循环通过挠性管10的环形空间A的方法。所述方法可以包括以下步骤中的一个或多个：
(a)通过至少一个注入器管I1、I2、I3、IN大致上在挠性管10的指定段T1、T2、T3、TN的环形空间A的第一端处注入循环流体30，所述至少一个注入器管I1、I2、I3、IN经由至少一个入口点IP与该段T1、T2、T3、TN的环形空间A流体连通；
(b)通过至少一个返回管R1、R2、R3、RN从该段T1、T2、T3、TN的环形空间A移除循环流体30，所述至少一个返回管R1、R2、R3、RN定位于挠性管10的该段T1、T2、T3、TN的环形空间A的与第一端相对的第二端处，所述至少一个返回管R1、R2、R3、RN经由至少一个出口点OP与环形空间A流体连通，
(c)其中，为挠性管10的每个段T1、T2、T3、TN提供至少一个注入器管I1、I2、I3、IN和至少一个返回管R1、R2、R3、RN。
可选地，所述方法包括容许两个相邻的段T1、T2、T3、TN的环形空间A之间的流体连通的步骤。在这种情况下，可选地，可以通过至少一个环形阀(未示出)关闭两个相邻的段T1、T2、T3、TN的环形空间A之间的流体连通。
替代地，所述方法包括不容许两个相邻的段T1、T2、T3、TN的环形空间A之间的流体连通的步骤。因此，仅仅该特定段T1、T2、T3、TN的注入器管和返回管使循环流体30循环通过环形空间A。
可选地，所述方法另外包括将来自环形空间A内部的再循环流体引导至至少一个取样器40的步骤。
因此，本公开提供一种用于强制流体循环通过挠性管的环形空间的系统和方法，所述系统和方法能够有效地移除积聚于挠性管的环形空间中的任何腐蚀性流体，以及使流体在挠性管的每个段内部独立于其它段循环。另外，所述系统容许在挠性管的每个段中进行个体化的泄漏测试，从而容许检测损坏的段。另外，本公开设想注入惰性流体以从环形空间或流体移除腐蚀剂，以维护环形空间内部的拉伸铠装和压力铠装。最后，所述系统容许对存在于环形空间内部的流体进行取样，以对其质量进行后续分析。
无数的变形允许落入本申请的保护范围内。这加强本发明不限于上述特定构造/实施例的事实。这样，上述设备和方法的修改、可行的不同的变形之间的组合、以及本发明的方面的变形(其对于本领域技术人员而言为显而易见的)处于权利要求书的精神和范围内。

Claims (19)

1.一种被构造成强制流体循环通过管的内部屏障与外部覆盖物之间的环形空间的系统，所述管被分成通过至少一个连接器接合在一起的至少两个段，其中，所述系统包括：
针对所述管的每个段，注入器管被构造成大致上在所述管的所述段的环形空间的第一端处注入循环流体，所述注入器管经由入口点[D1]与所述段的环形空间流体连通；以及
针对所述管的每个段，返回管被构造成从所述段的环形空间移除循环流体，所述返回管定位于所述管的所述段的环形空间的第二端处，所述返回管经由出口点与环形空间流体连通。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述出口点位于所述管的段的第一端处的第一连接器上。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的系统，其中，所述入口点位于所述管的段的第二端处的第二连接器上。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的系统，其中，所述系统被构造成容许两个相邻的段的环形空间之间的流体连通。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的系统，所述系统进一步包括在所述管的相邻的段之间的环形阀，所述环形阀被构造成容许关闭两个相邻的段的环形空间之间的流体连通。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的系统，其中，所述段被构造成使得两个相邻的段的环形空间之间的流体连通是不可能的。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的系统，其中，每个段在每一端处包括连接器，并且相邻的段经由所述连接器联接至彼此。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的系统，其中，所述系统包括用于所述管的每个段的至少两个注入器管和至少两个返回管。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，第一注入器管和第一返回管为主要的一组注入器管和返回管，并且第二注入器管和第二返回管为备用的一组注入器管和返回管。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的系统，其中，所述系统还包括至少一个取样器，所述至少一个取样器被构造成接收从所述环形空间内部返回的再循环流体。
11.一种用于强制流体循环通过管的内部屏障与外部覆盖物之间的环形空间的方法，所述管被分成通过至少一个[D2]连接器接合在一起的至少两个段，其中，所述方法包括以下步骤：
针对每个段，通过注入器管大致上在所述管的所述段的环形空间的第一端处注入循环流体，所述注入器管经由入口点与所述段的环形空间流体连通；以及
针对每个段，通过返回管从所述段的环形空间移除循环流体，所述返回管大致上定位于所述管的所述段的环形空间的第二端处，所述返回管经由出口点与所述环形空间流体连通。
12.根据权利要求11所述的方法，所述方法进一步包括，在与由于所述外部覆盖物的区域损坏而丧失完整性的段连通的返回管中，使流体沿与移除步骤相反的方向流动，从而使所述返回管充当注入器管，以促使经由所述段的外部覆盖物的损坏的区域将环形空间中的任何腐蚀性流体移除至所述段的环形空间的外部或减少所述环形空间中的任何腐蚀性流体。
13.根据权利要求11或12所述的方法，所述方法进一步包括容许两个相邻的段的环形空间之间的流体连通的步骤。
14.根据权利要求11至13中的任一项所述的方法，所述方法进一步包括通过环形阀关闭两个相邻的段的环形空间之间的流体连通的步骤。
15.根据权利要求11至14中的任一项所述的方法，所述方法进一步包括阻止两个相邻的段的环形空间之间的流体连通的额外步骤。
16.根据权利要求11至15中的任一项所述的方法，所述方法进一步包括将来自所述环形空间内部的再循环流体引导至至少一个取样器的步骤。
17.一种检测管的内部屏障与外部覆盖物之间的环形空间中的泄漏的方法，所述管被分成通过至少一个连接器接合在一起的至少两个段，其中，所述方法检测所述管的其中存在泄漏的段，并且每个段设置有用于使流体循环通过所述段的注入器管和返回管，所述方法包括以下步骤：
针对每个段，利用所述注入器管和所述返回管改变环形空间内的压力；
监测对每个段中的压力变化的响应并确定所述响应是否指示泄漏。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，改变压力包含经由所述返回管对所述段加压或执行真空测试。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其中，监测对每个段中的压力变化的响应并确定所述响应是否指示泄漏包括以下步骤中的一个或多个：测量注入管线中的压力；在视觉上识别气体泄漏；或者监测每个段的环形空间中的局部压力水平。
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