CN111919054B - 柔性管体和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于从海底位置输送生产流体的柔性管的柔性管体。柔性管体包括用于将流体保持在柔性管体的膛内的内护套层(102)和设置在内护套层(102)的径向外侧的外护套层(108)。磨损层(160)设置在外护套层(108)的径向外侧，用于保护外护套层(108)免受磨损损坏。增强层(150)设置在外护套层(108)和磨损层(160)之间，用于保护外护套层(108)免受冲击损坏。增强层(150)包括编织的、编结的、针织的或以其它方式交缠的多根长丝。

Description

柔性管体和方法
本发明涉及柔性管体和方法。特别地但非排他地，本发明涉及一种具有改进的冲击保护的柔性管体，以及一种保护柔性管免受冲击的方法。
传统上，柔性管用于将诸如油和/或气和/或水的生产流体从一个位置输送到另一个位置。柔性管在将海底位置(其可以在水下深处)连接到海平面位置方面特别有用。管的内径通常可以为至高约0.6米(例如，直径可以在0.05m至0.6m的范围)。柔性管通常形成为柔性管体和一个或多个端配件的组件。管体通常形成为形成承压导管的层状材料的组合。管结构允许大的挠度，而不引起弯曲应力，所述弯曲应力随着管道的使用寿命损坏其功能。管体通常被构造为包括聚合物和/或金属和/或复合物层的组合结构。例如，管体可包括聚合物和金属层，或聚合物和复合物层，或聚合物、金属和复合物层。
API推荐规范17B为在陆上、海底和海洋应用中的柔性管和柔性管系统的设计、分析、制造、测试、安装和操作提供了指南。
标题为“非粘结柔性管规范”的API规范17J定义了对设计和制造成统一规格和标准的安全、尺寸和功能可互换的柔性管的技术要求。
非粘结柔性管已用于深水(小于3,300英尺(1,005.84米))和超深水(大于3,300英尺)开发。正是对石油的日益增长的需求，导致在环境因素更加极端的越来越深的深度进行勘探。例如，在这样的深水和超深水环境中，海底温度增加了生产流体冷却到可能导致管堵塞的温度的风险。增加的深度还增加了与柔性管必须在其中工作的环境相关的压力。例如，柔性管可能需要在作用在管上的0.1MPa至30MPa范围的外部压力下工作。同样地，输送油、气或水可能引起从内部作用在柔性管上的高压，例如，作用在管上的来自膛流体(borefluid)的零至140MPa范围的内部压力。结果，增加了对来自柔性管体的各层的高水平性能的需求。
在使用中，柔性管可能位于接触危险之上或附近，或者接触危险可能移动到与柔性管接触的范围。即，柔性管的外表面(通常构成外护套)可能摩擦或撞击附近的物体。例如，接触危险可能是岩石海床或立管触地位置或碰撞区域或管道交叉区域或浮力元件上的接触表面。与接触危险过度接触可能导致柔性管的外护套由于过度磨损和/或冲击而破裂。外护套的这种破裂可能暴露柔性管的环和其中的各层(例如，拉伸铠装线)，潜在地导致柔性管的各下层之间的接触和接触危险。另外，破裂可能导致柔性管的环被淹没，这也可能导致对环内各层的损坏。
具有柔性管将是有用的，与已知系统相比，所述柔性管具有改进的对通过与接触危险接触而破裂的抗性。
EP2746633 A1公开了一种用于保护柔性管的外层的设备和方法。所述设备包括保护性套筒体，所述保护性套筒体包括第一端部区域和另一端部区域以及至少一个连接元件，所述至少一个连接元件可固定到套筒体的第一端部区域，用于相对于位于磨损危险附近的柔性管固定套筒体。US 7,287,936 B2公开了一种浅水立管，所述浅水立管在海底连接件和浮动支撑连接件之间延伸。保护护套在与海床的接触区域处围绕立管。
DK 201600396公开了一种用于非粘结柔性管的偏二氟乙烯聚合物外护套。外护套是挤出的和缠绕的箔的缠绕层，以形成用于防止下面的拉伸铠装层屈曲(即，抗局部扭曲(anti-birdcaging)效应)的保持层。外护套可以在护套外部用纤维或纤维排增强，以增加保持强度。因此，将纤维对齐以在一个方向上提供强度，以帮助防止局部扭曲(已知局部扭曲本身在柔性管领域中是一个问题)。
EP1125079公开了用于柔性管的另一种布置。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于从海底位置输送生产流体的柔性管的柔性管体，其包括：
内护套层，其用于将流体保持在柔性管体的膛(bore)内；
外护套层，其设置在所述内护套层的径向外侧；
磨损层，其设置在所述外护套层的径向外侧，用于保护所述外护套层免受磨损损坏；和
增强层，其设置在所述外护套层和磨损层之间，用于保护所述外护套层免受冲击损坏，其中所述增强层包括编织、编结、针织或以其他方式交缠的多根长丝。
根据本发明的第二方面，提供了一种保护用于从海底位置输送生产流体的柔性管免受破坏外护套完整性的冲击损坏的方法，所述方法包括：
配置柔性管，使得柔性管体是根据本发明的第一方面的柔性管体。
本发明的某些实施方案提供如下优点：提供了一种柔性管体，所述柔性管体的耐磨损性和耐冲击破坏性比已知系统高。
本发明的某些实施方案提供如下优点：可以提供一种相比其他情况下不那么硬的管体结构(保持这种类型的管的关键益处-其柔性)。这可以实现的一个原因是因为磨损层不必执行提供耐磨性和耐冲击性的双重功能，并且因此可以减小厚度。还可以优化两个独立层(磨损层和增强层)的材料选择，以提供既提供最佳可能的耐磨性又提供最佳可能的耐冲击性的解决方案。
某些实施方案提供了一种柔性管体，所述柔性管体具有适当的冲击保护，同时与已知装置相比重量较轻。
在下文中，将参考附图进一步描述本发明的实施方案，其中：
图1示出了柔性管体；
图2示出了立管组件；
图3示出了包括磨损层和增强层的柔性管体的纵向截面；
图4示出了图3的增强层的示例；
图5示出了图3的增强层的另一示例；
图6示出了图3的增强层的另一示例；
图7示出了图3的增强层的另一示例；
图8示出了图3的增强层的另一示例；
图9示出了图3的增强层的另一示例；
图10示出了图3的增强层的另一示例；
图11示出了图3的磨损层的另一示例；和
图12示出了图3的磨损层的另一示例。
在各图中，相同的附图标记指代相同的部件。
在整个说明书中，将参考柔性管。将理解的是，柔性管是管体的一部分和一个或多个端部配件的组件，管体的相应端部在每个端部配件中终止。图1示出了管体100如何根据实施方案由形成承压导管的层状材料的组合形成。尽管在图1中示出了一些特定的层，但是应当理解，管体可广泛地适用于包括由多种可能的材料制成的两层或更多层的同轴结构。例如，管体可以由聚合物层、金属层、复合物层或不同材料的组合形成。还应注意，示出的层厚度仅出于说明目的。如本文所用，术语“复合物”用于广义地指由两种或更多种不同材料形成的材料。
如图1所示，管体包括任选的最内胎体层101。所述胎体提供互锁构造，所述互锁构造可用作最内层，以完全或部分地防止内部压力护套102由于管道减压、外部压力和拉伸铠装压力和机械破碎载荷而塌陷。胎体层通常是金属层，例如由不锈钢形成的金属层。胎体层也可以由复合物、聚合物或其他材料或材料的组合形成。将理解的是，某些实施方案适用于“光滑膛”操作(即，没有胎体层)以及这样的“粗糙膛”应用(具有胎体层)。
内部压力护套102充当流体保持层并且包括确保内部流体完整性的聚合物层。应当理解，该层本身可以包括多个子层。应当理解，当利用任选的胎体层时，内部压力护套通常被本领域技术人员称为阻挡层。在没有这样的胎体的操作中(所谓的光滑膛操作)，内部压力护套可以被称为衬里。
任选的压力铠装层103是增加柔性管对内部和外部压力以及机械破碎载荷的抵抗力的结构层。该层还在结构上支撑内部压力护套，并且通常可以由缠绕具有接近90°的捻角的线材的互锁构造形成。压力铠装层通常是金属层，例如由碳钢形成的金属层。压力铠装层也可以由复合物(任选地结合或不结合到周围层102、104)、聚合物或其他材料或材料的组合形成。
柔性管体还包括任选的第一拉伸铠装层105和任选的第二拉伸铠装层106。每个拉伸铠装层用于承受拉伸载荷和内部压力。拉伸铠装层通常由位于内层上并沿管的长度以大约10°至55°的捻角螺旋缠绕的多个金属线材(用于赋予该层强度)形成。拉伸铠装层通常成对地反向缠绕。拉伸铠装层通常是金属层，例如由碳钢形成的金属层。拉伸铠装层也可以由复合物、聚合物或其他材料或材料的组合形成。
所示的柔性管体还包括任选的带层104，其帮助容纳(contain)下面的层并且在某种程度上防止相邻层之间的磨损。带层可以是金属、聚合物或复合物、或材料的组合。
柔性管体通常还包括任选的绝缘层107和外护套108，外护套108包括聚合物层，所述聚合物层用于保护管免受海水和其他外部环境的渗透、腐蚀、磨损和机械损坏。
每个柔性管包括管体100的至少一部分(有时称为段或部)以及位于柔性管的至少一端处的端部配件。端部配件提供了在柔性管体和连接器之间形成过渡的机械装置。例如图1中所示的不同管层以在柔性管和连接件之间传递载荷的方式终止于端部配件中。
图2示出了适于将诸如油和/或气和/或水的生产流体从海底位置201输送到浮式设施的立管组件200。例如，在图2中，海底位置201包括海底流线。柔性流线205包括全部或部分地搁置在海床204上或埋在海床下并用于静态应用的柔性管。浮式设施可以由平台和/或浮标或如图2所示的船200提供。立管组件200被设置为柔性立管，也就是说，柔性管203将船连接到海床装置。柔性管可以在柔性管体的段中并与端部配件连接。
应当理解，如本领域技术人员所公知的，存在多种类型的立管。实施方案可与任一类型的立管一起使用，例如自由悬浮(自由的、悬链式立管)、某种程度上约束的立管(浮标、链)、完全约束的立管或被封闭在管(I或J管)中。
图2还示出了柔性管的部分如何可以用作流线205或跨接线(jumper)。
图3示出了一种用于从海底位置输送生产流体的柔性管的柔性管体300。具体地，图3示出了柔性管体300的壁沿其纵轴的截面。
柔性管体300包括内护套层102，用于将流体保持在柔性管体300的膛内。柔性管体300还包括设置在内护套层102的径向外侧的外护套层108。
以类似于已知的柔性管体100的方式，柔性管体300除了内护套层和外护套层之外还包括多个层。在该示例中，柔性管体300包括在内护套层102的径向内侧的胎体层101。柔性管体300还包括在内护套层102和外护套层108之间的压力铠装层103以及第一拉伸铠装层105和第二拉伸铠装层106。柔性管体300还包括带层104，其用于帮助容纳下面的层并且在某种程度上防止相邻层之间的磨损。在压力铠装层103和拉伸铠装层105之间，在两个拉伸铠装层105、106之间以及在径向最外侧的拉伸铠装层106和外护套层108之间设置这样的带层。此处提到的每个层都是任选的、已知的柔性管层，并且可以呈现为多种管变体。
柔性管体300还包括设置在外护套层108的径向外侧的磨损层160。磨损层适合于保护外护套层108免受磨损损坏。
在该示例中，磨损层160是挤出聚合物层。它是聚酰胺(PA-12)材料(例如Evonikgrade Vestamid LX9020)层。在组装剩余的管层之后(下面将讨论增强层150在柔性管体上的组装)，将磨损层160直接挤出到增强层上。
在该示例中，选择用于磨损层160的材料，使得磨损层充当牺牲层。即，选择磨损层的材料，使得磨损层的耐磨性小于下面的增强层150的耐磨性。用于磨损层的PA-12的选择与用于外护套层108的材料的选择相匹配，从而确保在这两层中的每一层中都具有协同的弹性响应，同时磨损层160被设置为允许其由于与例如海床上的岩石相互作用而至少部分磨损。增强层150独立地充当抗冲击层，并且本身不需要任何显著的耐磨性，因为磨损层160保护它免受磨损。
在该示例中，密封磨损层160以防止流体经过磨损层到达增强层150。通过已知类型的机械压接来施加密封，所述机械压接在密封环/垫圈、挤出聚合物磨损层160和柔性管的端部连接件处的至少一个部件之间形成。当磨损层被密封时，可以设置排气路径和/或阀以防止渗透气体的聚集并控制其释放。从EP1125079B1和/或US9546751B2中已知这样的排气系统。
柔性管体300还包括设置在外护套层108与磨损层160之间的增强层150。增强层适合于保护外护套层108免受冲击损坏。增强层150被配置为例如在岩石海床或立管触地位置或碰撞区域或管道交叉区域或浮力元件上的接触表面或掉落或被卡在管上的锚冲击后帮助维持外护套层108的完整性。
增强层包括多根长丝180(如图4至12所示)。并非所有的长丝180都在附图中被标记以帮助清楚。在下面的示例中，所述多根长丝选自长丝条/股和/或纤维长丝和/或粗纱和/或编结物(braids)和/或带。在该示例中，所述多根长丝包括芳族聚酰胺纤维。
所述多根长丝可包括芳族聚酰胺纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、聚合物纤维(例如，拉伸的聚酯或聚丙烯)、金属或碳长丝或长丝股中的至少一种。或者，所述多根长丝可以包括金属条，例如不锈钢。
合适地，金属条的厚度与宽度之比为至少1:5。更合适地，金属条的厚度与宽度之比为至少1:20，或更合适地为至少1:100，例如1:1000。在其他示例中，所述多根长丝可以包括上面列出的不同长丝的组合。
在该示例中，增强层包括编织的长丝结构。即，所述多根长丝180以经纬构造排列。在图中仅示出了经丝。
所述多根长丝嵌入在基质材料中。基质材料可以选自下列：热塑性聚合物，包括聚乙烯，聚丙烯，聚酰胺，热塑性弹性体(包括聚酯、共聚酯如Dupont
Figure GDA0003654699040000071
)，聚苯硫醚(PPS)，聚氯乙烯，聚卤代烯烃例如PVC、PVDF、PTFE，或这些的混合物。
图4至11示出了图3的增强层150的示例(每个仅与磨损层160、增强层150和外护套层108一起示出；此外，在图的下方，管的径向内侧层将与外护套108相邻)。在这些示例中，增强层150包括一个或多个增强带绕组。在该示例中，编织所述多根长丝以形成增强带。然后将编织的长丝任选地嵌入基质材料中。一些增强纤维材料可能需要免受周围环境影响的保护，例如，玻璃纤维与水接触时会遭受损坏，因此随着时间的推移强度降低。合适地，基质材料的使用可以保证纤维保持在增强层150中的适当位置，以对外护套108提供保护。
在以下示例中，增强带螺旋地缠绕在外护套层上。增强带以与管体的纵向轴线成接近90°的捻角螺旋缠绕。合适地，捻角可以在45°与90°之间。更合适地，捻角可以在50°与85°之间。
在图4的示例中，绕组为以80°缠绕的单个增强带的连续绕组。增强层150布置成在需要冲击和/或磨损保护的柔性管体的长度上提供外护套层108的基本上100％的覆盖。即，在所述相邻的增强带绕组之间基本上没有间隙。在该示例中，这是通过缠绕带使得相邻的绕组彼此邻接而实现的。因此，在所述相邻的增强带绕组之间没有重叠。
图5示出了增强层150的另一示例。该示例具有与图4的示例相对应的一些特征。然而，在该示例中，相邻的增强带绕组被布置为在层内重叠。即，每个绕组被布置为与前一个绕组重叠。
在相邻的增强带绕组之间可以存在10-90％重叠。即，第一绕组(绕柔性管的圆周缠绕)将使得基本上10-90％其外部区域被连续绕组覆盖(当绕柔性管的圆周缠绕时)。更合适地，在相邻的增强带绕组之间存在基本上30-60％重叠。在该示例中，在相邻绕组之间有大约50％重叠。重叠帮助确保增强层在使用期间(在该期间，带层可以相对彼此移动)在所需区域中提供外护套层108的完全覆盖。
图6示出了增强层150的另一示例。该示例包括两个不同类型的增强带，它们交替地缠绕以形成增强层。这些带以与图5的示例相同的方式重叠。在该示例中，第一增强带190包括如关于先前示例所描述的长丝。在该示例中，第二增强带195不包括长丝。
在另一示例中，两个增强带也可以都包括长丝。在这样的示例中，第一带和第二带可以包括不同的长丝和/或不同的长丝构造和/或不同的长丝密度和/或不同的基质材料。不同带的组合使设计者可以选择性地平衡成本和/或特定应用所需的冲击防护程度。
可以选择每个带的性质以提供附加(complimentary)性质以整体改善增强层150的性能(在维持外护套层108的完整性方面)。例如，一个带可以具有较高的弹性，而一个带可以较硬。在另一示例中，两个增强带可以是相同类型。
图7示出了增强层150的另一示例。在该示例中，增强层150包括两个或更多个子层。在该示例中，有三个子层1501-3。在该示例中，每个子层1501-3包括增强带绕组。以类似于图4所示的方式，在每个子层中相邻绕组之间没有重叠。在该示例中，用于每个子层的增强带是相同的。
在该示例中，子层被布置为使得在相邻子层的相邻绕组之间存在重叠。在相邻子层的相邻绕组之间可以有10-90％重叠，这里为50％重叠。即，第一子层的绕组(绕柔性管体的圆周)将与相邻子层的相邻绕组(当绕柔性管体的圆周缠绕时)重叠，使得第一子层的绕组的外部区域的50％被覆盖。在该示例中，相邻的子层在相同的周向方向以基本上相同的捻角绕柔性管体缠绕，但是彼此偏置，使得它们的绕组重叠。在增强带的相邻子层的相邻绕组之间可以合适地有基本上30-60％重叠。在该示例中，在相邻子层的相邻绕组之间有大约50％重叠。重叠帮助确保增强层在使用期间在所需区域中提供外护套层108的完全覆盖。将理解的是，带的连续缠绕之间的小间隙为该层提供了一些增加的柔韧度，但是减小了随后的(外)子层的有效百分比重叠。
图8示出了增强层150的另一示例。图8的增强层150包括两个子层1501,2。与图5和6示例类似的方式，每个子层内的相邻绕组重叠。与图7示例类似的方式，相邻子层的相邻绕组重叠。在该示例中，用于每个子层的增强带是相同的。
图9示出了增强层150的另一示例。该示例具有与图8的示例相对应的一些特征。然而，在该示例中，用于每个子层的增强带是不同的。即，增强层150包括第一子层和第二子层，第一子层包括第一增强带的绕组，第二子层包括第二增强带的绕组。在该示例中，用于第一子层1501和第二子层1502的增强带分别对应于第二增强带195和第一增强带190。然而，选择用于每一层的带可能会以上述相同的方式不同。可以选择用于每个子层的带的性质以提供附加性质以整体改善增强层150的性能。例如，一个带可以具有较高的弹性，而一个带可以较硬。
图10示出了增强层150的另一示例。在该示例中，增强层包括图6和7的增强层的组合。即，增强层包括四个子层1501-4。径向内子层1504包括两个不同类型的增强带，它们交替地缠绕以形成子层1504。子层1504的第一增强带包括关于前述示例描述的长丝。子层1504的第二增强带不包括长丝。子层1504的带以与前述示例中讨论的相同的方式重叠。内子层1504径向向外的三个子层1501-3包括增强带绕组。以类似于图4所示的方式，在每个子层中的相邻绕组之间没有重叠。在该示例中，用于每个子层1501-3的增强带是相同的。子层1501-3被布置为使得在相邻子层的相邻绕组之间存在重叠。在相邻子层的相邻绕组之间可以有10-90％重叠，这里为50％重叠。
在所有上述示例中，结合外护套层108的增强层150能够承受至少等于5kJ能量的冲击而不损失外护套层108的完整性。更合适地，结合外护套层108的增强层150能够承受至少等于9.5kJ能量的冲击而不损失外护套层108的完整性。更合适地，结合外护套层108的增强层150能够承受至少等于19kJ能量的冲击而不损失外护套层108的完整性。更合适地，结合外护套层108的增强层150能够承受至少等于28.5kJ能量的冲击而不损失外护套层108的完整性。更合适地，结合外护套层108的增强层150能够承受至少等于38kJ能量的冲击而不损失外护套层108的完整性。
测试期间可以使用本领域已知的合适方法来模拟冲击能量。例如，可以使用在环境温度下从0.098m的高度落下的质量为5200kg的锤模拟5kJ的冲击能量，其中样品由最小500mm深的沙支撑。落下具有60mm宽度的冲击面和半径至6mm的边缘的4865kg质量的锤可以允许模拟来自拖网板鞋的冲击。将4865kg锤从0.2m、0.4m、0.6m或0.8m落下将分别模拟大约9.5kJ、19kJ、28.5kJ和38.0kJ的冲击能量。
在所有上述示例中，受增强层150保护的外护套层108能够通过根据EN 744标准的冲击测试(塑料管道和管道系统-热塑性塑料管-通过全天候方法的耐外部冲击的测试方法)。添加磨损层160进一步以小幅度提高了抗冲击性，尽管这不是该层的目的。
通过配置柔性管以使得柔性管体对应于以上示例中的任何一个，提供了一种保护用于从海底位置运输生产流体的柔性管免受外护套完整性破坏冲击损坏的方法。
可以对如上所述的详细布置进行各种改进。例如，柔性管可包括在外护套层的径向内侧的任何合适的层。特别地，带层104可以是任选的(通常或在特定层之间)，或者在柔性管体的层之间可以有任意数目的带层104。柔性管体的层之间可以有任选的绝缘层。
磨损层160可以是相对薄的耐磨材料套筒。合适地，磨损层可以是聚酰胺或聚酯。合适地，磨损层可以是共聚酯，或柔化的(flexibilised)聚丙烯。合适地，磨损层可以由聚合物材料例如具有已知的良好耐磨性的DuPont Hytrel、或低成本聚合物如聚丙烯或聚乙烯制成。这样的材料可以用共聚物或试剂增强或混合以改善聚合物的性质(例如使摩擦系数减小到接近于0，或减小聚合物的弯曲刚度)。合适地，磨损层的厚度可以是大约0.5至20mm。当磨损层连接到柔性管体的端部配件时，预见使用相对薄的耐磨材料套筒是有用的，从而限制了磨损层和柔性管体的下层之间的轴向移动。
管体的一种特别合适的配置具有相同材料的磨损层和增强层基质。例如，具有Hytrel的磨损层和包括具有编织芳族聚酰胺纤维的Hytrel基质的增强层。这允许将磨损层和增强层接合(粘结)的可能性。与其他材料相比，这还允许增强层具有改善的耐磨性。
磨损层160可以包括带的绕组。图11示出了具有与图10的示例相对应的特征的示例，然而，磨损层160包括带的绕组。在该示例中，磨损层的绕组被配置成与增强层的相邻绕组重叠。磨损层的绕组与增强层的相邻绕组之间可以存在基本上60-100％重叠。用于磨损层的带的材料可以包括先前提到的作为挤出层的那些材料，其中添加不太合适挤出的材料，例如聚氨酯-这些聚合物呈现用于磨损层的良好性质，特别是具有较高肖氏D硬度(根据测试标准ASTM D2240)的那些，其可以提供优异的耐磨性，但也以薄带形式保持足够的柔性以卷绕在管周围。可以根据层所需的刚度来选择肖氏硬度。这将取决于一些因素，例如该层的直径是相对较小还是较大，这会影响所需的弯曲半径和刚度，以及是否要求磨损层本身具有相对好的耐磨性。例如，对于较小直径、高弯曲半径、高柔性管层，要求高于15的肖氏A硬度，在这种情况下，较硬、刚度较大的材料将抵抗太多弯曲，而对于较大直径的管，高于50的肖氏D则更好，这种情况下，弯曲成紧密半径(tight radius)的问题较少关注。合适地，在可能的情况下，优选使用肖氏D硬度为60或以上的聚氨酯。
磨损层160可以包括两个或更多个子层。图12示出了其中磨损层160包括两个子层1601,2的示例。在该示例中，每个子层1601,2包括带的绕组。在该示例中，以类似于增强层的子层的方式，磨损层的相邻绕组可以被配置成重叠，例如重叠10-90％。
在另一示例中，一个或多个子层可包括带的绕组，并且一个或多个子层可包括根据本文公开的任何其他磨损层的磨损层。
在另一示例中，磨损层160的子层可以包括最里面的相对软的材料层和最外面的耐磨层。对于当管之间的相对移动和接触危险较大时的情况，这种配置可以帮助降低磨损率。内部较软层可以包括聚氨酯或热塑性弹性体或硅酮橡胶。外层可以由纤维增强复合材料、钢带绕组或聚四氟乙烯(PTFE)或其他合适的聚合物浸渍的带的绕组制成。
增强层可以粘结到磨损层和/或外护套层。例如，增强层可以通过层的聚合物组分的固结(熔融和共混)粘结，或者通过任何合适的粘合剂或树脂(例如环氧树脂)粘结，所述粘合剂或树脂可以在缠绕层之后固化。
增强层可以包括编织或编结结构。即，与螺旋缠绕相反，增强层的带可以围绕外护套层编织或编结。例如，增强层可包括经纬构造，其中经和纬各对应于一个或多个增强带。或者，增强层可以包括使用编结机器编结到外护套上的多个增强带。
所述多根长丝可以以不同的方式编织和/或包括编结结构和/或绞股结构和/或针织结构(作用类似于链甲铠装)。这些结构的关键特征是纤维是交叉的或交织的，从而提供一种结构，该结构有效地充当抵御撞击物体的屏障，从而保护外护套层108。
通过所描述的增强层，纤维是连续的且交缠的，并提供改进的抗点冲击载荷性能。
增强层150(或其至少一个子层)可以在需要增强层保护的所需管体长度上印刷到外护套层108的表面上。
增强带可由聚合物和增强长丝制成，例如芳族聚酰胺增强纤维和热塑性弹性体纤维(例如Hytrel)。这些增强带也可以任选地在缠绕到管之前、缠绕到管期间或缠绕到管之后进行固结。
增强层的基质材料还可以包括离散的橡胶相(例如热弹性聚合物)，其可以通过共混或共聚合掺入以改善抗冲击性。
在另一个示例中，所述多根长丝可以附接到支撑材料，用于将长丝支撑在其上，例如如上所述的聚合物材料。长丝可以通过粘合剂附接。
增强带的一个或多个子层可以是复合物层，包括前述的一种或多种复合材料。
在上述示例中，子层是未粘结的。然而，可以使用任何合适的粘合剂将一个或多个子层粘结到相邻的子层，或者在缠绕到管之前、缠绕到管道期间或缠绕到管之后进行固结。
所述增强层的至少两个子层可以相对于所述柔性管体的轴线以大致相反的螺旋角螺旋地缠绕。
增强层可以是具有热塑性基质的复合物层。或，增强层可以是具有热固性基质(例如包括环氧材料)的复合物层。在这种情况下，该层可以作为离散的缠绕带施加到管体上。这将帮助确保管体的柔性。或者，增强层可以包括夹在两个热固性基质层之间的织物带层。
柔性管体还可以包括位于外护套层108与磨损层160之间的流体检测系统。流体检测系统可以包括低功率电破裂检测系统或纤维光学破裂检测系统。破裂检测系统可以与/不与增强层一体化。
柔性管体还可以包括排气系统，用于从所述外护套层和所述磨损层之间排出气体。排气系统可以包括阀构件，所述阀构件结合到柔性管的端部配件中。替代地(或额外地)，排气系统可包括安装在增强层内的至少一个通道，以提供路径，流体可沿着该路径行进至阀构件，通过阀构件，流体可以受控的方式被释放至周围环境。
通过上述布置，增强层被配置成像“防弹背心”一样起作用，以避免或减少损坏外护套层的可能性。此外，它本身还被磨损层保护以免受磨损损坏，因此，这两层可协同工作以保护管。
增强层内包括长丝使得增强构件能够吸收冲击能量，而不使柔性管过度变硬。
上述配置为增强层提供了在多个轴上的强度，这帮助确保提供抗冲击性，而不管冲击的条件(例如，接触冲击危险冲击柔性管体的方向)如何。
对于本领域的技术人员来说将清楚的是，关于上述任何实施方案所描述的特征可以在不同实施方案之间互换地应用。上述实施方案是说明本发明的各个特征的示例。特别地，本文公开的磨损层的任何示例可以与本文公开的任何增强层结合提供。
在本说明书的整个描述和权利要求中，词语“包含”和“含有”及其变体是指“包括但不限于”，并且它们不旨在(并且不)排除其他部分、添加物、组分、整数或步骤。在本说明书的整个描述和权利要求中，单数涵盖复数，除非上下文另有要求。特别地，在使用不定冠词的情况下，除非上下文另有要求，说明对象应被理解为既考虑复数又考虑单数。
结合本发明的特定方面、实施方案或实例描述的特征、整数、特性、化合物、化学部分或组应被理解为适用于本文所述的任何其它方面、实施方案或实例，除非与其不相容。本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤可以以任何组合方式组合，除了其中至少一些这样的特征和/或步骤相互排斥的组合。本发明不限于任何前述实施方案的细节。本发明延及本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的特征的任何新颖特征或任何新颖组合，或者延及如此公开的任何方法或过程的步骤的任何新颖步骤或任何新颖组合。
读者的注意力指向在与本申请相关的与本说明书同时或在本说明书之前提交的并与本说明书一起对公众审阅开放的所有论文和文献，并且所有这样的论文和文献的内容均通过引用并入本文。

Claims (24)

1.一种用于从海底位置输送生产流体的柔性管的柔性管体(300)，其包括：
内护套层(102)，用于将流体保持在柔性管体(300)的膛内；
外护套层(108)，设置在内护套层(102)的径向外侧；
压力铠装层(103)和至少一个拉伸铠装层(105、106)，其每一个均位于内护套层(102)和外护套层(108)之间
磨损层(160)，设置在外护套层(108)的径向外侧，用于保护外护套层(108)免受磨损损坏；和
增强层(150)，设置在外护套层(108)和磨损层(160)之间，用于保护外护套层(108)免受冲击损坏，
其中，所述增强层(150)包括编织、编结、针织或其他方式交缠的多根长丝(180)，以及
其中所述多根长丝(180)嵌入在基质材料中。
2.根据权利要求1所述的柔性管体(300)，其中所述多根长丝(180)包括芳族聚酰胺纤维、玻璃纤维、玄武岩、拉伸的聚合物、金属或碳长丝(180)中的至少一种。
3.根据前述权利要求任一项所述的柔性管体(300)，其中所述多根长丝(180)以经纬构造排列。
4.根据前述权利要求任一项所述的柔性管体(300)，其中所述增强层(150)包括一个或多个增强带绕组。
5.根据权利要求4所述的柔性管体(300)，其中在所述相邻的增强带绕组之间存在基本上10-90％重叠。
6.根据权利要求4或5所述的柔性管体(300)，其中所述多根长丝(180)被绞合或编织或编结以形成所述增强带。
7.根据前述权利要求任一项所述的柔性管体(300)，其中所述增强层(150)包括两个或更多个子层(1501-3)。
8.根据权利要求7所述的柔性管体(300)，其中所述两个或更多个子层(1501-3)中的至少一个是复合物层。
9.根据权利要求7或8所述的柔性管体(300)，其中所述两个或更多个子层(1501-3)中的至少两个是未粘结的。
10.根据权利要求7至9任一项所述的柔性管体(300)，其中所述两个或更多个子层(1501-3)中的至少两个包括增强带绕组。
11.根据权利要求10所述的柔性管体(300)，其中所述至少两个子层(1501-3)相对于所述柔性管体(300)的轴线以大致相反的螺旋角螺旋地缠绕。
12.根据权利要求10或11所述的柔性管体(300)，其中在相邻子层(1501-3)的相邻绕组之间存在基本上10-90％重叠。
13.根据前述权利要求任一项所述的柔性管体(300)，其中所述增强层(150)在所述柔性管体(300)的长度上提供所述外护套层(108)的基本上100％覆盖。
14.根据前述权利要求任一项所述的柔性管体(300)，其中结合所述外护套层(108)的所述增强层(150)能够承受至少等于5kJ能量的冲击而不损失所述外护套层(108)的完整性。
15.根据前述权利要求任一项所述的柔性管体(300)，其中结合所述外护套层(108)的所述增强层(150)能够通过根据EN 744标准的冲击测试。
16.根据前述权利要求任一项所述的柔性管体(300)，其中所述增强层(150)粘结到所述磨损层(160)和/或所述外护套层(108)。
17.根据前述权利要求任一项所述的柔性管体(300)，其中所述磨损层(160)包括带的绕组或挤出聚合物层或外护套保护系统。
18.根据前述权利要求任一项所述的柔性管体(300)，其中所述磨损层(160)是密封的。
19.根据权利要求18所述的柔性管体(300)，其中所述柔性管体还包括位于所述外护套层(108)与所述磨损层(160)之间的流体检测系统。
20.根据权利要求19所述的柔性管体(300)，其中所述流体检测系统包括低功率电破裂检测系统或纤维光学破裂检测系统。
21.根据权利要求20所述的柔性管体(300)，其中所述破裂检测系统与所述增强层(150)是一体的。
22.根据前述权利要求任一项所述的柔性管体(300)，其中所述柔性管体(300)还包括排气系统，用于从所述外护套层(108)和所述磨损层(160)之间排出气体。
23.根据权利要求22所述的柔性管体(300)，其中所述排气系统包括阀构件，所述阀构件结合到所述柔性管的端部配件中。
24.一种保护用于从海底位置输送生产流体的柔性管免受外护套完整性破裂冲击损坏的方法，所述方法包括：
配置所述柔性管，使得柔性管体(300)为根据权利要求1至23任一项所述的柔性管体(300)。
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