CN114729714A - 端部接头设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于柔性管的端部接头(400)。该端部接头包括窗口(410)和腔(402)，该腔设置在该窗口的径向向内的该端部接头中并且被配置成与该柔性管的环形物流体连通，其中该腔(402)的至少一部分经由该窗口从该端部接头的外部可见。该端部接头进一步包括设置在该腔内或与该腔流体连通的可溶解性或可分散性材料。

Description

端部接头设备和方法

本发明涉及一种端部接头和方法。具体地但非唯一地，本发明涉及一种用于柔性管的端部接头，以及检测包括端部接头的柔性管中的溢流事件的方法。

传统上，柔性管用于将采出液诸如油和/或气和/或水从一个位置输送到另一个位置。柔性管具体地用于将海底位置(其可以是深海)连接到海平面位置。管可具有通常高达约0.6米的内径(例如，直径可在0.05m至高达0.6m的范围内)。柔性管通常形成为柔性管主体和一个或多个端部接头的组件。管主体通常形成为层状材料的组合，该层状材料的组合形成承压导管。管结构允许大的挠曲，而不会引起会在其寿命期间损害管的功能的弯曲应力。管主体通常被构建为包括聚合物层和/或金属层和/或复合材料层的组合结构。例如，管主体可包括聚合物层和金属层，或聚合物层和复合材料层，或聚合物层、金属层和复合材料层。

API推荐做法17B为用于陆上、海底和海洋应用的柔性管和柔性管系统的设计、分析、制造、测试、安装和操作提供指导。

标题为“Specification for Unbonded Flexible Pipe”的API规范17J定义了安全的、在尺寸和功能上可互换的柔性管的技术要求，这些柔性管被设计和制造成统一的标准和准则。

柔性管的端部接头可用于将柔性管主体的区段连接在一起或用于将其连接到终端设备，诸如刚性海底结构或浮动设施。因此，在其他不同用途中，柔性管可用于提供用于将流体从海底流动管线输送到浮动结构的立管组件。在这种立管组件中，柔性管的第一区段可连接到柔性管的一个或多个另外的区段。柔性管的每个区段包括至少一个端部接头。图2示出了适用于将采出液诸如油和/或气和/或水从海底位置201输送到浮动设施202的立管组件200。

图3中示出了已知端部接头组件300的横截面。端部接头300包括端部接头主体301，该端部接头主体包括沿其长度延伸的内部孔302。端部接头主体由钢或其他此类刚性材料制成。在端部接头主体301的第一端部处限定了开口区域303，柔性管主体100的区段的端部位于该开口区域中并且然后终止该开口区域。端部接头主体301的另一端部处为连接器304。这在端部接头主体上形成为基本上盘状的扩口区域。连接器可直接连接到柔性管主体的相邻区段的另一个端部接头主体的匹配连接器。这可使用螺栓或一些其他形式的固定机构来完成。在此类配置中，端部接头将位于背对背配置中。另选地，连接器304可连接到浮动或固定结构，诸如船、平台或其他此类结构。将各层柔性管主体引入至端部接头组件，切割成适当的长度，并且与端部接头的特定部分密封地接合。

众所周知，为柔性管主体的端部提供端部接头存在相关联的许多不同问题。端部接头必须确保良好的紧固和良好的密封两者。需要用端部接头的孔来密封柔性管主体的孔。当多层柔性管主体的各种特定层终止时出现特定问题。柔性管主体可以包含具有非常不同材料特性的层，例如单个聚合物层和/或互锁金属层。在端部接头中，这些层中的每一层的终止都会带来特性问题。例如，柔性管主体通常包括流体保持层(称为阻挡层或衬里)，该流体保持层通常形成为聚合物护套或压力护套。此类层作为主流体保持层操作。为了防止由输送流体的压力引起的此类层的破裂，互锁线层(称为压力铠装层)通常位于流体保持层的径向外侧。如果压力铠装层未沿其长度得到支撑，则流体保持层或其他此类下层的部分可能在压力下破裂并导致终端结构失效。

柔性管主体的层可以经历各种应力，并且有时可以发生对层或多个层的损坏。在一些情况下，这可以导致柔性管的环形物的流体溢流。例如，外部密封层的破裂可以允许海水进入环形物，或者流体保持层的失效可以允许输送流体(例如，油或气)进入环形物。

已知使用各种专用传感器等来监测柔性管是否发生溢流事件。感测设备可以包含在柔性管主体和/或端部接头装置内。此类感测设备可能是昂贵的并且难以维护。

提供不需要专用传感器的溢流检测系统将是有用的。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于柔性管的端部接头，该端部接头包括：

窗口；

腔，所述腔设置在所述窗口的径向向内的所述端部接头中并且被配置成与所述柔性管的环形物流体连通，其中所述腔的至少一部分经由所述窗口从所述端部接头的外部可见；和

可溶解性或可分散性材料，所述可溶解性或可分散性材料设置在所述腔内或与所述腔流体连通。

合适地，可溶解性或可分散性材料被配置成在与液体介质接触时溶解或分散在液体介质中，使得液体介质能够通过经由窗口检查腔来检测。

合适地，可溶解性或可分散性材料是染料。

合适地，可溶解性或可分散性材料是反射波长为1nm至1mm的辐射的物质。

合适地，可溶解性或可分散性材料是在1nm至10μm的波长的入射辐射下发荧光的物质。

合适地，可溶解性或可分散性材料设置在至少一个基底上。

合适地，端部接头进一步包括设置在腔中的壳体，并且在壳体中容纳可溶解性或可分散性材料。

合适地，壳体包括设置在窗口与可溶解性或可分散性材料之间的盖，以防止通过窗口观察容纳在壳体中的可溶解性或可分散性材料。

合适地，壳体被配置成允许液体流动通过该壳体。

合适地，腔包括径向外部部分和径向内部部分，并且其中壳体设置在该径向内部部分中，使得该径向外部部分经由窗口可见。

合适地，壳体被配置成允许液体从径向内部部分流动到径向外部部分。

合适地，窗口安装在窗口环绕件中。

合适地，窗口环绕件与端部接头成一体。

合适地，窗口环绕件设置在端部接头的主体中。

合适地，端部接头进一步包括端部接头的护套与窗口环绕件之间的密封件。

合适地，窗口保留在扣环所环绕的窗口环绕件中。这是有利的，因为可以从窗口环绕件移除扣环，从而允许从窗口环绕件移除窗口。这对于更换、修复或清洁窗口是有益的。

根据本发明的第二方面，提供了一种调整用于柔性管的端部接头的方法，使得该端部接头包括：

窗口；

腔，所述腔设置在所述窗口的径向向内的所述端部接头中并且被配置成与所述柔性管的环形物流体连通，其中所述腔的至少一部分经由所述窗口从所述端部接头的外部可见；和

可溶解性或可分散性材料，所述可溶解性或可分散性材料设置在所述腔内或与所述腔流体连通。

应当理解，用于柔性管的端部接头可以适用于包括本文关于本发明的第一方面描述的任何特征。

根据本发明的第三方面，提供了一种检测包括端部接头的柔性管中的溢流事件的方法，该方法包括：

通过设置在所述腔的径向外侧的窗口观察所述柔性管的所述端部接头中的腔，其中所述腔与所述柔性管的环形物流体连通；

确定通过所述窗口观察的所述腔的颜色，并且确定所述腔的所述颜色是否对应于设置在所述腔内或与所述腔流体连通的可溶解性或可分散性材料的颜色；以及

如果腔的颜色对应于可溶解性或可分散性材料的颜色，则确定已发生溢流事件。

合适地，观察腔包括经由窗口获得腔的图像。

合适地，使用远程操作的车辆远程观察窗口。

合适地，方法进一步包括通过窗口引导波长为1nm至1mm或1nm至10μm的辐射。

应当理解，可以使用具有本文关于本发明的第一方面描述的任何特征的设备来执行检测包括端部接头的柔性管中的溢流事件的方法。

与先前已知的布置相比，本发明的某些实施方案提供了较为容易地检测柔性管中的溢流事件的方法。

与先前检测系统相比，本发明的某些实施方案提供了溢流检测系统低成本的优点。

本发明的某些实施方案提供了至少在柔性管安装之前，溢流检测系统易于更换的优点。

下文参考附图进一步描述本发明的实施方案，其中：

图1示出了柔性管主体；

图2示出了立管组件；

图3示出了根据现有技术的端部接头；

图4示出了端部接头的一部分的截面图；

图5示出了端部接头的区段的分解图；

图6a示出了在溢流事件之前的端部接头的一部分；

图6b示出了在溢流事件之后的端部接头的一部分；

图7示出了端部接头的一部分的放大截面图；

图8a示出了在其上设置可溶解性或可分散性材料的示例性基底；

图8b示出了在其上设置可溶解性或可分散性材料的另一示例性基底；

图9a示出了包括窗口的端部接头的截面图；

图9b示出了包括窗口和另一窗口的端部接头的截面图；

图10示出了检测柔性管中的溢流事件的方法；

图11示出了在端部接头中使用的替代窗口组件；并且

图12示出了图11的窗口组件的分解截面图。

在附图中，类似的附图标号指代类似的部件。

在整个说明书中，将参考柔性管。应当理解，柔性管是管主体的一部分和一个或多个端部接头的组件，管主体的相应端部终止于所述一个或多个端部接头的每个端部接头中。图1示出了如何根据由形成承压导管的层状材料的组合的实施方案形成管主体100。尽管图1中示出了多个特定层，但应当理解，管主体广泛地适用于包括由多种可能的材料制成的两个或更多个层的同轴结构。例如，管主体可由聚合物层、金属层、复合材料层或不同材料的组合形成。还应当注意，层厚度仅为了进行示意性的说明而示出。如本文所用，术语“复合材料”用于广义地指由两种或更多种不同材料形成的材料，例如由基质材料和增强纤维形成的材料。

如图1所示，管主体包括任选的最内侧胎体层101。胎体提供可用作最内层的互锁构造，以完全或部分地防止内部压力护套102由于管减压、外部压力以及拉伸铠装压力和机械断裂载荷而塌缩。胎体层通常为例如由不锈钢形成的金属层。胎体层也可由复合材料、聚合物、或其他材料、或材料的组合形成。应当理解，某些实施方案适用于“平滑孔”操作(即，不具有胎体层)以及此类“粗糙孔”应用(具有胎体层)。

内部压力护套102用作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，该层本身可包括多个子层。应当理解，当使用任选的胎体层时，内部压力护套通常被本领域的技术人员称为阻挡层。在没有此类胎体的操作(所谓的光滑孔操作)中，内部压力护套可被称为衬里。

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断裂载荷的阻力的结构层。该层还在结构上支撑内部压力护套，并且通常可由以接近90°的布设角度卷绕的线材的互锁构造形成。压力铠装层通常为例如由碳钢形成的金属层。压力铠装层也可由复合材料、聚合物、或其他材料、或材料的组合形成。

柔性管主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维持拉伸载荷和内部压力。拉伸铠装层通常由多个线形成(以赋予所述层强度)，所述多个线位于内层上方并且以通常介于约10°至55°之间的布设角度沿管的长度螺旋卷绕。拉伸铠装层通常成对反向卷绕。拉伸铠装层通常为例如由碳钢形成的金属层。拉伸铠装层也可由复合材料、聚合物、或其他材料、或材料的组合形成。

所示的柔性管主体还包括任选的带材层104，所述任选的带材层有助于包含下面的层并且在某种程度上防止相邻层之间的磨损。带材层可为聚合物或复合材料或材料的组合。

柔性管主体通常还包括任选的绝缘层107和外部护套108，该外部护套包括用于保护管免受海水和其他外部环境的渗透、腐蚀、磨损和机械损坏的聚合物层。

每个柔性管包括至少一个部分(有时称为管主体100的区段或节段)，以及位于柔性管的至少一个端部处的端部接头。端部接头提供在柔性管主体与连接器之间形成过渡部的机械装置。例如，如图1所示的不同管层终止于端部接头中，使得在柔性管与连接器之间传递载荷。

图2示出了适用于将采出液诸如油和/或气和/或水从海底位置201输送到浮动设施的立管组件200。例如，在图2中，海底位置201包括海底流动管线。柔性流动管线205包括全部或部分搁置在海床204上或掩埋在海床下面并用于静态应用的柔性管。浮动设施可以由平台和/或浮标或如图2所示的船202提供。立管组件200以柔性立管的形式提供，即，将船连接到海床设施的柔性管203。柔性管可位于柔性管主体的具有连接端部接头的区段中。

应当理解，存在不同类型的立管，如本领域的技术人员所熟知。实施方案可与任何类型的立管一起使用，诸如自由悬浮的立管(自由悬链线立管)、在一定程度上受限的立管(浮标、链条)、完全受限的立管或封闭在管(I管或J管)中。

图4、图5和图7示出了端部接头400的一部分。端部接头400可以是柔性管的一部分，该柔性管包括具有联接到柔性管主体的端部接头的柔性管主体。端部接头400可以被配置成终止柔性管主体的层，如本领域已知的并且上文关于图3所描述的。

端部接头400包括窗口410和腔402。腔402设置于窗口的径向内侧并且被配置成与柔性管的环形物流体连通。柔性管的环形物是限定在内层(例如，内部压力护套)与柔性管的最外层(例如，外部护套)之间的区域。

在此示例中，流体通道450限定在端部接头的外部套管452与端部接头的护套405之间。流体通道450将柔性管的环形物流体地联接到腔402。也就是说，来自柔性管的环形物的流体可以经由柔性管主体的拉伸铠装线之间的间隙到达流体通道450。来自环形物的流体可以围绕外部套管452的端部区域传递以进入通道450。

任选地，流体通道450还可以在端部接头护套405的颈部区域中穿过另一腔464，这可以允许通过超声扫描检测通道中的流体(并且因此检测溢流事件)。此类超声溢流检测是本领域已知的，并且为了简洁起见将不详细描述。

在此示例中，流体通道450经由至少一个单向阀460流体地联接到腔402。在此示例中，两个单向阀将流体通道联接到腔402。单向阀460被配置成允许流体从流体通道450流动到腔402。

窗口410适当地设置在端部接头400的外表面区域418上并且设置在腔402的径向外侧。窗口410使得能够从端部接头400的外部进行腔402的视觉检查。适当地，窗口是透明的。

窗口410可以安装在窗口环绕件430中。窗口环绕件430可以包括围绕窗口410的凸缘432和从凸缘432径向向内延伸的主体434。凸缘432和主体434可以是一体形成的，或者可以经由任何合适的方式，例如经由螺栓联接在一起。窗口410和窗口环绕件430被适当地配置成例如承受约300巴的压力。例如，窗口可以具有20mm至75mm，并且优选地至少30mm的厚度，以提供足够的强度来承受海底压力。

窗口410可以以任何合适的方式安装在窗口环绕件430中。在此示例中，窗口和窗口环绕件是英国供应商Visilume Ltd的

Sight Window，并且包括玻璃窗口周围的金属环。

端部接头护套405包括外表面418中的凹部456，该凹部被配置成收纳窗口环绕件430的凸缘432。凹部456从腔402的径向外部部分403b径向向外设置。凹部456的横截面面积大于腔402的径向外部部分403b的横截面积。

腔402的径向外部部分403b被配置成收纳窗口环绕件430的主体434。适当地，窗口环绕件430的主体434的尺寸和形状被设定成对应于腔402的径向外部部分403b的大小和形状。以此方式，窗口环绕件430的主体434可以抵靠端部接头的护套405进行密封。在此示例中，端部接头400包括设置在窗口环绕件430与端部接头护套405之间的两个O形环密封件462。

窗口支撑表面438围绕腔402的径向外部部分403b限定。在此示例中，窗口支撑表面438是环形支撑表面，该环形支撑表面围绕腔402的径向外部部分403b并且限定凹部456的底部。

窗口环绕件430的凸缘432可以被支撑并联接到窗口支撑表面438，从而将窗口410和窗口环绕件430联接到端部接头护套405。在此示例中，窗口环绕件430经由延伸穿过凸缘432并进入支撑表面438的多个螺栓458联接到端部接头护套405。在其他示例中，窗口环绕件430可以以任何其他合适的方式联接，或者可以与端部接头护套405成一体。

测试端口470可以设置在端部接头护套405中，以允许测试窗口环绕件430与端部接头护套405之间的密封件的完整性。在此示例中，测试端口470从端部接头护套405的外表面418延伸到两个O形环密封件462之间的空间。可以在压力下将流体供应到测试端口470以测试O形环密封件462的完整性。

在窗口410在端部接头400中处于适当位置的情况下，可以经由窗口410观察腔402。

可溶解性或可分散性材料可以设置在腔402内。在其他示例中，可溶解性或可分散性材料可以设置成与腔402流体连通(例如，在流体地联接到腔402的端部接头400的区域中)。

在与液体介质接触时，例如水，可溶解性或可分散性材料被配置成溶解或分散在液体介质中。以此方式，腔402中的液体介质可以通过窗口410检查腔402来检测。

在一个示例中，可溶解性或可分散性材料可以是染料。染料可以被配置成溶解或分散在液体介质中，从而改变液体介质的颜色，使得其可见。以此方式，通过窗口410对腔402进行视觉检查，有可能检测腔402中液体的存在。

腔402中液体的存在可以指示柔性管中的溢流事件。例如，在外部护套失效的情况下，围绕柔性管的液体介质(例如，海水)可以通过外部护套进入柔性管的环形物。由于环形物与腔402流体连通，因此海水也将进入腔。设置在腔402内或与腔402流体连通的可溶解性或可分散性材料一旦与海水接触将溶解或分散在海水中。在可溶解性或可分散性材料是染料的情况下，染料将使海水着色，使得通过窗口410观察腔，海水在腔402中可见。

图6a和图6b示出了在溢流事件之前和之后的窗口410和腔402。如图6a所示，在溢流事件之前，腔402不包含任何液体介质。如图6b所示，在溢流事件之后，腔402包含液体介质601，该液体介质已被设置在腔内或与该腔流体连通的染料着色。

再次参考图4、图5和图7，在此示例中，端部接头400进一步包括设置在腔402内的壳体404。壳体404被配置成容纳壳体中的可溶解性或可分散性材料。

壳体404被配置成允许液体流动穿过该壳体，使得液体介质可以与设置在腔402内的可溶解性或可分散性材料接触。在此示例中，壳体404包括多个孔或通风孔406，每个孔或通风孔被配置成允许液体流入和流出壳体404。

通过将可溶解性或可分散性材料设置在壳体404内，可溶解性或可分散性材料可以被容纳或保持在适当位置，直到腔被液体介质溢流。此外，外壳404可以被配置成在发生溢流事件之前防止通过窗口观察可溶解性或可分散性材料。这可有助于防止对溢流事件的不正确或错误检测。

在此示例中，壳体404包括在壳体径向外部部分上的盖408。壳体404还包括从盖408径向向内延伸的壳体主体409。盖408设置在窗口与容纳在壳体404内的可溶解性或可分散性材料之间。以此方式，盖408防止从容纳在壳体404的主体409中的可溶解性或可分散性材料的窗口观察。因此，可溶解性或可分散性材料的颜色可以被盖408遮挡，直到其已经溶解或分散在进入腔402的液体介质中。

盖408可以适当地被着色为不同于可溶解性或可分散性材料的颜色。例如，盖408可以是白色的，而可溶解性或可分散性材料可以具有不同于白色的颜色，例如黄色。以此方式，如果观察到的颜色是白色，则当通过窗口410观察腔402时，这可以指示尚未发生溢流事件。另一方面，如果白色盖通过窗口不可见，则这可以指示液体存在于腔402中，并且因此已发生溢流事件。应当理解，盖408的颜色不限于白色，并且可以是与可溶解性或可分散性材料的颜色不同的任何颜色。

在此示例中，腔402包括径向内部部分403a和径向外部部分403b。径向内部部分403a与径向外部部分403b连续且与其流体连通。

如图5最佳所示，腔402的径向内部部分403a的横截面积可以小于径向外部部分403b的横截面积。支撑表面420位于径向内部部分403a与径向外部部分403b之间，并且围绕腔402的径向内部部分403a的开口。在此示例中，径向外部部分403b具有圆形横截面，并且支撑表面420的形状为环形。

在此示例中，壳体404的主体409设置在腔402的径向内部部分403a中。以此方式，腔402的径向外部部分403b通过窗口410可见，而径向内部部分403a基本上被壳体404遮挡。

壳体404的外部部分可以被配置成与支撑表面420联接。例如，壳体404的外部部分可以用螺栓或螺钉固定或粘合或以其他方式联接到支撑表面420。在此示例中，壳体404的盖408是外部部分，并且经由螺栓联接到支撑表面420。壳体主体409从盖408径向向内延伸到腔402的径向内部部分403a中。

壳体主体409的尺寸和形状可适当地被设定成与腔402的径向内部部分403a的大小和形状相对应。在此示例中，壳体主体409基本上是圆柱形的，并且直径基本上等于或略微小于腔402的径向内部部分403a的直径。

壳体404被配置成允许液体从腔402的径向内部部分403a流动到腔402的径向外部部分403b。在此示例中，壳体404包括延伸穿过其中的中心孔412。中心孔412提供径向内部部分403a与径向外部部分403b之间的流体流动路径。换句话说，径向内部部分403a和径向外部部分403b经由壳体的中心孔412流体地联接。

壳体404可以由金属、陶瓷、复合材料或聚合物形成，例如低合金或不锈钢或镍合金625，或PET、聚酰胺或PTFE、碳纤维增强聚合物、玻璃纤维/环氧树脂复合材料等。在一个示例中，壳体可以由网孔形成，例如金属或聚合物网孔。网孔可以被配置成在壳体中保持可溶解性或可分散性材料，直到溶解或分散在可以通过网孔进入壳体404的液体介质中。另选地，壳体可以基本上是袋或可溶解材料，例如PVA，其本身在与水接触时溶解，然后释放其内容物，该内容物在这种情况下是染料。

尽管在上述示例中，可溶解性或可分散性材料是染料，但是在其他示例中，可溶解性或可分散性材料可包括可以溶解或分散到液体介质中以指示腔402中存在液体的不同材料。例如，可溶解性或可分散性材料可以是反射波长为1nm至1mm的辐射的物质。以此方式，可溶解或分散性材料可以反射UV光谱、可见光谱、红外光谱和微波光谱中的辐射。例如，可溶解性或可分散性材料可包括罗丹明WT染料(可从美国罗得岛有机染料和颜料有限责任公司购得)、玻璃微球、玻璃或碳的纳米颗粒，或钙、钠、钛或铜的盐晶体。当通过窗口410检查腔402时，可以使用合适的检测器来检测来自可溶解性或可分散性材料的反射辐射。

在另一示例中，可溶解性或可分散性材料可以是被配置成在1nm至10μm的波长的入射辐射下发荧光的物质。也就是说，可溶解性或可分散性材料可以是被配置成在入射辐射下，通常在UV光谱或可见光谱中发荧光的物质。例如，可溶解性或可分散性材料可包括Orcoacid荧光素染料或荧光OrcoSolve染料(可从美国罗德岛有机染料和颜料有限责任公司购得)。

当观察腔402时，可以将合适波长的入射辐射通过窗口410引导到腔402中。如果液体介质存在于腔402中，利用溶解或分散于腔中的可溶解性或可分散性材料，则腔402将在入射辐射下发荧光，从而指示存在液体介质，并且因此指示存在溢流事件。

图8a和图8b示出了可溶解性或可分散性材料可如何保留在壳体404中的两个示例。在这些示例中的每个示例中，可溶解性或可分散性材料设置在基底上。设置在基底上的具有可溶解性或可分散性材料的一个或多个基底可以定位在腔402内或在与腔402的流体连通内，例如在壳体404内部。

图8a示出了基底800的示例的横截面。染料基底800包括中心层802。中心层802夹置在颜料层804与背衬层806之间。

在此示例中，颜料层804包括涂层和颜料。颜料可以包括可溶解性或可分散性材料。颜料层804的涂层可以设置在中心层上，并且然后可以将颜料设置在涂层上以形成颜料层804。以此方式，颜料设置在基底800的外表面上，使得颜料可以接触溢流事件中的液体，以便溶解或分散在液体中。

中心层802可以包括膜。例如，中心层802可以是聚酯膜。在此示例中，中心层是晶体透明聚酯膜。

涂层可以是化学品，该化学品化学处理中心层802以促进颜料粘合。以此方式，颜料可以作为颜料层804粘合到中心层802。

例如，颜料可以是水溶性染料或食用色素。在此示例中，颜料是E102、酒石黄(钠盐衍生物)。染料可以通过与水接触来活化。染料溶解或分散到水中，并对水进行着色。在此示例中，染料使水着色为黄色。染料能够适当地溶于淡水和盐水中。

背衬层806设置在中心层802上。背衬层806位于中心层802与颜料层804的相对侧。在此示例中，背衬层806是在衬里与中心层802之间具有自粘合剂膜的可剥离衬里。可以移除衬里以将基底412粘合到表面，例如壳体404或腔402的内表面。

图8b示出了替代基底810的横截面。在此示例中，连接层808夹置在第一中心层802a与第二中心层802b之间。

在第一中心层802a与连接层808的相对侧上是第一颜料层804a。同样，在第二中心层802b的与连接层808的相对侧上是第二颜料层804b。中心层802和颜料层804可以与上述那些类似地配置，并且因此，为了简洁起见，将不再详细地描述。

连接层808可以是例如双面粘合层。连接层808将第一中心层802a和第二中心层802b联接在一起。以此方式，在基底810的前表面和后表面两者上提供颜料。因此，提供更大的颜料表面积，以用于接触和溶解或分散到液体介质中。

应当理解，尽管在以上示例中，染料设置在基底上，但是在其他示例中，本文所描述的任何其他可溶解性或可分散性材料也可以设置在合适的基底上。

窗口404、腔402和可溶解性或可分散性材料一起形成视觉溢流检测系统。视觉溢流检测系统可以与超声溢流检测系统组合使用，或代替该超声溢流检测系统使用。例如，在无法在超声溢流检测系统中进行超声检测的情况下，可以替代地使用视觉溢流检测系统。在替代方案中，端部接头可以仅包含视觉溢流检测系统且无超声溢流检测系统。作为另一替代方案，应理解，染料可以远离腔402设置或容纳，但与腔402流体连通，或者位于端部接头的另一区域中的另一合适的腔中，或在柔性管主体中(结合到管主体层中，例如包含在牺牲管层中，该牺牲管层本身包含能够溶于与溶剂介质接触的材料以便原位释放染料，然后将染料通过溶剂介质传送到腔402；有关此类管主体层的更多信息，请参见EP3003715B1)。

现在转向图11和图12，示出了替代窗口组件1400。窗口组件1400包括窗口环绕件1430，其形状为环形。窗口环绕件1430具有与先前实施方案中的窗口环绕件430相同的径向外部形状。因此，腔402的径向外部部分403b被配置成收纳窗口环绕件1430的主体1434，并且外表面418中的凹部456被配置成收纳窗口环绕件1430的凸缘1432。以此方式，窗口组件1400可以直接更换先前实施方案的窗口环绕件430和窗口410。替代窗口环绕件1430与先前实施方案的窗口环绕件430之间的常见或类似特征用前一个‘1’表示。为简洁起见，本文仅描述了差异。

窗口环绕件1430具有沿窗口环绕件轴线延伸的开口1433。开口1433的直径在窗口环绕件1430的下表面处或朝向该下表面最小，该下表面在使用中的腔402内部。这提供了开口1433中的下肩部1435。开口1433的直径在窗口环绕件1430的顶表面处最大。这提供了窗口环绕件1430的顶表面上的圆形凹部1431。开口1433具有在下肩部1435与圆形凹部1431之间的恒定直径。

窗口组件1400还具有窗口1410。窗口1410是圆柱形的，其直径基本上等于或小于下肩部1435与圆形凹部1431之间的开口1433的直径。在此示例中，窗口1410的高度大于下肩部1435与圆形凹部1431的轴向内表面之间的距离。然而，窗口1410的高度可以与下肩部1435和圆形凹部1431的轴向内表面之间的距离基本相同。窗口1410是透明的或半透明的，并且优选地由玻璃或另一透光、透明的陶瓷或结晶矿物材料制造。

密封垫圈1411位于窗口1410的顶表面上或可位于窗口1410的顶表面上，并且密封垫圈1411位于窗口1410的底表面上或可位于窗口1410的底表面上。每个密封垫圈1411的外径与窗口1410的直径基本相同。在此示例中，每个密封垫圈1411的内径与窗口环绕件1430的开口1433的直径基本相同。密封垫圈1433可以例如经由粘合剂附接到窗口1410，或者可以在窗口组件1400的组装期间位于窗口1410上。

窗口衬垫1413位于窗口1410的圆周表面上或可位于窗口1410的圆周表面上。密封衬垫1413的高度小于或等于窗口1410的高度。密封衬垫1413可以例如经由粘合剂附接到窗口1410，或者可以在窗口组件1400的组装期间位于窗口1410上。

窗口组件1400还具有扣环1440。扣环1440的外径小于圆形凹部1431的内径。扣环1440的内径小于窗口1410的直径。扣环1440的内径与下肩部1435和圆形凹部1431之间的开口1433的内径基本相同。任选地，在扣环1440的底表面的内边缘上，存在提供保持肩部1442的步骤。保持肩部1442的外径与下肩部1435和圆形凹部1431之间的开口1433的直径相同或大于该直径。

现在描述窗口组件1400的组件。窗口1410插入到窗口环绕件1430中的开口1433中，使得密封垫圈1411中的一个密封垫圈位于窗口1410的下表面与下肩部1435的上表面之间，并且窗口衬垫1413位于窗口1410的圆周表面与开口1433的径向内表面之间。窗口1410的外径和窗口衬垫1410的厚度使得衬垫被压缩，以在窗口1410与窗口环绕件1430之间创建流体密封。扣环1440组装到圆形凹部1431中，使得第二密封垫圈1411位于保持肩部1442的上表面与窗口1410的顶表面之间。扣环1440经由多个螺栓1441固定到窗口环绕件1430。替代地，如果窗口1410的高度与下肩部1435和圆形凹部1431的轴向内表面之间的距离基本相同，则扣环1440上不存在保持肩部1442。在这种情况下，第二密封垫圈1411位于扣环1440的下表面与窗口1410的上表面之间。

密封垫圈1411和窗口衬垫1413防止流体在窗口环绕件1430与窗口1410之间流动，并且防止流体在扣环1440与窗口1410之间流动。以此方式，窗口组件1400被流体地密封。

当窗口组件安装到端部接头405中时，如在先前实施方案中通过窗口1410观察腔402。

窗口组件1400在先前实施方案的窗口组件方面是有利的，因为窗口1410不融合到窗口环绕件1430，并且因此制造成本较低，并且组件较简单。此外，窗口组件1400是有利的，因为可以从窗口环绕件1430移除窗口1410。这允许更容易地更换、修复或清洁窗口1410。

如图9a所示，视觉溢流检测系统902可以设置在端部接头900的端部接头护套956中。任选地，超声溢流检测系统964可以设置在与视觉溢流检测系统902相邻的端部接头900的颈部区域中。

如本领域已知的，柔性管主体的每个层在端部接头900中终止。端部接头900的外部套管定位在外部护套下方，使得流体通道450可以与柔性管主体的环形物流体连通。

如图9b所示，端部接头900可以包括多个视觉溢流检测系统902。在此示例中，端部接头900包括围绕端部接头900的圆周等距间隔开的视觉溢流检测系统902。适当地，端部接头900可以包括围绕端部接头900的圆周等距间隔开的三个视觉溢流检测系统902。这可以有益于确保溢流检测系统中的一个溢流检测系统始终可接入，例如如果其他溢流检测系统搁置在海底上或掩埋在海底下。在其他示例中，例如，端部接头900可以包括至少一个溢流检测系统902，或者适当地至少三个溢流检测系统902。

图10示出了检测柔性管中的溢流事件的方法1000。在步骤1001处，通过窗口410观察腔402，该窗口设置于腔402的径向外侧。

可以手动观察腔402，例如由潜水员潜入端部接头并通过窗口(在浅水中)观察。另选地，远程操作的车辆(ROV)可以部署到端部接头，并且可以通过窗口410观察腔402，(例如使用适当的相机或其他图像捕获设备)。ROV可以被配置成在通过窗口410观察腔402之前，例如使用水射流来清洁窗口410。

在可溶解性或可分散性材料反射可见光谱外的辐射的情况下，可以使用适当的检测器，例如UV或红外相机，以通过窗口410观察腔402。类似地，在可溶解性或可分散性材料是在入射辐射下发荧光的材料的情况下，该观察可以包括通过窗口410向腔402提供适当波长的入射辐射。

方法1000进一步包括在步骤1002处确定通过窗口观察的腔402的颜色。腔402的颜色可由潜水员、ROV或远程位置的用户通过分析ROV捕获的图像来确定。

在步骤1003处，确定通过窗口410观察的腔402的颜色是否对应于设置在腔402内或与其流体连通的可溶解性或可分散性材料的颜色。例如，在已知可溶解性或可分散性材料是黄色的情况下，则确定腔是否呈黄色。类似地，如果已知可溶解性或可分散性材料在UV光谱中的入射辐射下发荧光，则确定可溶解性或可分散性材料是否在UV光谱中的入射辐射下发荧光。

在步骤1004处，如果确定腔402的颜色对应于可溶解性或可分散性材料的颜色，则确定液体介质存在于腔中并且因此发生溢流事件。如果确定已发生溢流事件，则可采取动作来停用柔性管或设定用于管的预期腐蚀的时间限制。然后可以根据需要回收柔性管。

在步骤1005处，如果确定腔402的颜色不对应于可溶解性或可分散性材料的颜色，则确定腔402中不存在液体介质并且尚未发生溢流事件。

应当理解，方法1000可以使用本文所描述的视觉检测设备的任何变化来执行。

对如上所述的详细布置的各种修改是可能的。例如，尽管上文将腔和窗口描述为具有大致圆形横截面，但是它们可以形成为具有任何合适形状的横截面。例如，腔和窗口可以具有卵形、椭圆形、正方形、矩形、六边形或任何其他规则或不规则多边形横截面。

端部接头可以另外包括在窗口区域中的端部接头的外表面上形成的一个或多个附接元件或手柄元件。附接元件或手柄元件可以被配置成使得ROV能够可释放地联接到端部接头，以有助于通过窗口对腔进行图像捕获。类似地，潜水员在通过窗口观察腔时，可以抓住附接元件或手柄元件以保持稳定性。

端部接头可以进一步包括窗口区域中的跟踪系统或视觉指示器(例如闪烁光)，以有助于窗口在端部接头上的位置。

窗口可以由UV可穿透材料形成，以允许入射UV辐射进入腔或从腔发射。

现有的标准端部接头可以适于包括视觉溢流检测系统。例如，腔可以通过钻孔或蚀刻形成在端部接头主体中。可溶解性或可分散性材料可以设置在腔内(任选地在壳体内)，并且然后窗口可以定位在腔上方并且用多个螺栓固定到位置。

上述系统提供了不需要任何专业感测设备的高性价比的溢流检测系统。

上述溢流检测系统不需要任何电气部件，与已知系统相比，安装和维护更容易。

通过在端部接头中提供溢流检测系统，柔性管主体的强度不受损害。

本文所描述的溢流检测系统的示例减少了不正确的溢流检测的机会，因为腔将不显示颜色，除非腔中存在液体。

上述布置允许对柔性管主体中的泄漏的早期检测，这允许在管发生灾难性失效之前采取适当的动作。

对于本领域的技术人员将显而易见的是，相对于上述实施方案中的任一个所描述的特征结构可在不同实施方案之间互换应用。上述实施方案是用于示出本发明的各种特征结构的示例。

在本说明书的整个具体实施方式和权利要求书中，词语“包含”和“含有”以及它们的变型意指“包括但不限于”，并且它们并非旨在(并且不)排除其他部分、添加剂、部件、整体或步骤。在本说明书的整个具体实施方式和权利要求书中，除非上下文另有要求，否则单数涵盖复数。具体地，在使用不定冠词的情况下，除非上下文另有要求，否则说明书应理解为考虑了复数和单数。

结合本发明的特定方面、实施方案或示例描述的特征结构、整体、特性、化合物、化学部分或基团应被理解为适用于本文描述的任何其他方面、实施方案或示例，除非与其不相容。本说明书(包括任何所附权利要求、说明书摘要和附图)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任何组合来组合，除了此类特征和/或步骤中的至少一些是互相排斥的组合。本发明不限于任何前述实施方案的细节。本发明延伸到本说明书(包括任何所附权利要求、说明书摘要和附图)中公开的特征结构的任何新颖的特征结构或任何新颖的组合，或延伸到如此公开的任何方法或过程的步骤的任何新颖的步骤或任何新颖的组合。

读者的注意力涉及与本说明书同时或在本说明书之前结合本专利申请提交的并且公开了对本说明书的公共检查的所有论文和文档，并且所有这些论文和文档的内容以引用方式并入本文。

Claims (21)

1.一种用于柔性管的端部接头，所述端部接头包括：

窗口；

腔，所述腔设置在所述窗口的径向向内的所述端部接头中并且被配置成与所述柔性管的环形物流体连通，其中所述腔的至少一部分经由所述窗口从所述端部接头的外部可见；和

可溶解性或可分散性材料，所述可溶解性或可分散性材料设置在所述腔内或与所述腔流体连通。

2.根据权利要求1所述的端部接头，其中所述可溶解性或可分散性材料被配置成在与液体介质接触时溶解或分散在液体介质中，使得所述液体介质能够通过经由所述窗口检查所述腔来检测。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的端部接头，其中所述可溶解性或可分散性材料是染料。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的端部接头，其中所述可溶解性或可分散性材料是反射波长为1nm至1mm的辐射的物质。

5.根据任一前述权利要求所述的端部接头，其中所述可溶解性或可分散性材料是在1nm至10μm的波长的入射辐射下发荧光的物质。

6.根据任一前述权利要求所述的端部接头，其中所述可溶解性或可分散性材料设置在至少一个基底上。

7.根据权利要求2至5中任一项所述的端部接头，其中所述端部接头进一步包括设置在所述腔中的壳体，并且在所述壳体中容纳所述可溶解性或可分散性材料。

8.根据权利要求7所述的端部接头，其中所述壳体包括设置在所述窗口与所述可溶解性或可分散性材料之间的盖，以防止通过所述窗口观察容纳在所述壳体中的所述可溶解性或可分散性材料。

9.根据权利要求7或8所述的端部接头，其中所述壳体被配置成允许液体流动通过所述壳体。

10.根据任一前述权利要求所述的端部接头，其中所述腔包括径向外部部分和径向内部部分，并且其中所述壳体设置在所述径向内部部分中，使得所述径向外部部分经由所述窗口可见。

11.根据权利要求10所述的端部接头，其中所述壳体被配置成允许液体从所述径向内部部分流动到所述径向外部部分。

12.根据任一前述权利要求所述的端部接头，其中所述窗口安装在窗口环绕件中。

13.根据权利要求12所述的端部接头，其中所述窗口环绕件与所述端部接头成一体。

14.根据权利要求12所述的端部接头，其中所述窗口环绕件设置在所述端部接头的主体中。

15.根据权利要求14所述的端部接头，所述端部接头进一步包括密封件，所述密封件位于所述端部接头的护套与所述窗口环绕件之间。

16.根据权利要求12至15中任一项所述的端部接头，其中所述窗口被保留在由扣环环绕的所述窗口环绕件中。

17.调整用于柔性管的端部接头，使得所述端部接头包括：

窗口；

腔，所述腔设置在所述窗口的径向向内的所述端部接头中并且被配置成与所述柔性管的环形物流体连通，其中所述腔的至少一部分经由所述窗口从所述端部接头的外部可见；和

可溶解性或可分散性材料，所述可溶解性或可分散性材料设置在所述腔内或与所述腔流体连通。

18.一种检测包括端部接头的柔性管中的溢流事件的方法，所述方法包括：

通过设置在所述腔的径向外侧的窗口观察所述柔性管的所述端部接头中的腔，其中所述腔与所述柔性管的环形物流体连通；

确定通过所述窗口观察的所述腔的颜色，并且确定所述腔的所述颜色是否对应于设置在所述腔内或与所述腔流体连通的可溶解性或可分散性材料的颜色；以及

如果所述腔的所述颜色对应于所述可溶解性或可分散性材料的所述颜色，则确定已发生溢流事件。

19.根据权利要求18所述的方法，其中观察所述腔包括经由所述窗口获得所述腔的图像。

20.根据权利要求18或19所述的方法，其中使用远程操作的车辆远程观察所述窗口。

21.根据权利要求18至20中任一项所述的方法，其中所述方法进一步包括通过所述窗口引导波长为1nm至1mm或1nm至10μm的辐射。

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