JPH05500102A - 内蔵された発熱手段を含む可撓性管状導管 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 内蔵された発熱手段を含む可撓性管状導管本発明は、内蔵された発熱手段を含む 可撓性管状導管に関し、さらに詳しくは、導管の出口の流体の温度を、周囲環境 が比較的冷たい場合の不可避な温度変化に逆らって導管の入口の温度とほぼ等し い温度に維持しなければならないような、或いは、導管の入口と出口の間で輸送 される流体の温度降下を比較的小さい値に制限しなければならないような、液体 および／又はガス状の流体を輸送するための可撓性管状導管に関する。

本発明による導管の使用の例として、海底（沖合）の石油生産施設等の生産施設 において炭化水素を輸送するために用いられる可撓性管状導管や、導管を耐えず 加熱したり、或いは、例えば、輸送の停止によって輸送されてきた流体が凍結し てしまった後に輸送を再開するため輸送されてきた流体を再加熱する必要がある 北極地域等において炭化水素を輸送する導管を挙げることができる。

もちろん、本発明の趣旨による可撓性導管は炭化水素の輸送に限定されず、油性 製品のような多かれ少なかれ高い温度に維持されなければならない天然製品のよ うな種々の製品の輸送に使用することができ、本発明による導管は又、例えば、 精製工業、さらに一般的には化学工業におけるサンプル採取用の導管のような他 の分野でも使用することができる。

本発明による可撓性管状導管は、保護用の外側可撓性管状シースと、一群の補則 補強材と、内側可撓管又は内側可撓性管状シースと、適当な場合には中間可撓性 管状シースと、電源に接続さね、ジュール効果によって熱を発生し、導管の長さ に亘もて配置された導電性ワイヤの形態の発熱手段とを含む。

エラストマー材料のような絶縁構造物中に埋哄された導電体、或いは、導管の邑 さに沿って配置された被覆された金属製導電体を使用した可撓性管状導管が既に 知られている。

知られた解決法は、高い機械的特性を必要としない長さの短い導管については比 較的満足のいく結果を与えるけれども、とりわけ１０００ｍを越える長さの長い 導管によって高い圧力で、および／又は深い場所で炭化水素のような流体を輸送 するのにはとりわけ適さない。

このため、導管は、とりわけ、引っ張り、圧壊、輸送される流体の内部圧力に抵 抗する高い機械的特性を特に有していなければならない。−さらに、知られた発 熱手段を含む導管に見られるエラストマー材料中に埋設された、或いは被覆され た導電体は、金属断面が比較的小さく、放散することのできる熱の流れが制限さ ね、又、輸送される流体への熱の分配および伝達が悪いことに伴って導管が比較 的高い温度で作動するという欠点を有する。

出願人の会社は、かかる導管で輸送される流体を加熱する装置を作ることを既に 提案しており、仏間特許ＰＲ−Ａ−２４２３７０７において、導管の引っ張りに 抵抗する骨組みを構成する金属ワイヤの間に中空ケースの形態の金属製形材に被 覆された発熱ワイヤを内蔵した導管を説明した。

しかしながら、優れた機械的特性を有する発熱手段を備えた導管を作ることを可 能にするこの解決法には、得られる発熱量が、特に導電体の表面の熱分配能が小 さいことによって比較的制限されるという欠点がある。各々の部分の最大の長さ は比較的小さく、実際には、１０００ｍに制限され、特別な中空形材の製造およ び配置は、無視できない形で可撓性管状導管の製造費を増大させる。

本発明の目的は、加圧流体の輸送等に使用することができる可撓性管状導管であ って、導管の長さに亘って配置された導電性ワイヤの形態のジュール効果による 発熱手段を含み、知られた解決法に比べて、輸送される流体に、導管のまわりに 、さらに多量の均一に分配された熱量を伝達することができる可撓性管状導管を 提供し、導管の各部分の接続部以外の中間的な電気接点のない連続した長さのは るかに長い導管を提供することである。

本発明による可撓性管状導管は、本質的には、少なくとも１つの層に配置された 複数の導電性ワイヤを含み、該層において、前記導電性ワイヤが互いに平行に配 置され、導管の軸線のまわりに螺旋状に巻かれており１、前記導電性ワイヤが、 互いに接触しておらず、各々が表面接触によって下に位置する管状シースに載る ことを特徴とする。

かくして、本発明のよれば、少なくとも１つの発熱層、さらに正確には、後で説 明するように、成る横方向の遊びをもって並置され、下に位置するシースと接触 し、従って、可撓性導管内を輸送される流体の方向に多量の熱を消散する表面を 有する導電性ワイヤで構成された発熱部分を作ることができる。

熱消散表面を増大させるために、導電性ワイヤの各々は、好ましくは被覆されて いない、有利には断面が中実で形状が円形でない、例えば、卵形の、或いは楕円 形の、或いは、偏平な、又は、多角形の、特に断面が平らな長方形の金属製形材 であるのが有利である。

各層の導電性ワイヤは、シースの向かい合った面の間に簡単に配置することがで き、それらの面の間で、各層の導電性ワイヤは、所定位置に置かれるか、或いは 、他の例として、向かい合ったシースの面の少なくとも一方に形成された対応す る断面の溝に収容されている。

このような構成によって、とりわけ、円形断面、或いは、円形断面に近い断面の ワイヤを使用しながら、下に位置する層の方に高い温度を伝える表面を作ること が可能になる。

導電性ワイヤはその一方の端が電源に接続され、適当な場合には、両方の端が電 源に接続されており、その接続は、前記端に取り付けられた取付は部品を通過す る接続用導電体によって行われる。

直流電流で給電するの第１の使用法では、ただ１つの層からなる導電性ワイヤが 設けられる。このとき、複数の変形態様が可能である。

第１の実施態様では、導電性ワイヤの層は、同じ導電性材料で作られた同じ断面 をもつ２つのワイヤ部分に分割されており、これらの部分は、各々はぼ１８０゜ に亘って延びており、前記部分の各々の導電性ワイヤはそれぞれ並列に配置され へ前記部分の各々の導電性ワイヤは他方の部分の導電性ワイヤと直列に接続され ている。

前記部分のうち一方の部分のワイヤは、可撓性管状導管に沿って一方向に電流を 伝え、他方の部分のワイヤは電流を戻す役目をする。

異なる部分は、これらの異なる部分の導電性ワイヤの間に配置されたエラストマ ー又はプラストマー製のリングの形態等の絶縁体によって互いに分離されている のが有利であり、追加の絶縁リングを、同じ導電性部分の内部で導電体の間に配 置することができる。リングの代わりに、少なくとも隣接した部分の導電体と向 かい合った面に部分の端の導電性ワイヤの絶縁被覆を設けることができる。しか しながら、リングまたは絶縁被覆の数は、下に位置するシースと接触する導電性 ワイヤの全表面が、このシースの周囲の３０％、好ましくは５０％よりも大きい ように制限される。実際には、７０％よりも大きく９０％までの値を選択するの が有利である。

第２の実施態様では、並列に配置さね、同じ導電性材料でできた第１の部分のワ イヤと、並列に配置され、第２の導電性材料でできた第２の部分のワイヤとが設 けられる。

２つの部分の導電性ワイヤを構成する金属材料を適当に選択することによって、 導電性ワイヤを作るのに用いることができる材料を考慮して、発熱層の寸法形状 および給電特性を最良にすることができる。

出願人の会社は、全く同じ断面を有し、数ＮａおよびＮｂが各々の断面において 、 Ｎａ／Ｎｂ＝　（ａ／ｂ）　ｌ／２ という関係を満たすようなワイヤを使用するときに出力が最良になることを見出 した。ここで、ＰａおよびＰｂは２つの部分の導電性ワイヤを構成する材料の抵 抗値である。

本発明による導管の導電性金属ワイヤを作るのに使用できる材料として、炭素鋼 、ステンレス鋼、アルミニウム合金、銅、真鍮を挙げることができ、前に説明し たように、これらの材料は、異なる材料でできた部分を作るのに使用することが でき、炭素鋼とステンレス鋼、鋼とアルミニウム合金、アルニウム合金と真鍮、 真鍮と銅の組み合わせを考えることができることがわかる。

第３の実施態様では、層の全ての導電性ワイヤは同じ導電性材料でできており、 かつ並列に配置されており、電流は別の導電体を通って戻る。

第２の使用例では、２つの導電性ワイヤ層が設けらり、各々は導管の２つの可撓 性管状シースの間に置かれ、２つの層の各々は前に説明した構成を有し、２つの 層のうちの一方の層のワイヤが全て平行に組み立てらワヘ導管に沿って一方向に 電気を伝え、他方の層のワイヤが互いに並列に組み立てられ、第１の層のワイヤ に対しては直列に組み立てられて電気を戻す役目をするように作られてもよい。

導管の導電性ワイヤに三相交流電流を供給する場合には、１つの実施例では、た だ１つの導電性ワイヤの層は絶縁手段、特に、プラスチック製またはエラストマ ー製のリングによって分離された３つの部分に分割され、各々の部分の導電性ワ イヤは１つの相に対応して並列に配置されている。

本発明による層の導電性ワイヤは、特に可撓性に関して導管の機械的特性に影響 を及ぼさない任意の形状、例えば「ＳＺ」形状、すなわちワイヤの螺旋巻きの方 向が周期的に反転する形状に従って、或いは、有利には、導管の周囲で巻きが一 定のピッチで連続的に巻かれているような螺旋形状に従って導管の軸線のまわり に螺旋状に巻かれているのがよい。

導管が、補則補強材として、各々が導管の軸線に対して同じ巻き角度で導管のま わりに螺旋状に配置されたワイヤからなる導管の軸線に関して巻きの角度が反対 の２つの交差した層で形成された、引っ張りと内部の圧力の半径方向力に同時に 抵抗する織物を含む場合には、本発明による発熱ワイヤ層の各々を構成するワイ ヤは、好ましくは、前記織物の内側で、５５°よりも小さい巻き角度を有する連 続的な螺旋状に巻かれた内側シース上に置かね、この角度と５５°との差は例え ば２．３°くらいに小さくすることができる。

可撓性管状導管が、螺旋状に巻かれた圧縮強度用織物（圧力用ドーム）と、この ドームの外側に設けられた５５°よりも小さい巻き角度を有する引っ張り強度用 織物とを含む場合には、導電性ワイヤは、好ましくは、中間シースを差し挿んで 、圧力用ドームと引っ張り用織物との間に配置され、引っ張り用織物の巻き角度 よりも大きい巻き角度で連続した螺旋状に巻かれており、これらの巻き角度の差 は好ましくは少なくとも１０°に等しい。

いずれの場合にも、発熱層のワイヤの使用中の温度は比較的低いままであり、可 撓性導管の壁の内側部分の温度、従って、輸送される流体の温度よりもわずかに 高い温度に維持され、その差は通常１℃よりも小さい。

その結果、利点として、導電性ワイヤにジュール効果によってつくられる温度の 増大は、可撓性導管の壁にあるプラスチックシース又は管の材料の温度を過大に する危険をもたらさない。

さらに、本発明による可撓性導管のこの特徴によって、電流の強さおよび／又は 電位差といった電気的パラメータの測定から、温度上昇の過渡的な予備段階中も 含めて、輸送される流体の温度を非常に正確に且つ連続的に、絶えず測定するこ とが可能となる。

例えば、直流電流によって給電を行う特定の場合には、電位差は一定であり、電 流を測定することで、導電性ワイヤ層の抵抗値、従って、それ自身、ワイヤの実 際の温度の関数であるその導電性ワイヤの抵抗値を測定することができる。導電 性ワイヤの温度は輸送される流体の温度に絶えずほぼ等しいから、従って、電流 の測定値を輸送される流体の温度に直接換算することができる。かくして得られ る測定精度は１℃程度である。

本発明による可撓性管状シースについては、可撓性導管の在来の構造を構成する プラスチック或いはエラストマー材料製のシースおよび／又は追加のシースが本 発明を実施する環境では導電性ワイヤの層のところで電気絶縁性を確保するため に所定位置に置かむ、シースのうちの少なくとも１つは、漏れ止め性でなければ ならないことがわかる。

さらに、本発明によるシースについては、管状層が押出しによって在来の仕方で 所定位置に置かれるばかりでなく、バンド巻ぎ法等の任意の適当な方法によって 所定位置に置かれることができることがわかる。

本発明による可撓性管状導管は、その周囲に断熱構造を備え、ジュール効果によ って発生された熱を外部に逃さないようにするのが有利であり、この断熱構造は 、例えば出願人の会社が共同保持者である仏間特許Ｆ、Ｒ−Ａ−２５６３６８号 に説明されているタイプのものであるのがよい。

本発明をより良く理解することができるようにするため、種々の実施態様を添付 図面を参照して制限しない例として以下に説明する。

図１は、本発明による導管の構造の一部切取部分断面図である。　・−図２は、 本発明による発熱層の実施例を示す図である。

図３は、本発明による可撓性管状導管のもう１つの実施例の断面図て市る。

図４乃至図６は、本発明による発熱層の変形実施態様を示す図である。

図７は、２つの発熱層を有する本発明による導管のもう１つの構造を示す図１と 同様な図である。

図８は、２つの導電性ワイヤ層を有する発熱構造の実施例を示す図である。

図９および図１０は、本発明による可撓性管状導管の別の実施態様の図１および 図７と同様な図である。

図１には、沖合の油井の操業中に生産される特に炭化水素等の加圧流体の輸送に 使用することができる可撓性管状導管の例が示されている。

出願人の会社は、長年に亘って、引っ張り強度、圧壊強度、輸送される流体の内 部圧力に対する抵抗性等の高い機械的特性を有するかかる導管を生産し、販売し てきた。

図１に示した導管は「滑らかボアｊタイプのものであり、例えば、ポリアミド、 ポリエチレン、或いはＰＶＤＦのグループうちの１つの材料等のプラスチック材 料、或いは、エラストマー材料でできており、導管の保護用外側被覆を構成する 保護用の外側可撓性管状シース１と、各々が導管の軸線に対して同じ巻き角度で 導管のまわりに螺旋状に配置されたワイヤからなる導管の軸線に関して巻きの角 度が反対の２つの交差した層で形成された、引っ張りと内部の圧力の半径方向力 に同時に抵抗する引っ張り強度用織物２と、圧着された薄板の層の形態で図示さ れているが、実際には、導管の軸線に対して９０°に近い角度で螺旋状に巻かれ た圧着バンドまたは形材ワイヤでできた１つまたはそれ以上の層からなる圧縮強 度用織物３と、ポリアミド、′ポリエチレン、ＰＶＤＦ、或いはその他のポリマ ー等の熱可輩性材料でできた内側可撓管４とを含む。

有利には、外側可撓性管状ピース１は、断熱層、例えば、塩ビフオーム等の発泡 プラスチック材料でできており、この層は、好ましくは、緻密なプラスチック材 料でできた流体密の下に位置するシースと緻密なプラスチック材料でで門だこれ また流体密の可撓管９外側其覆用シースとによって挟まれている。

本発明によ熟ば、引っ張り強度用織物２と圧縮強度用織物３との間で、２つの可 撓性管状シニス６および７の間に−置かれた発熱層５が設けられへ２つの可撓性 料、或いは、押し出し又はバンドを巻くことによって必要な電気的絶縁性を与え る任意の材料で形成することができる。

発熱層５の１つの実施例が図２に示されている。

発熱層５は、図示した例では断面が長方形の、一定の遊びをもって並置され、絶 縁リング９．１０によって２つの半円形部分Ｓ１、Ｓ２に分割された複数の導電 性ワイヤ８からなり、絶縁リング９．１０は、実際には、導電性ワイヤと同じ断 面を有するのがよい。

導電性ワイヤの間には同じ断面を有する中間絶縁リングを置くことができる。

絶縁リング９．１０および中間リング１１．１２は、導電性ワイヤの太さに等し いか、或いは導電性ワイヤの太さよりもわずかに細い太さを有するのが好ましく 、導電性ワイヤと同じユニット幅を有するのがよい。絶縁リング９．１０および 中間リング１１．１２は、例えばポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン等 の種々の材料で作ることができる。

図面に矢印■で概略的に示したように、部分Ｓ１のワイヤは導管に沿って一方向 に電気を伝え、部分Ｓ２のワイヤはその反対方向に電気を伝える。

−例として、導管の内径が２０３印で、外側断熱材の厚さが２４ｍｍの場合には 、図［および図２に示すような導管に対して、導管１メートルにつき電流値２５ ０Ａ、電圧降下３９２ｍＶで、周囲環境（例えば１５℃の海水）と輸送される流 体（６５℃の原油）との間で５０℃の温度差が得られる。

この場合、６ｍｍＸ１．６ｍｍの平らな長方形断面を有し、巻き角度が５５°、 横方向平均遊びが５パーセントの６０本の炭素鋼製の導電性ワイヤ８が採用され 、引っ張り強度用織物２の２つの層を構成する鋼ワイヤの巻き角度は３５°であ る。

かくして、可撓管の一方の端を、例えば海面上のプラットホームにある電源に接 続することによって、或いは、導管の導電性ワイヤに接続されへ端部品に取り付 けられ、流体密の外部コネクタに接続された接続用導電体を備えた海中接続部に よって、電位差１９６０ボルトで給電を行うことにより、連続的な５０００ｍの 長さの導管において温度を維持することが可能になる。

直流電流で給電することにより、図１の実施例では、後で説明する図５又は図６ に示した発熱層の実施例を使用することも可能である。

図３は、圧着することができる１つ以上のピッチの小さい螺旋巻きから概してな り、可撓性導管の圧壊を防止し、ガスを含有する製品の輸送中急激に減圧が起こ った場合に輸送される製品による攻撃と関連して内破の危険から流体密の内側シ ースを保護するようになっている内側ケーシング１３と、内側可撓性管状シース ４７と、図１に関連して説明した断熱機能をもつシースと同様であるのがよい外 側可撓性管状シース１とを含む「粗いボア」構造の簡単化された変形実施例を示 す。

この実施例では、導電性ワイヤ１４はほぼ楕円形断面を有し、内側シースの周囲 に形成された溝の内部に収容されており、しかし、好ましくは、この内側シース には取り付けられていない。

この例では、導電性ワイヤ１４はまた、２つの半円形部分Ｓ１およびＳ２に置か ね、導電性ワイヤを挟み込むシース１および４１と関連した導電性ワイヤ１４の 配置の故に追加の絶縁リングは設けられていない。

図４は、三相交流電流で給電される発熱層の実施例を示し、この発熱層では、図 ２の例の導電性ワイヤ８、或いは図３の例の導電性ワイヤ１４と同じ断面、或い は適当な任意の断面を有する導電性ワイヤ１５が絶縁リング１６の群によって分 離された３つの部分Ｓ’ｌ、Ｓ’２、Ｓ”３に分配さねへ図示した実施例は、３ つの部分の導電性ワイヤの間に４本の絶縁リングを有し、前記部分の各々は三相 交流電流の１つの相に対応している。三相交流電流で給電するために、電流の戻 し手段を設ける必要はなく、平行に組み立てられた３つの部分Ｓ’ｌ、Ｓ’２、 Ｓ”３は、外部電源に接続される端とは反対側の端で互いに接続されている。

３つの部分の導電性ワイヤによって形成された層５は、図１０に示した可撓性構 造の内部に置かれることができる。この構造は「粗いボア」タイプのものであり 、図３の例で説明したような内側ケーシング１３と、ケーシング１３に載った流 体密の内側シース４゛′と、この内側シースの上に置かれた導電性ワイヤ層５と を含む。発熱層５は５５°の角度で互いに反対方向に巻かれた２層の織物２とは 中間層６によって分離され、織物２は、内部圧力と軸線方向力に対する可撓管の 抵抗を確保し、外側の保護は、好ましくは断熱層を備えた外側可撓性管状シース １によって行われる。

導管の内径を１５２ｍｍにし、外側シースの断熱層の厚さを２．０ｍｍにするこ とで、５０℃の温度差を得ることが可能である。この場合には、各発熱層〜には ワイヤの３つの部分があり、ワイヤは銅でできており、６ｍｍＸ１．６印の平ら な長方形断面を有し、４５°の角度で巻かれている。部分の間の３つの群の４本 の絶縁リング以外には３つの部分の各々の種々のワイヤの間には中間リングはな い。消費される電流値は各相につぎ実効値で４５１Ａであり、３８０Ｖで給電さ れる３２００ｍの連続的な導管を作ることが可能である。

図５の実施例は、前に説明したのと同じ断面、或いはその他の任意の適当な断面 を有し、絶縁リング１８によって群に分割されている直流で給電される導電性ワ イヤ１７の群を含む。

この実施例では、すべてのワイヤは並列に接続さね、導管の長さに沿って一方向 に電気を伝える。直流で給電するため、電流を戻すために、導管構造とは独立し て、ワイヤ１７と直列に設けられた別の導電体（図示せず）を設ける必要がある 。

内径が２０３ｍ＋ａ、外側シースの断熱材の厚さが２４ｍの滑らかボアの場合に は、電流値が５０ＯＡで５０℃の温度差が得られる。このとき、電圧降下は導管 １メに巻かれた、図２にあるような６ａｓＸ１．６ｍの平らな長方形の鋼ワイヤ が６０本ある。

これまた直流電流での使用に対応する図６の実施例では、同じ断面をもち、種々 の金属でできた導電性ワイヤ１９および２０の２つの部分Ｓａおよびｓｂがある 。２つの部分は絶縁リング２１の群によって分離されており、同じ群内では、導 電性ワイヤは中間絶縁リング２２によって所定間隔で分離されている。

内径が２０３ｍで、外側シースの断熱材の厚さが１２ＪｌｌＩＬかない粗いボア の場合には、電流値が５７４Ａで、導管１ｍについての電圧降下が３０７ｍＶに 等しいときに５０℃の温度差が得られる。この場合には、部分Ｓａは銅ワイヤか らなり、部分ｓｂは炭素鋼ワイヤからなり、全てのワイヤは６ｓｓＸ１．６−の 平らな長方形断面を有し、４０°に巻かれおり、補則補強材構造は、（図１０に 示すように）互いに反対方向に５５°に巻かれた鋼ワイヤの２つの層からなる。

２つの部分の間の絶縁は各々４本のリングからなる２群のリング２１によっても たらさね、さらに、全部で９本の中間リング２２がある。

図７に示す可撓性管状導管は図１に示した可撓性管状導管と同様であるが、２つ の発熱ワイヤ層５ａ、５ｂを含み、これらの発熱ワイヤ層の間には追加の中間絶 縁シースが置かれている。

各々が図５に示した発熱層５と同じタイプの２つの発熱層の詳細な構造が図８で わかる。

内径が２０３（財）で、図１および図２の構造に対するのと同じ断熱材を有する 同じ構造では、電流値が３８５Ａで、電圧降下が導管１メートルにつき２８５ｍ Ｖであるときに５０℃の温度差が得られる。この場合には、層５ａについて６２ 本の導電性ワイヤと、６本の中間リングとがあり、層５ｂについて６６本の導電 性ワイヤと、６本の中間リングとがあり、ワイヤおよびリングは全て６＋＋＋＋ ｓＸ１．６帥の同じ平らな長方形断面を有する。

直流電流が供給される場合には、一方の発熱層は導管に沿って一方向に電気を伝 え、他方の層は電流を戻す役目をする。

変形例として、層５ａおよび５ｂの各々は図２に示した構造（各層は電流の方向 が逆で全てのワイヤで金属が同じの２つの部分からなる）を有してもよく、或い は、さらに、２つの層の少なくとも一方は図６に示す構造（一方向に電気を伝え る′！Ｊ１の部分のワイヤは第１の金属で形成さね、それと反対方向に電気を伝 える第２の部分は異なる金属で形成されている）を有してもよい。

図９の実施例は、シース１とシース７の間に置かれた発熱層５が図１の実施例で は引っ張り強度用織物２の内側にあったのに対し、シースｌとシース７の間に置 かれた発熱層５が引っ張り強度用織物２の外側にある点で図１および図２に示し た実施例とは本質的に異なっている。

導管の内径が１５２閣で、外側シースの断熱材が２４−である場合には、９５Ａ の直流電流を流すことで導管１メートルにつき９１８ｍＶの電圧降下で５０℃の 温度差を得ることができる。かくして、１８３６Ｖで給電することにより２００ ０ｍの長さの連続した加熱される導管を作ることができる。

いずれの実施例でも、１つ又はそれ以−Ｆの層を形成する並置された導電性ワイ ヤの間の横方向遊びは、知られた可撓管にある引っ張り強度をもつ織物層の場合 の、特にこれらの引っ張り強度ワイヤが、例えば出願人の会社によって製造され るタイプの接着されていない層をもつ可撓管に対応するような、エラストマー又 はプラスチック中に埋設されることなく内側層と外側層との間に螺旋状に置かれ たワイヤである場合の、隣合うワイヤの間の開放距離の平均値に一致する。この 遊びは、特に、可撓性導管が、必要な可撓性を有しながら、その内部圧縮強度と 加えられるその他の力に対する抵抗性の完全性を維持するように、かつ、生産要 件に応じて決められる。この横方向遊びは、これらの条件のもとで、通常１％か ら２０％であり、好ましくは約３％から１２％であり、巻き角度に応じて変わる ことができる（この横方向遊びはワイヤの幅とワイヤによって占められる幅との 比の平均値から定義される）。

可撓性導管の構造を研究した結果、出願人の会社は、この遊びが、取り扱い操作 、および導管の作動中の作動条件によって加えられる変形にもかかわらず導電体 同士の連続的な接触を回避することを可能にするようになっていることがわかっ た。かくして、本発明による可撓性管状導管では、導電性ワイヤの各々に沿って 電流のよい循環が得られ、このようなよい電流の循環は、取り扱い操作、および 、とりわけ、内部圧力状態、導管の静的又は動的歪み、加えられる軸線方向荷重 、圧壊作用、および振動のいかんにかかわりなく、とりわけ、石油生産の一部と しての使用中に可撓性管状導管にとって種々の状況において必要とされる。

このように、機械的強度用の織物の層のワイヤと同様な、同様な仕方で配置され たワイヤを導電体として効果的に用いてジュール効果によって導管を加熱するこ とができることが発見され、さらに、かくして、発生された熱の伝達条件および 給電特性の最良化を達成することができることが発見されたことによって、機械 的強度用織物に既に使用されてきた構成要素および巻き方法と同様な構成要素お よび巻き方法を用いることによって導電発熱層を作ることが可能になった。この ことは次の二重の利点をもたらす： ａ）非常に高い信頼性を示してきた知られた技術の使用。このことは７、海での 石油生産用の高い機械的特性を持つ可撓管の場合に特に重要である。

ｂ）可撓管を製造するための同じ生産手段の使用。これによって、既存の巻き装 置を直接使用することができる。

いずれの実施例でも、一群の補則補強材は、可撓性導管に加えられる力の全成分 、例えば、内部圧力による作用、軸線方向荷重、外部圧力、圧壊、又はトルクの 作用に耐えるように作られているのが有利であり、これらの種々の力の成分に対 する抵抗は、主として一部の補則補強材によって確保されるのが有利であり、そ れによって、導電性ワイヤの層が補則補強材を形成する層の幾つかの特性と明ら かに同じ特性を有するけれども、導電性ワイヤの層の外部の力に対する抵抗の負 担は比較的大変車さい。かくして、導電性ワイヤの受ける引っ張り応力は、比較 的大変車さい値、好ましくはその弾性限界の１０％を越えない値に制限される。

かかる結果は、可撓性導管の構造の全体形状、および、導電性ワイヤの層および 補則補強材の種々の層のそれぞれの特性、特に、ワイヤの太さ、巻き角度、およ び、選択的には、種々の層を形成するワイヤのそれぞれのヤング率に影響を及ぼ すことによって得られる。このため、５５°の織物を備えた導管、および圧力ド ームを備えた導管に適用できる可撓性導管の構造の幾つかの一般的な構成はこれ までに説明してきたとおりである。

出願人の会社によって開発された循環モデルのような既存の循環モデルによって 上記の条件に合った可撓管の構造を明確に立案することができ、導電性ワイヤに おける応力のレベルが各適用例において確立された限界値よりもはるかに小さい 値となるようにすることができる。

かくして、導電性ワイヤのおける応力を制限することで、特に以下の２つの利点 がもたらされる： ａ）過大な応力又は疲労による導電性ワイヤの破断の危険の除去。実際、本発明 による加熱される可撓性導管の性能を長期に亘って安定な状態に維持するために は、導電性ワイヤのうちの一本の破断の危険もないようにすることが重要である ことがわかった。

ｂ）もし、導電性ワイヤが可撓性導管の機械的強度を分担しなければならない場 合には寸法形状決めにおいてその他の応力を考慮しなければならないのに対して 、最良の条件のもとで、独立して、層の配置および数、導電性ワイヤの寸法形状 、巻き角度、材料の性質等の導電性ワイヤ層の種々の特徴の最良化を達成するこ とが可能である。かくして、発熱層の役目と機械的強度層の役目を別々にするこ とによって改良された技術的特性とより有利な経済的成果を得ることができる。

本発明によって、知られた例とは対照的に、導管の短い長さの部分毎に給電を別 々に行う必要はなく、電流の伝達は、第１の部分の最初の端から第２の部分の最 後の端まで部分の互いの接続部において給電を行う必要なく行わわ、それＩこよ って、単一の電源によって、数キロメートルに亘るかなりの長さのラインを作る ことが可能になる。

本発明による可撓性導管の内径は、代表的には、２０ｍｍから５００ｍｍである のがよく、考え得る現在の最も多い例は径が６０ｍｍから３００ｍｍであり、内 部圧力は径に応じて１００バールから１０００バール程度の、或いはそれよりも 高し）、高い値に達することができる。

本発明を特定の実施例と関連して説明してきたけれども、本発明はこれらの特定 の実施例には少しも限定されず、本発明の範囲および精神から逸脱することなく 種々の変形および変更を考えることができることができることはきわめて明らか である。

ＦＩＧ、４　ＦＩＧ、５ 要約書 本発明は、加圧流体を輸送するための可撓性管状導管であって、外側可撓性管状 シースと、一群の補則補強材と、内側可撓性管状シース又は内側可撓管と、適当 な場合には少なくとも１つの中間可撓性管状シースと、電源に接続され、ジュー ル効果によって熱を発散し、導管の長さに亘って配置された導電性ワイヤの形態 の発熱手段と、を含む可撓性管状導管に関する。

本発明による可撓性管状導管は、少なくとも１つの層（５）に配置された複数の 導電性ワイヤ（８）を含み、前記層では、前記導電性ワイヤは、互いに平行であ りかつ、導管の軸線のまわりに螺旋状に巻かれており、前記導電性ワイヤの層の 各々は、導管の２つの可撓性管状シースの間に配置されており、前記導電性ワイ ヤは互いに接触しておらず、各々表面接触によって下に位置する管状シースに載 っていることを特徴とする導管。

国際調査報告 国際調査報告 ＦＲ９１００４０３ ＳＡ　４８０６８

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. １．加圧流体を輸送するための可撓性管状導管であって、外側可撓性管状シース と、一群の補剛補強材と、内側可撓性管状シース又は内側可撓管と、適当な場合 には少なくとも１つの中間可撓性管状シースと、電源に接続され、ジュール効果 によって熱を発散し、導管の長さに亘って配置された導電性ワイヤの形態の発熱 手段と、を含む導管において、この導管は、少なくとも１つの層（５；５ａ、５ ｂ）に配置された複数の導電性ワイヤ（８、１４、１５、１７、１９、２０）を 含み、前記層では、前記導電性ワイヤは、互いに平行でありかつ、導管の軸線の まわりに螺旋状に巻かれており、前記導電性ワイヤの層の各々は、導管の２つの 可撓性管状シース（６、７、１、４、４′、４′′、２３）の間に配置されてお り、前記導電性ワイヤは互いに接触しておらず、各々表面接触によって下に位置 する管状シース（７、１３、２３）に載っていることを特徴とする導管。
2. ２．前記導電性ワイヤ（８、１４、１５、１７、１９、２０）の各々は、好まし くは断面が中実な、金属製形材であることを特徴とする請求項１に記載の導管。
3. ３．前記導電性ワイヤの各々は被覆されていない金属製形材であることを特徴と する請求項２に記載の導管。
4. ４．前記導電性ワイヤは、平らな長方形等の、多角形断面を有することを特徴と する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の導管。
5. ５．前記導電性ワイヤヘの給電は直流電流によって行われることを特徴とする請 求項１乃至４のいずれか１項に記載の導管。
6. ６．だだ１つの導電性ワイヤの層（５）を含むことを特徴とする請求項５に記載 の導管。
7. ７．前記導管は、同じ導電性材料でできた同じ断面をもつ２つの部分（Ｓ１、Ｓ ２）に分割された少なくとも１つの層（５）を含み、前記部分は各々ほぼ１８０ °に亘って延びており、前記部分の各々の導電性ワイヤはそれぞれ並列に配置さ れており、前記部分の各々の導電性ワイヤは他方の部分の導電性ワイヤと直列に 接続されていることを特徴とする請求項５に記載の導管。
8. ８．並列に配置され、同じ導電性材料でできた第１の部分のワイヤ（Ｓａ）と、 並列に配置され、第２の導電性材料でできた第２の部分のワイヤ（Ｓｂ）とに分 割された少なくとも１つの層を含むことを特徴とする請求項５に記載の導管。
9. ９．２つの部分（Ｓａ）および（Ｓｂ）のそれぞれのワイヤの数ＮａおよびＮｂ は、ＰａおよびＰｂが２つの部分のワイヤの導電性材料の抵抗値であるときに、 Ｎａ／Ｎｂ＝（ａ／ｂ）１／２ という関係を満たすことを特徴とする請求項８に記載の導管。
10. １０．前記導管は、少なくとも１つの導電性ワイヤ層（１７）を含み、該層の全 ての導電性ワイヤは同じ導電性材料でできており、かつ並列に配置されており、 電流は別の導電体を通って戻ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項 に記載の導管。
11. １１．前記導管は、各々が導管の２つの可撓性管状シースの間に配置された２つ の導電性ワイヤ冨（５ａ、５ｂ）を含み、前記２つの層のうちの一方の層の導電 性ワイヤは全て並列に配置されていて導管に沿って一方向に電気を伝え、他方の 層の導電性ワイヤは互いに並列に配置され、第１の層の導電性ワイヤに対しては 直列に配置されて電流を戻す役目をすることを特徴とする請求項１に記載の導管 。
12. １２．導管の導電性ワイヤヘの給電が三相交流電流で行われ、前記導管は、３つ の話分（Ｓ′１、Ｓ′２、Ｓ′３）に分割されたただ１つの導電性ワイヤの層（ １５）を含み、各々の部分の導電性ワイヤは、電流供給の１つの相毎に並列に配 置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の導管。
13. １３．異なる部分（Ｓ１、Ｓ２；Ｓａ、Ｓｂ；Ｓ′１、Ｓ′２、Ｓ′３）は、こ れらの異なる部分の導電性ワイヤの間に配置されたエラストマー又はプラストマ ー製のリングの形態等の絶縁体（９、１０、１６、２１）によって互いに分離さ れていることを特徴とする請求項７乃至９および１２のいずれか１項に記載の導 管。
14. １４．同じ方向に電気を伝える役目をする導電性ワイヤまたは導電性ワイヤの群 の間にはエラストマー又はプラストマー製のリングの形態等の絶縁体（１１、１ ２、１９、２２）が配置されていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれ か１項に記載の導管。
15. １５．前記導電性ワイヤは、導管の軸線のまわりに螺旋状に巻かれており、前記 導電性ワイヤは一定のピッチで連続した螺旋状に巻かれていることを特徴とする 請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の導管。
16. １６．前記層の導電性ワイヤは、導管に加えられる応力によって前記導電性ワイ ヤに誘発される応力がわずかであるように配置されていることを特徴とする請求 項１乃至１５のいずれか１項に記載の導管。
17. １７．前記一群の補剛補強材は、導管の軸線に対して５５°の同じ巻き角度で螺 旋状に配置されたワイヤで形成された織物を含み、発熱層のワイヤは、前記織物 の内側で導管の内側シース上に置かれており、５５°よりも小さい巻き角度を有 する連続した螺旋状に巻かれていることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれ か１項に記載の導管。
18. １８．前記一群の補剛補強材は、螺旋状に巻かれた圧縮強度用織物と、圧縮強度 用織物の内側に設けられた５５°よりも小さい巻き角度を有するワイヤで形成さ れた引っ張り強度用織物とを含み、発熱層のワイヤは、中間シースを挿んで、前 記織物の間に置かれ、引っ張り強度用織物の巻き角度よりも小さい巻き角度をも つ連続した螺旋状に巻かれており、これらの巻き角度の差は好ましくは少なくと も１０°に等しいことを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の導 管。
19. １９．前記ワイヤの温度は、比較的低い、可撓性導管の壁の内側部分の温度より も僅かに高い値に維持されることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項 に記載の導管。
20. ２０．発熱層のワイヤが、輸送される流体の温度の測定に利用されることを特徴 とする請求項１乃至１９に記載の導管。
21. ２１．少なくとも１つの外側断熱層を含むことを特徴とする請求項１乃至２０の いずれか１項に記載の導管。