NL8300300A - Verbetering in en met betrekking tot flexibele afsluitingen. - Google Patents

Description

* .* 1

Verbetering in en net betrekking tot flexibele afsluitingen.

De uitvinding heeft betrekking op flexibele afsluitingen en in het bijzonder, ofschoon niet uitsluitend, (¾) artikelen zoals flexibele slang en flexibele mentoranen waarvan tenminste één oppervlak in gebruik blootgesteld is aan tweefasige mengsels van gas en 5 olie.

Vooral in het geval van tweefasige mengsels, die onder een hoge druk staan, hetgeen resulteert in een hoog drukverschil over * de flexibele afsluiting, heeft het tweefasige mengsel en in het bijzonder het zich daarin bevindende gas de neiging cm door te dringen 10 door het materiaal van de flexibele afsluiting en ontaarding daarvan te veroorzaken. Gewoonlijk is de flexibele afsluiting van een gelamineerde constructie en bevat deze een ingelaten versterkingsconstruc-tie, in welk geval in aanvulling op het gevaar van een doordringend gas, dat ontaarding van de versterking veroorzaakt, het gebleken is 15 dat bladders de neiging hebben cm zich tussen en gebeurlijk binnen de lagen te vormen en resulteren in een neiging tot geleidelijke delaminatie. Zodoende wordt de nuttige bedrijfslevensduur van het artikel vermindert.

Qn het gevaar van een ongewenste ophoping van gas binnen de 20 flexibele afsluiting tot een minimum te beperken is het bekend cm, behalve ter plaatse van het met het tweefasige mengsel in contact kenende oppervlak, materialen van een hoge doordringbaarheid, zoal s siliconrubber en materialen van overeenkomstige doordringbaarheid, toe te passen. Zodoende is eventueel gas, dat doordringt door een 25 cppervlaklaag van geringe doordringbaarheid, dat met het tweefasige mengsel in contact gebracht wordt, dan. betrekkelijk vrij om door de afsluiting te gaan zonder enig hoofdzakelijk gevaar van opbouw en daaruit volgende bladdervorming.

Een bezwaar dat samenhangt met de toepassing van siliconrubber 30 en een aantal materialen van overeenkomstige doordringbaarheid, is dat zij geen voldoende sterkteniveau bezitten teneinde qp bevredigende wijze opeenvolgende delen aan te brengen van een of andere verster-kingsconstructie die binnen het bestanddeel van de afsluiting wordt 8300300 r- -* 2 aangebracht. Zodoende zijn, ofschoon materialen zoals siliconrubber geschikt zijn voor het vormen van een buitenqppervlaklaag, verwijderd van dat oppervlak dat normaal met het tweefasige mengsel in contact komt, ·:.. ..;Λ· niet geschikt voor toepassing in een centraal versterkings-5 gebied van de flexibele afsluiting, ter plaatse van welk gebied er zodoende een neiging van ophoping van gassen en daaruit volgende blad-dervorming en ontaarding van de versterkingsccnstructie optreedt. Een verder bezwaar van siliconrubber vergeleken met bijvoorbeeld necpreen is dat van de kosten.

10 De onderhavige uitvinding beoogt te voorzien in een flexibele afsluiting, zoals een slang of membraan, die in gébruik in staat is tot het bevatten van gassen of tweefasige fluidale stoffen onder een hoog drukverschil en waarbij de in het voorgaande vermelde moeilijkheden gelenigd of ondervangen zijn. ·· · 15 Volgens een aspect van de onderhavige uitvinding omvat een flexibele afsluiting voor het opnemen van onder druk gesteld fluidum een eerste laag van· polymeermateriaal, die bij toepassing van de afsluiting dichtbij het op te nemen fluidum aangebracht is, en een tweede laag die gevormd is van een polymeermateriaal van een soort dat 20 additieven behelst, die wanneer deze verwijderd worden resulteren in een aanzienlijke toename van de doordringbaarheid van het materiaal van de tweede laag in vergelijking met dat van de eerste laag.

De onderhavige uitvinding voorziet voorts in een aanzienlijke afsluiting, waaruit het genoemde additief verwijderd is om zodoende 25 in de tweede laag van polymeermateriaal fijne vezelvegformaties te vormen, die vrij gemakkelijk de doorgang van gas daardoor toelaten in vergelijking met de genoemde eerste laag.

De eerste laag kan in direct contact staan of zich dichtbij maar niet in direct contact net het qp te nemen fluidum bevinden.

30 De uitdrukking "fijne vezelwegformaties" wordt hier gebezigd in de betékenis van zowel een afzonderlijke formatie van een langgerekte vorm als van een reeks formaties elk waarvan niet noodzakelijk langgerekt of direct in verbinding met een andere formatie is maar die samen een weg van geringe doordringbaarheid door de tweede laag vormen. 35 De fijne vezelwegf ormaties worden bij voorkeur gevormd door het 8300300 \ i‘- ·* 3 .«fj[ voor de tvreede laag toepassen van een polymeermateriaal van een soort, dat additieven behelst, die vervolgens uit het materiaal verwijderd warden om dit materiaal te vormen tot het model dat het normaal in het gereedgekomen artikel aanneemt.

5 De flexibele afsluiting kan een versterkingsconstructie om vatten, die bij voorkeur in de tweede laag van polymeermateriaal ingevat is.

De doordringbaarheid van het materiaal van de tweede laag vöör formatie van de fijne vezelwegen kan geringer zijn dan die van het 10 materiaal van de eerste laag, waarbij de formatie van de fijne vezelwegen zodoende de mate, waarin de doordringbaarheid van de tweede laag die van de eerste laag overschrijdt, doet toenemen. Als alternatief kan een tweede laag echter gevormd zijn van een materiaal dat, vöör het laten ontstaan van de fijne vezelwegen, een doordringbaar-15 heid groter dan of gelijk aan die van de eerste laag heeft.

Het additief kan geloogd zijn uit het polymeermateriaal, onder het zodoende laten ontstaan van de fijne vezelwegformaties, of als deel van het vervaardigingsproces voor de flexibele afsluiting of gedurende daarop volgende installatie of toepassing van de afsluiting.

20 Zodoende kan voor flexibele afsluitingen van een soort, dat in een cnderwatermilieu moet worden toegepast, gébruik worden gemaakt van een in water oplosbaar additief zodat men de fijne vezelwegforma-ties laat ontstaan gedurende installatie of gebruik in plaats van gedurende de voorafgaande vervaardigingsverrichtingen.

25 Bijzonder geschikte additieven voor het polymeermateriaal van de tweede laag omvatten polyethyleenaxydes zoals Polyax WSR 30 en PEG 6000, en polyvinylalcohol van molecuulgewicht 14000 (PVA 14000) (elk afkomstig van B.D.H. Chemicals Limited), waarbij deze in water oplosbaar zijn.

30 De in het voorgaande vermelde additieven zijn bijzonder geschikt in polymeermaterialen zoals neopreen, nitrilerubber, styreenbutadieen-rubber en natuurrubber.

De additieven kunnen oplosbaar zijn bij contact met het opge-ncmen fluïdum waarvoor het gewenst is cm een weg van betrékkelijk 35 geringe doordringbaarheid door de genoemde tweede laag te vormen, zo- 8300300 » ‘ 4 dat het additief geloogd wordt uit de flexibele afsluiting door het zich daarin bevindende fluïdum. In het algemeen verdient het echter de voorkeur om zich niet te verlaten op het zich daarin bevindende fluidum om de fijne vezelwegen binnen het materiaal van de tweede 5 laag te vormen gezien het gevaar van fluidum-ophoping en bladder-formatie gedurende de tijd die het laten ontstaan van de fijne vezel-degen vergt.

De uitvinding is bijzonder bruikbaar ten aanzien van slang voor toepassing als op hoge druk berekende flexibele pijp om warme ruwe 10 olie te transporteren van bijvoorbeeld de zeebedding naar een oppervlak- of ander verwijderd aangebracht station. In het geval van deze, en andere onderwatertoepassingen, kan het polymeermateriaal van de tweede laag geschikt betrékkelijk doordringbaar gemaakt worden terwijl het zich ter plaatse bevindt door zeewater de additieven in het.poly-15 meermateriaal weg te laten logen.

Eén uitvoering van de uitvinding zal nu bij wijze van voorbeeld aan de hand van de tekening beschreven worden.

Fig. 1 toont een pijp die getrapt weggesneden is cm de opeenvolgende lagen daarvan bloot te leggen, en 20 fig* 2 tocsnt in detail in doorsnede een deel van de pijp van fig. 1.

De voorgestelde pijp is een met een boring van 3 duim uitgevoerde, op hoge druk berekende flexibele pijp voor het transport van ruwe olie.

25 De pijp omvat een plet vaste binnenvoeringlaag 10 gevormd van een tweegangige spiraal van type "316“ roestvrij staaldraad, waarvan de draden van in hoofdzaak trapezoïdale doorsnede on zodanig aangebracht zijn dat in contact komende oppervlakken van de draden tussen opeenvolgende windingen van de spiralen een in hoofdzaak afgeknotte 30 kegelvorm en tapsheid in tegengestelde richtingen ten opzichte van de lengte van de slang hebben.

Een binnenvoeringlaag van dit type is meer in detail beschreven in het ten name van de aanvrager staande Britse octrooi 2.002.084.

In aanvulling op bestand te zijn tegen pletbelastingen is de 35 laag 10 bedoeld om een schuurvaste voering te vormen, die de doorgang 8300300 > Η * 5 van gereedschappen door de pijp zonder schade aan het binnenoppervlak daarvan te veroorzaken toelaat.

De voeringlaag 10 is angevsn door een paar crrihullingslagen 11 van glasvezelmateriaal, gevormd door schroef lijnvormig gewonden 5 streken, can als een radiaal binnenste begrenzing te dienen voor een vervolgens geëxtrudeerde fluiduirafdichtingslaag 12 van een fluor-polymeer, bijvoorbeeld een fluor-kunststofrtateriaal van een soort dat hoogst bestand is tegen oliedoordringing en dat zodoende dienstig is cm tegen te gaan dat daarin qpgenomen olie door de pijpwand lékt.

10 Geschikte materialen voor het vormen van de fluidumafdichtingslaag, die analoog is aan de in het voorgaande beschreven eerste laag van polymeenrateriaal, omvatten Tefzel, Teflcn FEP en Teflcn ΡΕΆ. (afkomstig van DuPont) en cm een voldoende afsluiting tegen het lékken van de getransporteerde olie, en gassen daarin, te verzekeren wordt, beoogd 15 dat de af dichtingslaag een dikte in de orde van 5 tot 9 irm moet hebben.

De laag 12 is cmgeven door een paar cmhullingslagen 13 ook gevormd door schroeflijnvormig gewenden streken van glasweefselmateriaal.

Deze lagen dienen cm het fluor-kunststofmateriaal te bevatten vooral wanneer het laatste onderworpen is aan hoge drukken van olie en gas 20 binnen de boring van de pijp.

De lagen 13 zijn cmgeven door een primaire versterkingsccnstruc-tie bestaande uit vier lagen 14 van armantelde versterkingselementen 15, die meer in detail in het volgende beschreven worden,waarbij de elementen in elke laag schroeflijnvormig gewenden zijn met stevige 25 spoed met de elementen in de opeenvolgende lagen zich in tegengestelde zin uitstrekkend.

De lagen 14 zijn cmgeven door een paar cmhullingslagen 16 die in hoofdzaak overeenkomstig aan de lagen 13 geconstrueerd zijn maar bedoeld zijn cm als een afsluiting te dienen cm binnendringing van 30 het polyroeermateriaal van een relatief buitenste bekleding 17 gedurende formatie daarvan door extrusie tegen te gaan. De buitenbekleding 17 is gevormd van neopreen ofschoon bij alternatieve constructies gébruik gemaakt kan worden van bijvoorbeeld siliccnrubber en nylon 11.

De in het voorgaande vermelde versterkingselementen 15 (zie 35 fig. 2) omvatten staaldraadkemen 16a van hoge treksterkte, welke ent- ‘ * .

i 8300300 6 geven zijn door een beschermingsmantel 15b, die dient om weerstand te bieden tegen ontaarding van het staal van hoge treksterkte door corroderende gassen of vloeistoffen welke door de wand van de slang-pijp doordringen. De beschermingsmantel 15b is gevormd van een materiaal 5 zoals butylrubber, nylon of Teflon, met een betrekkelijk geringe doordringbaarheid ten aanzien van ruwe olie en de daarmee samenhangende gassen.

De ctmmantelde kern is ingekapseld in een grondmassa van neopreen-rubber 15c dat een betrekkelijk hoge doordringbaarheid in vergelijking 10 met het materiaal van de mantel 15b heeft, en deze grondmassa is gevormd om de versterkingselementen met een uitwendig profiel van haakse doorsnede te vormen zodat bij het schroeflijnvormig winden van het element 15 met stevige spoed het nauwkeurig aanbrenger en op afstand instellen van de kern van hoge treksterkte in de opeenvolgende windingen 15 van de versterkingslaag vergemakkelijkt wordt.

Bij de in het voorgaande beschreven constructie bevat het neopreen-materiaal van de bekledinglaag 17 en de inkapselende grondmassa 15c van de versterkingselementen, gedurende de constrcutie van de pijp, een in water oplosbaar additief zoals PEG 6000, bestaande uit een 20 wasvormige vaste stof van molecuulgewicht 6000, of Polyax WSR 301, dat een poeder is en een molecuulgewicht van 4.000.000 of FV& 14000.

Het additief wordt geloogd uit het polvmeermateriaal of als een deel van de vervaardigingsverrichting of ter plaatse wanneer de pijp in water af gezonken is, waarbij voldoende tijd gelaten wordt voor het 25 in hoofdzaak volledig logen van het additief uit polymeermateriaal voor de pijp gebruikt wordt voor het transport van warme ruwe olie of andere tweefasige mengsels.

In de resulteerde pijp is de fluor-kunststof afdichtingslaag 12 de laag die de grootste rol speelt bij het opnemen van de olie en het 30 gas binnen de boring van de pijp . Maar die vloeistoffen welke, gelet qp de hoge temperaturen én drukverschillen die over de wand van de pijp optreden, inderdaad door de fluor-kunststof afdichtingslaag doordringen gaan naar gebleken is betrékkelijk vrijelijk door het polymeermateriaal van relatief geringe doordringbaarheid van de grondmassa 35 15c en bekleding 17.

8300300 7 "-Ί *

De aanzienlijke bijdrage die aan de doordringbaarheid van het materiaal van de tweede laag van neqpreen verschaft wordt door de fijne vezelwegformaties, d.w. z. de grcndmassa 15c en bekleding 17 bij het in het voorgaande beschreven voorbeeld, wordt door de volgende 5 tabel van proefresultaten geïllustreerd:

TABEL

materiaal doordringbaarheid neopreen op zichzelf 0,7 neopreen net additief PEG 6000 1,5 10 zonder watercnttrekking neopreen met additief PEG 6000, 106.600 water onttrekken siliccnrubber cp zichzelf 116

De voorgaande doordringbaarheidcijfers worden gemeten in termen —8 15 van cm3 /cm/s/cm2 /bar x 10 ten opzichte van lucht bij 20 °C.

Bij voorkeur bedraagt de verhoudingshoeveelheid aan in het poly-meermateriaal cpgenomen additief in de orde van 50 tot 100 pphr. De fijne vezelwegen resulterende uit oplossing van het additief zijn niet vereist cm cnderling te verbinden, ofschoon onderlinge verbin-20 ding wenselijk is vooropgesteld dat de goede mechanische samenhang van het polymeermateriaal daardoor niet aangetast wordt.

De betrekkelijk hoge doordringbaarheid van de neopreen lagen 15, 17 resulteert in een op hoge druk berekende flexibele pijp die in hoofdzaak ondoordringbaar is voor vloeistoffen, zoals koolwaterstof-25 vloeistoffen, maar die zonder beschadiging bestand kan zijn tegen de doordringing van met het door de pijp getransporteerde fluïdum samenhangende gassen.

Kort samengevat is in het voorgaande een verbetering in en met betrekking tot flexibele afsluitingen beschreven. Een flexibele afslui-30 ting, zoals een cp hoge druk berekende flexibele pijp, voor het opnemen van onder druk gesteld fluïdum, en in het bijzonder tweefasige fluidale stoffen, omvat een eerste laag van polymeermateriaal, die bij toepassing van de afsluiting dichtbij het op te nemen fluïdum aangebracht is, en een tweede laag, die gevormd is van een polymeer- 8300300 Λ ~Ζ ' · 8 materiaal van een soort dat een additief behelst, dat wanneer deze verwijderd wordt resulteert in een hoofdzakelijke toename van de doordringbaarheid van het materiaal van de tweede laag in vergelijking roet die van de eerste laag.

8300300

Claims (11)

1. Flexibele afsluiting voor het opnemen van onder druk gesteld fluïdum, gekenmerkt doordat deze voorzien is van een eerste laag (12) van polymeermateriaal, die bij toepassing van de afsluiting dichtbij het op te nemen fluidum aangebracht is, en een tweede 5 laag (14, 17), die gevormd is van een polymeermateriaal van een soort dat een additief behelst, dat wanneer deze verwijderd wordt resulteert in een hoofdzakelijke toename in de doordringbaarheid van het materiaal van de tweede laag in vergelijking met die van de eerste laag.

2. Flexibele afsluiting volgens conclusie 1, gekenmerkt door dat het genoemde additief verwijderd is om zodoende in de tweede laag (14, 17) van polymeermateriaal fijne vezelwagformaties te vormen, die in vergelijking met het materiaal van de genoemde eerste laag (12) vrij gemakkelijk de doorgang van gas door de genoemde 15 tweede laag toelaten.

3. Flexibele afsluiting volgens conclusie 2, gekenmerkt doordat de genoemde fijne vezelwegformaties gevormd worden door toepassing voor de tweede laag (14, 17) van een additief dat vervolgens uit het materiaal verwijderd wordt om het genoemde materiaal te 20 vormen tot het model dat het normaal aanneemt in het gereedgekomen artikel.

4. Flexibele afsluiting volgens een der voorgaande conclusies, gekenmerkt doordat het additief in water oplosbaar is..

5. Flexibele afsluiting volgens conclusie 4, gekenmerkt door-25 dat het additief uit een polyethyeenaxyde bestaat.

6. Flexibele afsluiting volgens een der voorgaande conclusies, gekenmerkt doordat deze voorzien is van een versterkingsccnstructie (15) die in de tweede laag (14) van polymeermateriaal ingevat is.

7. Op hoge druk berekende flexibele pijp, gekenmerkt doordat 30 deze voorzien is van versterkingsccnstructie (15) en een flexibele afsluiting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de eerste laag van polymeermateriaal van in hoofdzaak buisvormig model is en de genoemde tweede laag (14, 17) van polymeermateriaal buiten deze eerste laag (12) aangebracht is. 8300300 * -*c V 4

8. Op hoge druk berekende flexibele pijp volgens conclusie 7, gekenmerkt doordat de genoemde eerste laag (12) uit een voeringlaag van de pijp bestaat.

9. Op hoge druk berekende flexibele pijp volgens conclusie 7 5 of 8, gekenmerkt doordat de genoemde tweede laag (17) uit een bekle-dinglaag van de pijp bestaat.

10. Op hoge druk berekende flexibele pijp volgens een der conclusies 7 t/m 91 gekenmerkt doordat de versterkingsconstructie (15) in de tweede laag (14) van polymeermateriaal ingevat is.

11. inrichting, in hoofdzaak zoals voorgesteld in de beschrijving en/of tekening. 8300300