NO335298B1

NO335298B1 - Fleksibelt metallrør med kammerelement samt fleksibelt rør omfattende slikt metallrør

Info

Publication number: NO335298B1
Application number: NO20015677A
Authority: NO
Inventors: Patrice Joël Louis Jung; François Dupoiron; Daniel Averbuch; Philippe François Espinasse
Original assignee: Inst Francais Du Petrole; Technip France
Priority date: 2000-04-21
Filing date: 2001-11-21
Publication date: 2014-11-03
Also published as: EP1188014B1; AU5487301A; DK1188014T3; US6668867B2; EP1188014A1; BR0106077A; BR0106077B1; NO20015677L; DE60100040D1; FR2808070A1; WO2001081810A1; FR2808070B1; US20030070719A1; ATE226699T1; NO20015677D0; AU774811B2

Abstract

Fleksibelt metallrør som har et kammerelement, samt fleksibelt rør omfattende et slikt metallrør. Det er av den type som omfatter i det minste ett bånd (1) av omtrent konstant tykkelse spiralviklet om nevnte akse, hvor nevnte bånd har i det minste ett lukket kammerelement (2) hvis vegger er dannet av partier av samme omgang av båndet, og nevnte kammerelement har en øvre vegg (3) og en nedre vegg (4) og er tilveiebrakt i den ene ende av nevnte bånd, og den andre ende av nevnte bånd ender i en fri kant (8), og det er karakterisert ved at kammerelementet (2) har et trapesformet tverrsnitt, og at en utbuling (9) som er rettet radialt mot kammerelementets (2) øvre vegg (3) er tilveiebrakt mellom nevnte bånds (1) kammerelement (2) og frie kant (8). Særlig til anvendelse i fleksible rør.

Description

FLEKSIBELT METALLRØR MED KAMMERELEMENT SAMT FLEKSIBELT RØR OMFATTENDE SLIKT METALLRØR

Den herværende oppfinnelse vedrører et fleksibelt metallrør som har et kammerelement, samt et fleksibelt rør omfattende i det minste ett slikt metallrør.

Coflexip, det ene av søkerselskapene, har i årtier fremstilt og markedsført lange, fleksible rør med høy mekanisk styrke, som særlig kan brukes til å transportere fluider slik som hydrokarboner, særlig i undersjøiske oljeproduksjonsinstallasjoner.

Flere typer fleksible rør er i bruk i dag. En første type fleksible rør, kalt en "rough bo-re" (grov boring), består av en indre metallramme laget av trykkfast dobbelt sammenhektende profilert metallbånd, en indre tettende mantel, vanligvis polymerisk, i det minste én armering som er ment å gi det fleksible rør høy styrke for å tåle det innvendige trykk og den aksiale spenning, og en ytre tettende mantel, vanligvis polymerisk. En eller flere tettende mantler, enten de er polymeriske eller ikke, kan også benyttes, for eksempel mellom armeringslag når det fleksible rør omfatter flere slike.

Fleksible rør kalt "smooth bores" (glatte boringer) brukes også og omfatter en tettende mantel som den innerste komponent.

Dobbelt sammenhektende profilerte metallbånd med særlig høy ytelse er særlig beskrevet i patentet FR 2 654 795 av 21. november 1989 og er blitt brukt for å fremstille en innvendig ramme for et fleksibelt rør, idet et flatt metallbånd, slik som et bånd av rustfritt stål, utsettes for plastisk deformering for å gi det fasongen til et dobbelthek-tende profilert bånd, og deretter ved at det profilerte bånd spiralvikles, dvs. at det vikles i spiral med kort stigning, idet omgangene av de profilerte metallbånd hektes inn i hverandre. Etter at to fortløpende omganger er blitt hektet inn i hverandre, fore-tas en endelig plastisk deformering av båndet for å gjøre sammenhektingen komplett.

I patentet FR 2 665 237 blir det anbefalt å fremstille en rørformet metallramme omfattende i det minste ett kammerelement viklet i en spiral med kort stigning, hvor nevnte metallramme oppnås ved hjelp av to komplementære profilerte bånd som vikles i spiral med kort stigning. Det er i det dokument beskrevet og vist mange eksemp- ler på profilerte bånd, hvorav noen, slik som for eksempel de på figurene 8 og 9 som består av et bånd i form av en langstrakt S med et kammerelement i en første ende og en oppoverbuet festekant i den andre ende, hvilken festekant trenger inn i en skål dannet av kammerelementet og tverrstangen i S-en i den forrige omgang. Den buede festekant kan hvile på bunnen i skålen (figur 9), eller den behøver ikke være i kontakt med nevnte bunn (figur 8).

Det skal bemerkes at alle tverrsnittene av kammerelementene tilveiebrakt i den ene eller begge ender av hvert profilert bånd er kvadratiske eller rektangulære tverrsnitt.

Selv om slike profilerte bånd med kammerelement har vært tilfredsstillende, har de

vist seg å ha visse ulemper. I betraktning av at et kammerelement er utformet av deler av samme omgang av det profilerte bånd og omfatter en øvre vegg, en nedre vegg og sidevegger, og når en utvendig kraft, slik som en sammentrykkende eller knusende kraft, eller ellers en kraft generert av det trykksatte fluid, påføres den ene av øvre og/eller nedre vegg, oppstår det da bøyning av kammerelementets sidevegger eller flater, hvorved den indre rammes trykkfasthet reduseres, i det minste lokalt.

Ved krefter eller trykk som overstiger en viss verdi, oppstår det bøyning av kammerelementets sidevegger.

Ved lave krefter eller trykk, og når sideveggene ikke er strengt perpendikulære i for-hold til kammerelementets øvre og nedre vegg, kan sammentrykking av nevnte kammerelement forekomme, hvilket fører til at sideveggene beveger seg lengre fra hverandre eller nærmere hverandre (kammerelementet åpnes eller lukkes). For å forhindre disse åpnings- eller lukkefenomener, er det blitt anbefalt i visse tilfeller å sveise den ene ende av kammerelementet i ett punkt på båndet. En slik løsning øker imidlertid produksjonskostnadene og er vanskelig å gjennomføre.

Dessuten fremmer de relativt store åpninger eller sammenføyningsmellomrom som finnes mellom to fortløpende omganger eller mellom to innbyrdes tilstøtende deler i samme omgang, slik som dem som dannes i en skål, den tilstøtende, tettende mantels kryping, og dette er noe som det er ønskelig å unngå så langt det er mulig, hovedsa-kelig i tilfellet med trykkhvelv.

Den herværende oppfinnelses formål er å avhjelpe de forannevnte ulemper og å tilveiebringe et fleksibelt metallrør som kan brukes i et fleksibelt rør, og som er bedre egnet til de anvendelser det er tenkt til.

Den herværende oppfinnelsesgjenstand er et fleksibelt metallrør med langsgående akse, hvilket omfatter i det minste ett bånd med omtrent konstant tykkelse viklet i spiral om nevnte akse, idet nevnte bånd har i det minste ett lukket kammerelement hvis vegger er dannet av partier av samme omgang av båndet, og nevnte kammerelement har en øvre vegg og en nedre vegg og er tilveiebrakt i den ene ende av nevnte bånd, mens den andre ende av nevnte bånd ender i en fri kant, og nevnte rør erkarakterisert vedat kammerelementet har et trapesformet tverrsnitt, og at det mellom nevnte bånds nevnte kammerelement og frie kant er tilveiebrakt en utbuling som er rettet radialt mot kammerelementets øvre vegg.

Kammerelementets trapesformede tverrsnitt gjør det mulig å få en deformering av kammerelementets sidevegger eller flater, hvilken alltid er rettet i samme retning med en tendens til å åpne kammerelementet.

Utbulingen som er rettet radialt mot kammerelementets øvre vegg og er tilveiebrakt mellom det profilerte bånds kammerelement og frie kant, har mange fordeler.

For det første blokkerer den radiale utbuling eller utspring åpningen av kammerelementet, når det skjer en åpning, og stabiliserer derved nevnte kammerelements geo-metri.

For det andre hekter inntrengningen av båndets frie ende i det/den tilstøtende radiale utspring eller utbuling, når enden er buet mot den øvre flate av kammerelementet, sammen to fortløpende omganger av spiralviklingen.

Endelig kan den radiale utbulings dimensjoner og plassering på det profilerte bånd velges slik at de betraktelig begrenser enhver kryping for den tettende mantel som ligger an på nevnte bånd.

Ytterligere fordeler og trekk vil fremgå tydelig ved gjennomlesing av beskrivelsen av flere utførelser av oppfinnelsen og av de vedføyde tegninger, hvor: Fig. 1 er et snittriss av en første utførelse av et profilert bånd som brukes til frem-stilling av et fleksibelt metallrør ifølge oppfinnelsen; Fig. 2 er et snittriss av flere sammenhektede identiske bånd, av typen vist på figur i; Fig. 3 er et snittriss av et andre eksempel på et profilert bånd som brukes til frem-stilling av et fleksibelt metallrør ifølge oppfinnelsen; Fig. 4 er et snittriss av flere profilerte bånd som er hektet sammen, av typen vist på figur 3; Fig. 5 er et snittriss av et tredje eksempel på et profilert bånd som brukes til frem-stilling av et fleksibelt metallrør ifølge oppfinnelsen; Fig. 6 er et snittriss av flere sammenhektede profilerte bånd av typen vist på figur 5; Fig. 7 er et snittriss av et fjerde eksempel på et profilert bånd som brukes til frem-stilling av et fleksibelt metallrør ifølge oppfinnelsen; Fig. 8 er et snittriss av flere sammenhektede profilerte bånd av typen vist på figur 7; Fig. 9 er et snittriss av flere sammenhektede profilerte bånd ifølge et femte utførel-seseksempel av et fleksibelt metallrør ifølge oppfinnelsen; Fig. 10 er et eksplodert skjematisk oppriss, delvis i lengdesnitt, av et fleksibelt rør

som omfatter en indre ramme og et trykkhvelv;

Fig. 11 ligner figur 10, men viser en indre ramme fremstilt på tradisjonell måte med

sammenhektet fasongformet tråd; og

Fig. 12 er et snittriss av et annet eksempel på et profilert bånd som brukes til frem-stilling av et metallrør ifølge oppfinnelsen.

Det fleksible metallrør ifølge den herværende oppfinnelse oppnås ved spiralsnoing eller spiralvikling av ett av de forhåndsformede bånd vist på figurene 1, 3, 5, 7 og 9, idet viklingen utføres med liten stigning om en lengdeakse A som er sammenfallende med lengdeaksen til det fleksible rør vist på figur 11.

Et metallbånd 1 vist på figurene 1 til 9 består av et metallbånd av konstant tykkelse, for eksempel lik 3 mm. Båndet 1 brettes eller formes i den ene ende for derved å fremstille et kammerelement 2 med trapesformet tverrsnitt, hvilket omfatter en øvre vegg 3 som utgjør den lille grunnlinje i trapeset, en nedre vegg 4 som utgjør den store grunnlinje i trapeset, og skråstilte sidevegger 5 og 6, idet disse forskjellige vegger dannes av deler av samme omgang av båndet 1. Den nedre vegg 4 er forlenget ved et båndparti 7 som ender i en fri kant 8.

En radial utbuling eller et utspring 9 lages mellom kammerelementet 2 og den frie kant 3 ved at en del av nevnte båndparti 7 deformeres lokalt, idet deformeringens retning er rettet mot kammerelementets 2 øvre vegg 3. Utspringet 9 har en høyde h som målt fra den nedre flate 10 av båndpartiet 7 er mindre enn en omgangs høyde H målt mellom flaten 10 og den utvendige flate av kammerelementets 2 øvre vegg 3. En nedre flate 12 av veggen 4 er forskjøvet vertikalt med hensyn til flaten 10 et stykke lik tykkelsen på båndet 1. Høyden h er fortrinnsvis mellom 20 % og 80 % av omgang-ens høyde H, og fortrinnsvis mellom 20 % og 40 %.

I alle utførelsene vist på de ulike figurer iverksettes deformeringen av utspringet 9 slik at dette utgjør en anleggsflate for en ende 13 av den tilstøtende sidevegg 6 av kammerelementet 2. Anleggsflaten utgjør en stopper som hindrer trapeset fra å åpne seg når en trykk- eller presskraft blir påført enten den øvre vegg 3 eller den nedre vegg 4

i kammerelementet 2.

Båndpartiets 7 frie kant 8 er buet oppover, som vist på figurene 1 og 2, for derved å rommes i utspringet 9, og for å hekte sammen to fortløpende omganger. Avhengig av den frie kants 8 relative posisjon i utspringet 9, blir sammenføyningsmellomrommet eller åpningen mellom to fortløpende omganger relativt stor(t). For de to fortløpende omganger 14 og 15 på figur 2 ligger den frie kant 8 omtrent midt i utspringet 9, hvorved sammenføyningsmellomrommet 16 da er omtrent lik halvparten av utspringets 9 nedre åpning; for de to fortløpende omganger 15 og 17 ligger den frie kant 8 an mot et venstre parti 18 av utspringet 9, hvorved sammenføyningsmellomrommet 16 er et maksimumsmellomrom, mens den frie kant 8 i de fortløpende omgangers 17 og 19 tilfelle ligger an mot et rett parti 20 av utspringet 9 med et minimumssammenføy-ningsmellomrom 16. I de ulike tilfeller som er vist, ligger avstanden mellom de fortlø-pende omganger mellom et minimum avgrenset av omgangenes 15 og 17 respektive posisjoner og et maksimum avgrenset av omgangenes 17 og 19 respektive posisjoner.

Figur 3 viser et bånd lignende det på figur 1 med et utspring 9 som har en høyde h mindre enn eller lik høyden til det tilsvarende utspring på figur 1, men med en fri ende som ikke er buet oppover. Det fleksible metallrør oppnådd ved sammenføying av de profilerte metallbånd på figur 4 i et rør uten sammenhekting. Sammenføyningsmel-lomrommene mellom omgangene på figur 4 ligger mellom et maksimumsmellomrom avgrenset av omgangenes 15' og 17' respektive posisjoner og et minimumsmellom-rom avgrenset av omgangenes 17' og 19' respektive posisjoner, idet den frie kant 8 er nesten i kontakt med partiet 20' av utspringet 9 i omgangen 19', og det middels store sammenføyningsmellomrom er avgrenset av omgangenes 14' og 15' respektive posisjoner.

Det profilerte eller forhåndsutformede bånd vist på figur 5 omfatter et kammerelement 9, hvis øvre vegg 3 er deformert radialt mot den nedre vegg 4 for å tilveiebringe et hus 21, mens den frie kant 8 ikke er buet oppover. De fortløpende omganger på figur 6 er hektet sammen ved hjelp av en festeanordning 22 som består av et bånd som kan vikles, og som har et tverrsnitt i form av en C eller en U hvis omtrent vertikale armer 23 trenger inn i husene 21 i de fortløpende omganger, hvor plasseringen av hver arm 23 i huset 21 i omgangene bestemmes av de innbyrdes posisjoner for to på hverandre følgende kammerelementer som i sin tur avgrenser et sammenføy-ningsmellomrom 16 som ligger mellom et maksimumsmellomrom og et minimums-mellomrom.

Det profilerte bånd vist på figur 7 er brettet om seg selv i den ene av sine ender på en slik måte at den nedre vegg 4' i kammerelementet består av i det minste én dobbelt tykkelse 24, 25 av båndet, idet kammerelementet 2 som således er utformet, ligger an mot utspringet 9. Den frie kant 8 er buet oppover, for derved å tillate sammenhekting av fortløpende omganger som vist på figur 8. En slik tilleggstykkelse 24, 25 på den nedre flate 4' av kammerelementet 2 gjør det mulig å øke treghetsmomentet og følgelig å redusere bøyning av sideveggene, hvilken reduseres til det minimale også på grunn av den dobbelte tykkelse på sideveggen 5' på siden motsatt av utspringet 9. Skulle det være nødvendig, er det på den ene side mulig å tilveiebringe en ikke-buet fri kant 8 og, på den annen side, å deformere den øvre vegg 3, som vist på figur 5, og sikre sammenhekting ved bruk av U-formede eller C-formede festeanordninger på den måte som er vist på figur 6.

En tettende kappes kryping avhenger i det vesentlige av hvert utsprings 9 dybde eller høyde h, som i alle tilfeller er mindre enn i utførelsene vist på FR 2 665 237. Det er innlysende at krypingen også kan avhenge av det rom som gjenstår mellom den frie kant 8 og utspringspartiet lengst borte fra kammerelementet.

For å forbedre antikrypfunksjonen er det mulig å bruke en fasongformet tråd 30 som dekker sammenføyningsmellomrommet 16 mellom to fortløpende omganger, eller som ellers dekker foten av hvert utspring 9 idet den ligger an på de nedre flater 10 av to fortløpende båndpartier 7. Den fasongformede tråd 30 kan være flat, som vist på den venstre del av figur 9, eller den kan være i form av en omvendt T, som vist på den høyre del av figur 9, idet T-ens vertikale arm 31 rommes i det motsvarende utspring 9. Den fasongformede tråd 30 kan også være et vevd antikrypbånd som beskrevet i patentet FR 2 744 511.

Alternativt, i stedet for eller som et supplement til den fasongformede tråd 30 er det mulig å plassere en fleksibel eller stiv stang 60 i bunnen av utbulingen, som vist på figur 12.

Det fleksible metallrør ifølge oppfinnelsen kan brukes i et fleksibelt rør, enten for å utgjøre en innvendig ramme i tilfellet med et fleksibelt rør med såkalt "grov boring", eller å utgjøre et trykkhvelv i tilfellet med et fleksibelt rør med "glatt boring", eller ellers i et fleksibelt rør av den type som er vist på figurene 10 og 11. Det fleksible rør 40 vist på figur 10 omfatter, fra innsiden og utover, en indre ramme 41 oppnådd ved å spiralvikle profilerte eller forhåndsformede bånd i overensstemmelse med én av ut-førelsene vist på figurene 1 til 9 med liten stigning, en indre tettende mantel 42, for eksempel av den polymeriske type, et trykkhvelv 43 oppnådd ved å spiralvikle profilerte bånd i overensstemmelse med én av utførelsene vist på figurene 1 til 9 med liten stigning, såkalte strekkarmeringslag 44, 45 som er beregnet å tåle strekkbelast-ningen, idet strekkarmeringene, slik det er velkjent for fagfolk, er krysset og viklet med en leggevinkel på mindre enn 55°, samt en ytre tettende mantel 46, også av den polymeriske type. Selvsagt kan den indre ramme 41 og trykkhvelvet 43 oppnås med identiske eller ulike forhåndsformede bånd.

Det fleksible rør 50 vist på figur 11 skiller seg fra det som er vist på figur 10 ved at det omfatter en tradisjonell innvendig ramme 51, laget for eksempel av vikling av et sammenhektet profilert bånd med egnet tverrsnitt, slik som et tverrsnitt i form av en langstrakt S.

I en annen utførelse består de suksessive kammerelementer i omgangene av båndet vekselvis av omvendte trapes, slik at ett trapes som har den nedre vegg som stor grunnlinje, veksler med et trapes som har den øvre vegg som stor grunnlinje.

I en annen utførelse (figur 12) kunne båndets frie kant være av den type som omfatter et oppadrettet parti 8a, et buet mellomparti 8b og et nedadrettet parti 8c, slik at den frie kant har en slags utbuling 8' som rommes i utbulingen 9 i den påfølgende omgang av det tilstøtende bånd.

Claims

1. Fleksibelt metallrør med lengdeakse (A), hvilket omfatter i det minste ett bånd (1) med omtrent konstant tykkelse spiralviklet om nevnte akse, idet nevnte bånd har i det minste ett lukket kammerelement (2) hvis vegger er dannet av partier av samme omgang av båndet, og hvor nevnte kammerelement har en øvre vegg (3) og en nedre vegg (4) og er tilveiebrakt i den ene ende av nevnte bånd og den andre ende av nevnte bånd ender i en fri kant (8),karakterisert vedat kammerelementet (2) har et trapesformet tverrsnitt, og at en utbuling (9) som er rettet radialt mot kammerelementets (2) øv-re vegg (3), er tilveiebrakt mellom nevnte bånds (1) kammerelement (2) og frie kant (8).

2. Fleksibelt metallrør ifølge krav 1,karakterisert vedat den radiale utbuling (9) har en høyde (h) som er mindre enn høyden (H) på en omgang av båndet.

3. Fleksibelt metallrør ifølge krav 2,karakterisert vedat den radiale utbulings høyde (h) er mellom 20 % og 80 % av høyden (H) på omgangen av båndet.

4. Fleksibelt metallrør ifølge krav 1,karakterisert vedat kammerelementets vegg (6) i tilstøting til den radiale utbuling (9) via foten (13) ligger an mot nevnte radiale utbuling (9).

5. Fleksibelt metallrør ifølge krav 1,karakterisert vedat den frie kant (8) av båndet er buet og rommes i den radiale utbuling (9).

6. Fleksibelt metallrør ifølge krav 5,karakterisert vedat den buede kant ligger an på et parti (18) av den radiale utbuling, hvilket befin-ner seg nærmest kammerelementet.

7. Fleksibelt metallrør ifølge krav 5,karakterisert vedat den buede kant ligger an mot et parti (20) av den radiale utbuling, hvilket er lengst borte fra kammerelementet.

8. Fleksibelt metallrør ifølge krav 1,karakterisert vedat i det minste en del av den øvre vegg (3) av kammerelementet (2) er deformert radialt mot den nedre vegg (4), og ved at to fortløpende kammerelementer som begge er tilveiebrakt på et bånd, hektes sammen med en U-formet eller C-formet profil (22).

9. Fleksibelt metallrør ifølge krav 1 og ett av kravene 6 til 8,karakterisert vedat kammerelementet (2) er fremstilt ved ombret-ting av en del av båndet på en slik måte at den nedre vegg (4<1>) består av i det minste en dobbelt tykkelse (24, 25) av nevnte bånd.

10. Fleksibelt metallrør ifølge ett av kravene 1 til 9,karakterisertved at en fasongformet metalltråd (30) dekker sammenføyningsmellom-rommene (16) mellom omgangene i nevnte rør.

11. Fleksibelt metallrør ifølge krav 10,karakterisert vedat den fasongformede tråd (30) er flat.

12. Fleksibelt metallrør ifølge krav 10,karakterisert vedat den fasongformede tråd (30) har et tverrsnitt i form av en omvendt T, hvor T-ens vertikale arm (31) er plassert i den motsvarende radiale utbuling (9).

13. Fleksibelt metallrør ifølge krav 1,karakterisert vedat de trapesformede tverrsnitt er omvendt fra ett kammerelement til et annet påføl-gende kammerelement.

14. Fleksibelt metallrør ifølge hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat en stang (60) er plassert i bunnen av utbulingen (9).

15. Fleksibelt metallrør ifølge hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat den frie kant (8) av et bånd omfatter en slags utbuling (8<1>) som lar seg føre inn i utbulingen (9) i det tilstøtende bånd.

16. Fleksibelt rør,karakterisert vedat det omfatter i det minste ett trykkhvelv (43) bestående av det fleksible metallrør ifølge ett av kravene 1 til 10.

17. Fleksibelt rør,karakterisert vedat det omfatter i det minste én indre ramme (41) bestående av det fleksible metallrør ifølge ett av kravene 1 til 10.

18. Fleksibelt rør av den type som fra innsiden og utover omfatter en trykkfast indre metallramme (41), en indre tettende mantel (42), et trykkhvelv (43) som kan tåle det innvendige tykk generert ved gjennomstrømning av et trykksatt fluid i nevnte fleksible rør, i det minste én strekkarmering (44, 45) og en ytre tettende kappe (46),karakterisert vedat i det minste trykkhvelvet (43) består av det fleksible metallrør ifølge ett av kravene 1 til 10.

19. Fleksibelt rør ifølge krav 13,karakterisert vedat den indre ramme (41) og trykkhvelvet (43) hver består av det fleksible metallrør ifølge ett av kravene 1 til 10.