NO335330B1 - Fleksibelt, armert rør og anvendelse av samme - Google Patents

Abstract

Et armert, fleksibelt rør består av en indre foring (3), innenfor hvilken er anordnet et skjelett (1), mens utsiden av den indre foring er omgitt av et lag av trykkarmering og et lag av strekkarmering, som igjen er omgitt av ett eller flere lag av varmeisolasjonsbånd som er beskyttet mot omgivelsene ved hjelp av en ytre mantel. Med det formål å sørge for tilstrekkelig lav varmeoverføring gjennom rørets vegger er det på utsiden av trykk- og strekkarmeringslagene (5, 6, 7, 8) anordnet varmeisolasjonsbånd som er laget av en polymer eller en polymer sammensetning, for eksempel en polymer inneholdende minst 50% polypropylen. Det armerte, fleksible rør ifølge oppfinnelsen egner seg spesielt til bruk i utvinning, transport eller raffinering av mineralolje eller relaterte fluider.

Description

FLEKSIBELT, ARMERT RØR OG ANVENDELSE AV SAMME

Denne oppfinnelse vedrører et armert, fleksibelt rør omfattende en indre foring som innvendig er forsynt med et skjelett, mens utsiden av den indre foring er omgitt av et trykkarmeringslag og et strekkarmeringslag som igjen er omgitt av ett eller flere lag av varmeisolasjonsbånd som er beskyttet mot omgivelsene ved hjelp av en ytre mantel.

Oppfinnelsen vedrører også en anvendelse av røret.

Rør av ovennevnte type omfatter vanligvis en indre foring som danner en barriere mot utstrømning av fluidet som transporteres gjennom røret. Den indre foring er viklet med ett eller flere armeringslag som ikke er kjemisk bundet til den indre foring, men som kan bevege seg i forhold til denne, hvilket sikrer fleksibiliteten i røret under legging og drift.

Rundt armeringslagene er det anordnet en ytre mantel med det formål å danne en barriere mot inntrengning av fluider fra røromgivelsene til armeringslagene. For å forhindre at den indre foring kollapser, er denne på innsiden ofte forsynt med et fleksibelt, viklet rør, et såkalt skjelett.

De ovennevnte typer fleksible rør benyttes blant annet til transport av fluider og gasser ved ulike vanndybder. De brukes spesielt i situasjoner hvor det eksisterer meget høye eller varierende vanntrykk langs rørets lengdeakse. Som eksempler kan nevnes stigerør som strekker seg fra havbunnen og opp til en installasjon på eller nær havoverflaten. Rør av denne type brukes også mellom installasjoner som befinner seg ved store dyp på havbunnen, eller mellom installasjoner nær havoverflaten.

Armeringslagene som benyttes som trykkarmering, er som oftest konstruert på en slik mate at de omfatter ulike metallprofiler. Ved vikling med stor vinkel i forhold til rørets lengdeakse vil disse profiler være i stand til å absorbere radial-krefter som forårsakes av utvendig eller innvendig trykk mot røret. Blant annet forhindrer profilene således at røret kol-lapser eller eksploderer som en følge avtrykk, og benevnes derfor trykkfaste profiler.

På motsatt vis vil profiler, nærmere bestemt strekkarme-ringslag, som er viklet med liten vinkel i forhold til rørets lengdeakse, ikke i noen betydelig grad være i stand til å absorbere radialkrefter, men på den annen side kan de absorbere krefter som virker langs rørets lengdeakse. I det følgende kalles denne type profiler strekkfaste profiler.

De strekkfaste profiler og de trykkfaste profiler danner sammen rørets armering. I armeringslaget eksisterer det også et fritt volum med en slik form at det kan ventileres, hvorved man forhindrer at det bygger seg opp et destruktivt trykk som en følge av diffusjon.

Et problem som oppstår i forbindelse med bruk av rør av den ovenfor beskrevne type, er at varmeoverføringen gjennom rørveggene kan være ganske betydelig. Ved visse anvendelser er dette kritisk, siden denne type rør ofte brukes til å transportere fluider som man ønsker å holde ved en temperatur som avviker fra omgivelsestemperaturen. Som et eksempel på en slik anvendelse kan nevnes overføring av råolje mellom to installasjoner. Dersom råoljetemperaturen faller under en be-stemt kritisk grense, kan det dannes jordvoks og faste hybrider i røret, hvilket resulterer i tilstopping av røret.

For å opprettholde varmeoverføringen gjennom rørveggene på et akseptabelt nivå, er det kjent å vikle ett eller flere lag av bånd laget av såkalt syntaktisk skum på utsiden av rørets strekkfaste armering, men innenfor den ytre mantel. Dette skum inneholderen stor mengde fyllmateriale i form av hule glasskuler som har meget høy bestandighet mot knusing, og et polymert matriksmateriale. Syntaktisk skum håret lavt varmeledningstall, hvorved bruk av dette materiale reduserer varmeoverføringen gjennom rørveggene til et akseptabelt nivå.

Bruken av syntaktisk skum innebærer imidlertid et stort antall begrensninger, hvor den viktigste er at skummets fasthet ofte ender opp med å være den faktor som begrenser anvendelsen av røret. Altså har det syntaktiske skum meget høy bestandighet mot hydrostatisk knusing, men kun begrenset bestandighet mot deformasjon og skade forårsaket av lokal mekanisk påvirkning. Et andre problem forbundet med bruken av syntaktisk skum er at det kan være vanskelig å forutsi dette materiales egenskaper over lang tid.

Fra US 5307842 A er det kjent en fleksibelt rør med forbedret termisk beskyttelse og hvori det kan strømme et fluid under trykk. Røret innbefatter i det minste en tetthetskappe eller rør av polymert materiale og i det minste en armering. Røret er kjennetegnet ved at det ytterligere innbefatter en termisk beskyttelse bestående av en kappe i komposittmateriale omfattende korkpartikler og i et fleksibelt metallrør som er anordnet utenfor nevnte kappe i komposittmateriale.

Fra US 5934335 A er det kjent en fleksibel, rørformet ledning med en innvendig, ugjennomtrengelig polymerkappe, hvilken ledning er av den type som innenfra og utover omfatter en innvendig, ikke ugjennomtrengelig metallstamme med en utvendig flate som har mellomrom, en innvendig, ugjennomtrengelig polymerkappe og en utvendig beskyttelseskappe.

Det er et formål med den foreliggende oppfinnelse å fremskaffe et armert, fleksibelt rør hvorved man kan sikre tilstrekkelig lav overføring av varme gjennom rørets vegger, og hvor det ikke forekommer noen vesentlig tilføring av uorganisk fyllmateriale.

Formålet med oppfinnelsen oppnås ved at varmeisolasjonsbåndene anordnes mellom den ytre mantel og strekkarmeringen og er laget av en polymer eller en polymer blanding. Det må videre bemerkes at bruken av polymerer eller polymere blandinger i båndene innebærer en mye rimeligere og enklere behandling av båndene enn det som er tilfelle ved bruken av f.eks. syntaktisk skum.

Hensiktsmessige sammensetninger og dimensjoner for

varmeisolasjonsbåndene beskrives i kravene 2-4.

Som nevnt, vedrører oppfinnelsen også en anvendelse av røret. Denne anvendelse beskrives nærmere i krav 5.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet nærmere med henvisning til tegningen, som kun omfatter en figur, og som viser oppbygningen av et armert, fleksibelt rør ifølge oppfinnelsen med dettes ulike lag.

Figuren viser således et rør omfattende en indre foring 3 som omgir et skjelett 1 bestående av et spiralviklet metallbånd. Dette skjelett danner et innvendig gjennomtrengelig rør med stor mekanisk fasthet. Under produksjon tildannes metallbåndet 2 med fliker som går i inngrep med hverandre, slik at de med dette låser metallbåndets 2 enkelte viklinger sammen på en slik måte at skjelettet 1 kan bøyes i sin egen lengderetning.

Siden det indre skjelett 1 i seg selv ikke er ugjennomtrengelig, er formålet med den omgivende indre foring 3 å hindre fluider i å strømme til eller fra innsiden av røret. På utsiden av den indre foring 3 er ett eller flere lag av profiler 5,6 viklet som i en spiral, idet nevnte profiler danner viklinger med en stor vinkel i forhold til rørets lengdeakse.

Som følge av den store vinkelen er profilene primært i stand til å absorbere radialkrefter som oppstår som et resultat av innvendig eller utvendig trykk. Det innvendige trykk oppstår under drift av røret. Det utvendige trykk oppstår dels som et resultat av det hydrostatiske trykk i omgivelsene, dels som et resultat av mekaniske påvirkninger under legging av røret. Viklingene danner dermed en trykkarmering som hindrer den indre foring 3 og varmeisolasjonslagene i å eksplodere som følge av høyt trykk inne i røret, eller i å kollapse som følge av høyt trykk på utsiden av røret.

Det kan også sees på figuren at det på utsiden av trykkarmeringen 5,6 er anordnet strekkarmering bestående av ett eller flere spiralviklede lag 7,8.

Melbm trykkarmeringen og strekkarmeringen kan det anordnes en melbmmantel (ikke vist på figuren) hvis formål er å forhindre fluidvandring mellom strekkarmeringen og trykkarmeringen.

For å øke motstanden mot tverroverføring av varme gjennom rørveggene, kan det ifølge oppfinnelsen nå påføres et lag 10 på utsiden av armeringslagene, idet nevnte lag består av bånd som er laget av et homogent materiale med liten varmeledningsevne, som for eksempel en polymer eller en polymer sammensetning. Disse lag omsluttes til slutt av en ytre mantel 9.

Dessuten bør det bemerkes at varmeisolasjonslaget i tillegg til sine varmeisolasjonsegenskaper må oppfylle en rekke andre krav, jfr. nedenfor.

Som en følge av det utvendige trykk mot røret, vil den ytre mantel og laget av varmeisolasjonsbånd kunne presses inn i armeringslaget. Dersom varmeisolasjonslaget presses ut mellom armeringsbåndene, vil dette medføre en betydelig grad av reduksjon i rørets fleksibilitet, med mulig ødeleggelse av røret som en følge av dette. Det er derfor viktig at varmeisolasjonslaget har den nødvendige mekaniske fasthet, slik at det ikke klemmes eller gjennomgår kritisk deformasjon under produksjon, legging og drift av røret.

I henhold til en spesielt foretrukket utførelse lages varmeisolasjonsbåndene som beskrives i dette skrift, av et homogent plastmateriale inneholdende minimum 50 -vekt-% polyolefin

(PP).

I henhold til en andre spesielt foretrukket utførelse lages varmeisolasjonsbåndene som beskrives i dette skrift, av et homogent plastmateriale inneholdende minimum 50 vekt% polyketoner, som foreksempel Carilon, som produseres av Shell.

Claims (5)

1. Armert, fleksibelt rør omfattende en indre foring (3), hvor det på innsiden er anordnet et skjelett (1), mens utsiden av den indre foring er omgitt av ett eller flere lag av trykk- (5,6) og strekk- (7,8) armering, som igjen er omgitt av ett eller flere lag av varmeisolasjonsbånd (10) som er beskyttet mot omgivelsene ved hjelp av en ytre mantel (9), karakterisert vedat varmeisolasjonsbåndene (10) er anordnet mellom den ytre mantel (9) og strekkarmeringen (7,8) og er laget av en polymer eller en polymer blanding.

2. Armert, fleksibelt rør som angitt i krav 1,karakterisertv e d at varmeisolasjonsbåndene (10) er laget av en polymer med et polyolefininnhold på minst 50%.

3. Armert, fleksibelt rør som angitt i krav 1,karakterisertv e d at varmeisolasjonsbåndene (10) er laget av en polymer med et polyketoninnhold på minst 50%.

4. Armert, fleksibelt rør som angitt i ett eller flere av de foregående krav,karakterisert vedat varmeisolasjonsbåndenes (10) bredden ligger innenfor intervallet 10-100 mm.

5. Anvendelse av et armert rør som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, for utvinning, transport eller raffinering av mineralolje, gass eller relaterte fluider.