NO339665B1 - Instrumentert endestykke for fleksibelt rør, tilpasset til å detektere forskyvning av et rørlag, samt tilknyttet rør - Google Patents

Description

INSTRUMENTERT ENDESTYKKE FOR FLEKSIBELT RØR, TILPASSET TIL Å DETEKTERE FORSKYVNING AV ET RØRLAG, SAMT TILKNYTTET RØR

Den herværende oppfinnelse vedrører et endestykke for fleksibelt rør for transport over lange avstander av et fluid under trykk og i påkommende tilfelle under høy temperatur, slik som en gass, petroleum, vann eller andre fluider. Oppfinnelsen retter seg nærmere bestemt mot et endestykke for et fleksibelt rør beregnet til utvinning av petroleum i havet.

De fleksible rør som brukes i havet, må kunne motstå sterke innvendige trykk og/eller utvendige trykk og likeledes tåle bøyninger i lengderetningen eller vridinger uten fare for å briste.

De oppviser varierte utforminger i forhold til sin bestemte bruk, men stemmer generelt med de konstruksjonskriterier som er angitt særlig i anbefalingene API 17 B og API 17 J fastsatt av American Petroleum Institute under tittelen "Recommended Prac-tice for Flexible Pipe" (anbefalt praksis for fleksibelt rør) og "Specification for Unbon-ded Flexible Pipe" (spesifikasjon for ikke-sammensatt fleksibelt rør).

Et fleksibelt rør omfatter innenfra og utover generelt:

- en indre tetningsmantel eller trykkmantel utført i plastmateriale, vanligvis polymer, som er bestandig mot den kjemiske virkning av det fluid som skal transporteres; - eventuelt et trykkhvelv som i det vesentlige motstår trykket utviklet av fluidet i tet-ningsmantelen, og som er opp-rettet ved spiralvikling med kort stigning (dvs. med en viklevinkel nær 90°) rundt den indre mantel av én eller flere metalliske formtråder som er hektet sammen (selvhektende eller ikke selvhektende), hvor formtrådene har et tverrsnitt med Z-form eller T-form eller avledninger av disse (teta eller zeta), U-form eller l-form; - i det minste ett lag (og vanligvis minst to kryssede lag) strekkarmeringer som er viklet med lang stigning, hvor armeringsvinkelen målt på rørets lengdeakse er for eksempel omtrent lik 55°; og

- en beskyttende og tettende utvendig mantel av polymer.

Et slikt rør kan ha en glatt innvendig passasje når passasjen dannes direkte av tet-ningsmantelen (den kalles da "smooth bore" [glatt løp]) eller en ikke-glatt passasje ("rough bore" [grovt løp]) når det innvendig i den indre tetningsmantel dessuten sør-ges for et skrog bestående av sammenhektet bånd som tjener til å hindre at røret klemmes sammen under det utvendige trykk.

Rørenes endestykker som er ment å koples sammen med hverandre eller med ende-utstyr, er likeledes angitt i anbefalingene API 17J og må utføres under betingelser som sikrer godt inngrep og samtidig god tetthet. Dette oppnås vanligvis ved en innfatning av mantelen, dvs. ved en delvis, radial inntrengning av et stivt element i mantelen.

Det er kjent flere typer endestykker for fleksible rør, hvilke benytter prinsippet med innfatning av den innvendige mantel, særlig fra dokumentet FR 2 214 852 eller WO 99/19655 eller endog fra dokumentet WO 97/25564 i søkerens navn og dokumentet PCT/FRO1/03305 likeledes i søkerens navn. Dette siste dokument beskriver særlig et festeendestykke for en fleksibel rørformet ledning omfattende et første ringformet parti (vanligvis kalt endestykkets hvelv) på hvilket en første innfatningsflens kan av-støttes, hvilken er forsynt med en innfatningskonus for den indre mantel, og et andre ringformet parti (vanligvis kalt hette) som omgir og forlenger det første ringformede parti bakover, og på hvilket en andre innfatningsflens kan avstøttes, hvilken er forsynt med en innfatningskonus for den ytre mantel, hvor konusen samvirker med en bakre innfatningsstøttehylse, hvor det andre ringformede parti sammen med det første ringformede parti angir et ringformet rom, i hvilket armeringene er anbrakt på en slik må-te at de er radialt løsgjort fra den indre mantel for å passere rundt den første innfatningsflens og rundt det første ringformede parti for å festes der; endestykket omfatter en stoppring for armeringene mellom den første innfatningsflens og den andre innfatningsflens; det nevnte ringformede rom er beregnet til å være fylt med et fyllmateriale slik som et resin som vil sperre de forskjellige elementer som inngår i dette rom.

Den indre mantel, eller trykkmantelen, er utført i et plastmateriale, for eksempel i Coflon<®>. Med tiden kan mantelen alt etter de trykk- og temperaturbelastninger som øves på den, gjennomgå en viss deplastifisering som kan føre til en defekt innfatning i endestykket. Mantelen kan da forskyve seg, hvilket medfører fare for lekkasjer på nivå med endestykket. Det er derfor viktig å overvåke mantelens stilling ved regelmessig inspeksjon.

Det er kjent fremgangsmåter for inspeksjon av et rørs indre ved hjelp av inspeksjons-"pigger" som løper gjennom røret og gir for eksempel videobilder eller også peiler et eventuelt tilbakestøt fra skroget gjennom et system med virvelstrømmer og tilknytte- de sensorer (jf. dokumentet FR 2790087 i søkerens navn). Slike fremgangsmåter har, utenom at de gir opplysninger om skroget, men ikke direkte om mantelen (i tilfellet med rør med "rough bore"), den ulempe at de krever midlertidig stans i utvinningen for å sende piggen i røret.

For effektivt å kunne skaffe tilgang til en forskyvningsinformasjon vedrørende mantelen, er det i dokumentet WO 98/12545 foreslått å forsyne det element som skal kon-trolleres, med markører hvis forskyvning kan detekteres med røntgenstråler, ved hjelp av en røntgenstråledetektor eller av en fotografisk film som er følsom overfor røntgen-stråler. I alle tilfeller nødvendiggjør dette tungt utstyr og likeledes stans i produksjonen for å kunne sette detektoren på plass rundt røret.

Formålet med oppfinnelsen er følgelig å foreslå en fremgangsmåte for detektering og et tilknyttet endestykke, hvilke ikke byr på de forannevnte ulemper og kan tilveie-bringe en indikasjon på forskyvningen av trykkmantelen eller andre lag i røret uten at produksjonen behøver stanses.

Oppfinnelsen når sitt mål takket være et endestykke som er tilpasset til detektering ved at endestykket direkte blir utstyrt med en sensor for detektering av forskyvningen av et gitt lag i røret, særlig av trykkmantelen.

Det lag som skal overvåkes, er fordelaktig selv utstyrt med i det minste én spesifikk markør som detekteringssensoren er følsom overfor.

Sensoren formidler detekteringssignalet til en signalbehandlingsanordning via hvilket som helst overføringsmiddel, trådbundet eller trådløst.

Oppfinnelsen vedrører følgelig et festeendestykke for et fleksibelt rør som innenfra og utover omfatter i det minste flere koaksiale lag og særlig en trykkmantel som er utført i plastmateriale, og i det minste ett strekkarmeringslag, hvor endestykket omfatter et ringformet hvelv, på hvilket en innfatningsflens for trykkmantelen kan avstøttes,karakterisert vedat endestykket likeledes omfatter i det minste én integrert forskyvningssensor for ett av lagene i røret.

I en foretrukket anvendelse av oppfinnelsen er sensoren en sensor for forskyvningen av trykkmantelen. Det inspiserte lag kan imidlertid meget gjerne være skroget, idet det brukes en egnet markør og sensor. Således ville forskyvningen av en stoppring plassert i enden av skroget kunne måles, hvilken stopprings posisjon er i stand til å peiles av den benyttede type sensor.

Sensoren er fordelaktig en magnetfeltsensor som samvirker med i det minste én magnet plassert i trykkmantelen.

Det er fordelaktig plassert flere magneter i mantelen i et plan på tvers av rørets lengdeakse.

Magnetsensoren er valgt blant Hall-effekt-, magnetdiode-, magnetoresistanssensorer eller fiberoptiske sensorer (Bragg-gitter koplet til et magnetostriktivt rør) og fiberoptiske Faraday-effekt-sensorer.

Det er mulig å ha én eneste sensor for å bestemme mantelens glidning. Det kan også sørges for flere, hvor antallet av disse og deres posisjon i lengderetningen i endestykket avhenger særlig av finheten i den måling som ønskes utført, så vel som den potensielle lengde av den mantelforskyvning som det er ønskelig å måle.

Sensoren eller sensorene er fortrinnsvis plassert i endestykkets ringformede hvelv.

Sensoren eller sensorene kan være forbundet, trådbundet eller trådløst, med en data-innsamlingsboks plassert for eksempel på endestykket. Dataene kan deretter bli brakt opp av et undervannsutstyr som periodisk samler inn dataene fra de forskjellige endestykker. Ifølge en annen variant kan dataene bli brakt opp via ledning ved optiske fibrer plassert inne i ett av de ulike lag i det fleksible rør for eksempel. På denne måte kan de behandles kvasipermanent og tillater således kontinuerlig verifisering av til-standen til det lag som overvåkes.

Hulrommet for sensoren er forbundet med endestykkets utside gjennom passasjer (boringer, halser) for forbindelseselementer, særlig ledninger.

Hulrommet for sensoren omfatter fordelaktig en termisk beskyttelse.

Oppfinnelsen vedrører likeledes et fleksibelt rør omfattende et endestykke forsynt med i det minste én sensor og omfattende, i ett av sine konstruksjonslag hvor det er ønskelig å detektere forskyvningen, i det minste én markør knyttet til sensoren.

Det fleksible rør omfatter fordelaktig i ett av sine lag, som for eksempel strekkarme-ringslaget, overføringsmidler (kabler, ledninger, optiske fibrer) som er beregnet til å overføre informasjoner levert av endestykkets sensor.

Andre fordeler og trekk vil fremgå tydelig ved gjennomlesning av den følgende beskri-velse under henvisning til enkeltfiguren som i halvt, langsgående delsnitt fremstiller et rørendestykke utstyrt i overensstemmelse med oppfinnelsen.

Et endestykke 1 som er symmetrisk om sin lengdeakse XX', hvilken er sammenfallen-de med rørets midtakse, er fremstilt i halvt delsnitt ved sin forbindelsesflens 2, ved sitt bakre festeparti for røret, generelt betegnet endestykkets hvelv 3 og ved en sy-lindrisk hette 10. Røret er fremstilt ved et skrog 4 og en trykkmantel 5 så vel som ved en tilbakebøyd ende 6 av armeringer 7. Mantelen 5 er festet takket være et stykke som vanligvis kalles innfatningsflens eller innfatningskonus 8 som, når den blir skjøvet bakover under montering av endestykket via organer som ikke er fremstilt, glir mot en konisk støtte i hvelvet 3 og går i inngrep med mantelen 5, hvilken på dette sted blir understøttet av en avsmalnet kanyle 9. En offermantel 21 som er av mindre tykkelse enn mantelen 5 og passerer under kanylen, kan være tilveiebrakt mellom skroget 4 og mantelen 5. Disse elementer er kjent i og for seg og behøver ikke beskrives nærmere. For øvrig er oppfinnelsen ikke avhengig av den nøyaktige utforming av endestykket og av røret, men kan gjennomføres på andre typer endestykker og rør enn dem som er illustrert på enkeltfiguren. Beskrivelsen av endestykket er bare gitt som en antydning av en mulig utførelsesform som oppfinnelsen kan brukes på.

Ifølge oppfinnelsen omfatter mantelen 5 i nærheten av sin fremre ende i det minste én magnet 11. Dessuten er det i endestykkets hvelv 3 plassert (for eksempel) tre sensorer 12 Cl, C2, C3 plassert i en avstand E fra mantelen og på en slik måte at de kan detektere og observere den eventuelle forskyvning av denne gjennom variasjonen i magnetfeltet foran de respektive sensorer Cl til C3. Nærvær av tre sensorer gjør det mulig å følge utviklingen i mantelens forskyvning. Plasseringen og antallet av sensorer blir selvfølgelig likeledes bestemt ut fra de ulike tekniske og fysiske parametrer for endestykket og røret som karakteristikkene for magnetene som er plassert i røret, eller egenskapene ved det stål som danner endestykkets hvelv for eksempel. Sensoren eller sensorene blir ført inn i endestykkets hvelv 3 gjennom radiale boringer 13 med diameter D som munner ut i en hals 14 plassert i veggen i et rom 15 som omgir endestykkets hvelv. En boring 16 forbinder halsen 14 med utsiden, foran på endestykket. På denne måte kan forbindelsesledninger 17 for sensorene etter plasseringen av sensorene 12 bli ført til en koplingsboks 18 som via en trådbundet eller trådløs forbin-delse 19 kan være forbundet med en signalbehandlingsenhet 20.

Magneten eller magnetene 11 er for eksempel sylindriske magneter av små dimensjoner, i størrelsesorden 5 mm lange og 4 til 8 mm i diameter, plassert radialt i mantelen 5. De kan være overtrukket med en polymer av typen polytetrafluoretylen eller poly-fluorvinyliden mot korrosjon og for elektrisk isolering av skrog/hvelv. Magnetene 11 blir satt på plass i mantelen idet endestykket monteres. Hvis det brukes flere magneter 11, er disse plassert i samme tverrplan, perpendikulært på endestykkets 1 og rø- rets akse XX'. De er fordelt langs omkretsen med jevn innbyrdes avstand for å dekke en vinkelsektor.

Sensorene 12 for måling av magnetfeltet er vanlige sensorer av små dimensjoner (minste diameter på 3 eller 4 mm). Det finnes slike sensorer som uten spesielle tiltak tåler en temperatur på 150 °C. Hvis ikke, må de varmeisoleres, for eksempel i små rør av polytetrafluoretylen.

Ifølge én utførelsesform av et endestykke ifølge oppfinnelsen, kan det i én og samme radiale boring 13 være satt inn to sensorer som er beregnet til å måle karakteristikkene til det magnetfelt som skapes av magnetene 11, idet én sensor er beregnet til å måle den radiale komponent i feltet, mens den andre sensor måler dets langsgående komponent. Denne dobbeltmåling gjør det mulig å bestemme vinkelen til det magnetfelt som er skapt av magnetene 11 på nivå med nevnte sensorer. Målingen av denne vinkel gjør det mulig å forbedre anordningens følsomhet og å lette kalibreringen av den sammenlignet med utførelsesformer hvor bare én eneste komponent i feltet blir målt av sensoren eller sensorene.

Avstanden E som skiller sensorene 12 fra magnetene 11 skal være så liten som mulig, imidlertid uten å svekke den mekaniske styrke til endestykkets hvelv 3: i praksis er boringer 13 med en diameter på 4 til 5 mm til en dybde som lar det gjenstå en avstand E på 6 til 10 mm, hensiktsmessig.

For å lette målingen, er den sone av endestykket som er beliggende mellom sensoren eller sensorene og det lag hvor det er ønskelig å måle forskyvningen, fordelaktig utført i umagnetisk materiale, som for eksempel i nikkel-krom-molybden-legering av lege-ringstypen 625. Til dette oppviser endestykkets hvelv 3 for eksempel en innvendig boring med et belegg av umagnetisk materiale og de radiale boringer 13 hvor sensoren eller sensorene er anbrakt, munner ut på nivå med nevnte belegg. Andre alternat-iver slik som stykker av umagnetisk materiale ført inn i de tversgående boringer, kan selvfølgelig likeledes foreslås.

Flertallet av sensorer plassert med innbyrdes avstand i lengedretningen gjør det mulig å lette behandlingen av signalene og gjøre den mer pålitelig og å gi en mer presis in-formasjon om mantelens 5 nøyaktige glidning, og dette innenfor større glidningsområ-der (for eksempel i størrelsesorden 20 til 50 mm alt etter endestykkets 1 geometri).

Claims (14)

1. Festeendestykke for et rørformet fleksibelt rør som innenfra og utover omfatter i det minste flere koaksiale lag (4, 5, 7) og særlig en trykkmantel (5) utført i plastmateriale og i det minste ett strekkarmeringslag (7), hvor endestykket (1) omfatter et ringformet hvelv (3) på hvilket en innfatningsflens (8) for trykkmantelen (5) kan avstøttes,karakterisert vedat endestykket (1) likeledes omfatter i det minste én integrert forskyvningssensor (12) for ett (4, 5) av lagene i det fleksible rør.

2. Endestykke ifølge krav 1,karakterisert vedat det lag som skal overvåkes, er forsynt med en spesifikk markør (11) som detekteringssensoren (12) er følsom overfor.

3. Endestykke ifølge krav 1,karakterisert vedat sensoren (12) er en sensor for forskyvningen av trykkmantelen (5).

4. Endestykke ifølge krav 1,karakterisert vedat sensoren (12) er en sensor for forskyvningen av skroget (4) i et rør av typen med ikke-glatt løp.

5. Endestykke ifølge krav 1,karakterisert vedat sensoren (12) er en magnetfeltsensor som samvirker med i det minste én magnet (11) plassert i trykkmantelen (5).

6. Endestykke ifølge krav 3,karakterisert vedat flere magneter (11) er plassert i mantelen i et plan på tvers av rørets lengdeakse.

7. Endestykke ifølge hvilket som helst av krav 3 eller 4,karakterisert vedat den magnetiske sensor (12) er valgt blant Hall-effekt-, magnetdiode-, magnetoresistanssensorer eller fiberoptiske sensorer.

8. Endestykke ifølge hvilket som helst av kravene 1 til 5,karakterisert vedat det omfatter flere sensorer (12) forskjøvet i lengderetningen (Cl, C2, C3).

9. Endestykke ifølge krav 8,karakterisert vedat plasseringen av sensorene (Cl, C2, C3) i endestykket er bestemt av den søkte må-lingsfinhet og av den potensielle forskyvning som skal måles.

10. Endestykke ifølge hvilket som helst av kravene 1 til 6,karakterisert vedat sensoren (12) huses i endestykkets ringformede hvelv (3).

11. Endestykke ifølge krav 7,karakterisert vedat hulrommet for sensoren (12) er forbundet med endestykkets utside gjennom passasjer (14, 16) for forbindelseselementene.

12. Endestykke ifølge hvilket som helst av krav 7 eller 8,karakterisert vedat hulrommet for sensoren (12) omfatter en termisk beskyttelse.

13. Fleksibelt rør omfattende et endestykke som er forsynt med i det minste én sensor (12) ifølge hvilket som helst av kravene 1 til 12,karakterisert vedat røret omfatter, i ett (4, 5) av sine konstruksjonslag hvor det er ønskelig å detektere forskyvningen, i det minste én markør (11) knyttet til sensoren (12).

14. Fleksibelt rør ifølge krav 13,karakterisert vedat det i ett av sine lag omfatter overføringsmidler (17) beregnet til å overføre informasjoner levert av endestykkets (12) sensor.