可卷绕本体、装置及其生产方法
【专利说明】可卷绕本体、装置及其生产方法
[0001]本发明涉及用于制造柔性导管以及用于提供螺旋形复合本体的方法和装置。具体地，但是非排他地，本发明涉及使用本体的方法，该本体在固有状态中具有螺旋形状，其可围绕下面的层卷绕以形成柔性导管的防护层。
[0002]传统上，柔性导管用于将诸如油和/或气体和/或水的产出流体从一个位置运输到另一个位置。已发现柔性导管在将海底位置连接到海平面位置时是有用的。柔性导管通常形成为柔性导管本体和一个或多个端部接头的组件。导管本体常规地形成为分层材料的组合，该组合形成包含压力的管道。导管结构允许在使用中的大的偏转而不引起弯曲应力，弯曲应力在导管的寿命期间损害其功能。导管本体大体构建为包括管状金属和典型地彼此非粘着的聚合物层的组合结构。
[0003]这种非粘着柔性导管已用于深水(小于3300英尺(1005.84米))和超深水(大于3300英尺(1005.84米))开发。当然，柔性导管也可用于浅水应用(例如，小于大约500米深度)或甚至用于岸上(陆上)应用。
[0004]通常，常规非粘着柔性导管包括配置在下面的层周围的金属加强“线”(诸如热塑性衬垫)以承载箍和由柔性导管经受的轴向负载。典型地，可具有矩形截面或互锁截面的这些线由金属材料(诸如钢)形成，然而，已建议可使用复合结构。然而，复合结构表现为几乎完全是弹性地且在制造期间不能塑性变形，因此不能容易地制造出适合于构建非粘着柔性导管的形状。事实上，常规地，这种复合结构通常必须就地模制。
[0005]某些解决方案已通过将预先固结的薄带堆叠在一起以及将它们结合到“线”配置内而创造出这种结构。其然后作为复合线卷绕以形成柔性导管层。如通常的防护线卷绕的那样以常规技术执行卷绕。然而所有这些建议的解决方案都呈现出其自身的缺点。例如，生产速度是抑制因素，以及，仍然存在保留在防护层中的残余应力，其可最终导致导管失效。
[0006]本发明的目标是至少部分地缓和上述问题。
[0007]本发明的某些实施例的目标是提供拉挤成型工艺，其可用于制造具有固有螺旋形状的复合本体。
[0008]本发明的某些实施例的目标是提供可螺旋地卷绕在柔性导管中的复合线，该线可经由比常规技术更快的生产工艺制造。
[0009]本发明的某些实施例的目标是提供一种用于使用拉挤成型工艺提供螺旋复合本体的方法和装置，在拉挤成型工艺期间，拉挤成型工艺的参数是变化的，使得固化复合本体的最终产品提供成带有螺旋形状。
[0010]本发明的某些实施例的目标是提供柔性导管本体，其中，防护层中的一个或多个线或所有线通过具有固有螺旋形状的复合本体提供。
[0011]本发明的某些实施例的目标是使用螺旋形的复合本体用于制造一个或多个层的柔性导管的目的。
[0012]根据本发明的第一方面，提供一种制造柔性导管本体的方法，所述方法包括卷绕至少一个复合本体的步骤，该至少一个复合本体在下面的导管层周围具有大致螺旋的固有形状。
[0013]该方法还适宜地包括将多个螺旋复合本体同时卷绕在下面的层周围以提供防护层。
[0014]该方法还适宜地包括通过卷绕该多个螺旋复合本体来提供压力防护层或拉伸防护层。
[0015]该方法还适宜地包括卷绕螺旋复合本体，该螺旋复合本体在防护层形成时具有与防护层的相邻绕线互锁的截面轮廓。
[0016]该方法还适宜地包括卷绕螺旋复合本体，该螺旋复合本体沿着本体的长度具有足够的轴向刚度以将防护层中的相邻绕线之间的间隙维持得低于预定最大间隙距离。
[0017]该方法还适宜地包括卷绕中空复合本体。
[0018]该方法还适宜地包括卷绕具有至少部分地填充内部区域的气凝胶材料的至少一个中空复合本体。
[0019]根据本发明的第二方面，提供了一种提供螺旋复合本体的方法，其包括如下步骤:通过牵拉至少一个纤维元件穿过树脂池提供树脂浸渍纤维，且通过在线性模具中固化树脂浸渍纤维提供固化的复合本体；由此，通过确定与模具中的浸渍纤维相关联的至少一个参数以螺旋形状提供固化复合本体。
[0020]该方法还适宜地包括通过改变与固化浸渍纤维的步骤相关联的至少一个操作参数来确定所述至少一个参数。
[0021]该方法还适宜地包括通过使纤维元件上的牵拉力的作用位置从与模具关联的直通路径偏移来改变所述至少一个操作参数。
[0022]该方法还适宜地包括通过使牵拉固化复合本体的牵拉单元关于模具选择性地旋转来改变所述至少一个操作参数。
[0023]该方法还适宜地包括通过在模具的至少一个区域中选择变化的温度轮廓来改变所述至少一个操作参数。
[0024]该方法还适宜地包括在模具的至少一个区域中提供有差别的温度轮廓。
[0025]该方法还适宜地包括通过改变沿着浸渍纤维的长度和/或宽度的轴向和/或扭转刚度来确定所述至少一个参数。
[0026]该方法还适宜地包括提供带有浸渍纤维的至少一个横向纤维和/或横向织物。
[0027]该方法还适宜地包括在线过程。
[0028]该方法适宜地包括连续生产过程。
[0029]该方法适宜地包括拉挤成型方法。
[0030]该方法适宜地提供:固化复合本体是伸长本体，其具有沿着复合本体的长度的大致共同的截面。
[0031]根据本发明的第三方面，提供了用于提供螺旋复合本体的装置，其包括用于固化从树脂池提供的树脂浸渍纤维的线性模具；以及从线性模具牵拉固化复合本体的牵拉单元;其中，通过牵拉单元提供的牵拉力的作用位置从与模具关联的直通路径偏移，和/或牵拉单元和模具可关于彼此选择性地旋转，以提供具有固有螺旋形状的复合本体。
[0032]该牵拉单元适宜地是夹固和牵拉单元，其关于模具的出口孔口具有可选择的位置。
[0033 ] 牵拉单元适宜地可围绕纵向牵拉单元轴线旋转。
[0034]模具适宜地包括至少两个间隔开的加热器元件以在模具中提供至少两个温度受控区。
[0035]装置还适宜地包括树脂池，该树脂池包括树脂源。
[0036]装置还适宜地包括在树脂池和模具之间的至少一个张力/引导板。
[0037]装置还适宜地包括至少一个线轴架元件，其包括单向或多向加强件。
[0038]装置还适宜地包括至少一个加强元件，其包括纤维垫或纤维粗纱或碳纤维或无纺面纱。
[0039]根据本发明的第四方面，提供了大致如前文参考附图描述的那样构造和配置的装置。
[0040]根据本发明的第五方面，提供了大致如前文参考附图描述的方法。
[0041]本发明的某些实施例可提供用于提供螺旋复合本体的方法和装置。通过在复合本体中产生螺旋形状，该本体可在下面的结构周围螺旋地卷绕，且只要绕线的节距大致匹配复合本体的固有状态的节距，则绕线和层中由多个这种绕线产生的应力和应变几乎完全或完全地消除。
[0042]本发明的某些实施例可提供用于经由拉挤成型工艺制造螺旋本体的方法和装置。因此，可用于形成柔性导管绕线的复合本体的制造速率相对于现有技术极大地提高。
[0043]本发明的某些实施例可用于形成非粘着柔性导管，其具有带有减小的比重的柔性导管本体。可引入单独的复合加强元件来替换等同的常规功能金属元件以形成完全或部分(混合式)复合非粘着柔性导管。
[0044]本发明的某些实施例可提供具有可根据用途按照需要选择的截面的螺旋复合本体的方法。例如，在制造期间在螺旋复合本体中可形成方框形截面或大致Z形截面或C形截面。
[0045]本发明的某些实施例可对另外的平面区段拉挤成型件以弯曲和扭曲方式模制，以在将本体应用到柔性导管(诸如拉伸或压力防护卷绕)时有助于使所应用的弯曲应变和所发生的扭曲尽可能小。这排除了对于这种目的使用直拉挤成型的缺点，直拉挤成型具有在加载为导管结构的部分之前在弯曲和扭曲情况下利用拉挤成型件的部分内在强度的缺点。相对于本发明所提供的解决方案，直拉挤成型的使用导致较低的效率且因此在较低的总体应用负载下失效。
[0046]现在将参考附图仅通过示例在下文中描述本发明的实施例，在附图中:
图1示出柔性导管本体；
图2示出柔性导管的使用；
图3示出拉挤成型工艺的示意图；
图4示出线性模具中的两个加热区；
图5示出在复合本体中形成弯曲；
图6示出