柔性管体和提供柔性管体的方法

柔性管体和提供柔性管体的方法
【专利摘要】一种柔性管体(100)和生产柔性管体的方法，所述柔性管体包括抗压毁层(801)，所述抗压毁层(801)包括径向内表面和径向外表面，所述径向内表面包括多个大致规则的突起(815)和/或凹入部，所述多个大致规则的突起(815)和/或凹入部沿与所述径向内表面的切线垂直的方向延伸，以便在使用中破坏沿着所述柔性管体流动的流体的分界层(509)。
【专利说明】柔性管体和提供柔性管体的方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种柔性管体和提供柔性管体的方法。具体地但非排它性地，本发明涉及一种柔性管体，该柔性管体具有内部抗压毁层，与已知的设计相比该内部抗压毁层在流经管体的流体流动方面具有改善的性能。

【背景技术】
[0002]通常，柔性管被用于将诸如石油和/或天然气和/或水之类的产品流体从一个位置运输到另一位置。柔性管对于将水下位置(水下位置可以在水下较深，比如水下1000米或更深)连接到海平面位置是特别实用的。管道可以具有通常高达大约0.6米的内径。柔性管一般被形成为柔性管体与一个或多个端部接头的组件。管体通常被形成为形成管状承压管道的分层材料的组合。管结构允许发生较大挠曲而并不产生损害管的功能性(在管的使用寿命期间)的弯曲应力。管体一般被组装成包括金属层和聚合层的组合结构。
[0003]在整个说明书都将以柔性管作为参考。应当理解的是，柔性管是一段管体和一个或多个端部接头的组件，其中管体的相应端部终止于各个端部接头。图1示出了管体100是如何可以由形成了承压管道的分层材料的组合形成的。尽管在图1中示出了多个特定层，但应当理解的是本发明广泛适用于，可以包括两个或更多个由各种可能的材料制造而成的层的同轴管体结构。层厚度仅以示例性的目的示出。
[0004]如图1所示，管体包括作为抗压毁层的最内骨架层101。骨架提供了能够用作最内层的互锁结构，以整体地或局部地防止内部压力壳层102由于管失压(decompress1n)、夕卜部压力、以及抗张力铠装压力和机械压毁负载而导致的压毁。骨架层可以由螺旋卷绕的细长带状金属元件形成，其中卷绕体与相邻的卷绕体互锁以形成互锁构造。图3中示出了已知骨架层301的剖视图。图4示出了贯穿骨架层301的壁的纵向横截面图。这种骨架层可以通过如下方式形成:折叠例如具有矩形横截面的不锈钢的细长板条形成，以便具有近似的反S形横截面，并且螺旋卷绕该板条使得第一钩状部叠置并且嵌套到相临卷绕体的相应钩状部中。如图4所示，钩状区域的尺寸允许相临卷绕体之间沿轴向方向产生一定程度的移动。所述移动对于允许柔性管进行预定量的弯折是有益的。
[0005]返回图1，内部压力壳层102用作流体保持层并且包括确保内部流体整体性的聚合物层。应当理解的是，该层自身可以包括多个子层。应当理解的是，当可选的骨架层被使用时，内部压力壳层通常被本领域技术人员称作障壁层。在没有这样的骨架的运作(所谓的光滑孔的操作)中，内部压力壳层可以被称作内衬。
[0006]可选的压力防护层103为结构层，该层增大了柔性管对外部和内部压力以及机械压毁负载的耐受性。该层还结构性地支撑内部压力壳层，并且通常可以由具有接近90°的捻角(lay angle)的缠绕线的互锁结构形成。压力防护层通常为例如由碳钢形成的金属层。压力防护层也可以由复合材料、聚合物或其它材料或材料的组合形成。
[0007]柔性管体还包括可选的第一抗张力防护层105和可选的第二抗张力防护层106。每层都被用于承受张力负载和内部压力。抗张力防护层通常由多个金属线(为该层提供强度)形成，所述多个金属线位于内层上方并且沿着管的长度以通常介于10°到55°之间的捻角螺旋缠绕。抗张力防护层通常成对地对向缠绕。抗张力防护层通常为例如由碳钢形成的金属层。抗张力防护层也可以由复合材料、聚合物或其它材料或材料的组合形成。
[0008]所示出的柔性管体还包括可选的带层104，带层104有助于包含在下面的层并且在一定程度上防止相邻层之间的磨损。
[0009]柔性管体通常还包括可选的隔离层107和外壳层108，外壳层308包括用于保护管以抵抗海水的渗透和其它外部环境、腐蚀、磨损和机械损伤的聚合物层。
[0010]每个柔性管包括至少一段(有时称作一节或一部分)管体100以及位于柔性管的至少一个端部处的端部接头。端部接头提供了一种形成柔性管体与连接器之间的过渡部的机械装置。例如在图1中示出的不同的管层终止于端部接头，这样来传递柔性管与连接器之间的负载。
[0011]图2示出了适于将诸如石油和/或天然气和/或水之类的产品流体从水下位置201输送到飘浮设施202的立管组件200。例如，在图2中，水下位置201包括水下流送管线。柔性流送管线205包括柔性管，该柔性管整体地或局部地靠置在海底204上或埋置在海底下方并且在静态应用中被使用。飘浮设施可以通过平台或浮体或如图2中示出的船只提供。立管组件200被设置为柔性立管，也就是将船只连接到海底设施的柔性管203。柔性管可以为具有连接端部接头的成段的柔性管体。
[0012]应当理解的是，如本领域技术人员所知晓的，存在有不同类型的立管。本发明的实施例可以与任何类型的立管一起使用，例如自由悬挂的(自由的、悬链立管)、在一定程度上受到限制(浮体、链条)的立管、完全受限的立管或包封在管(I型或J型管)中。
[0013]图2还示出了柔性管的一部分如何可以用作流送管线205或跨接管线206。
[0014]非粘接的柔性管已经被用于深水(小于3300英尺(1005.84米))和超深水(大于3300英尺)开采中。对石油日益增长的需求导致了在环境因素更为极端的越来越深的水域中进行开采。例如，在这种深水和超深水环境中，海底温度增大了产品被流体冷却到导致管阻塞的温度的风险。增加的深度还增大了与柔性管必须进行操作的环境相关联的压力。因此，增大了对柔性管体的各层高性能等级的需要。
[0015]柔性管也可以用于浅水应用(例如小于大约500米的深度)或甚至用于海岸(陆上)应用。
[0016]如上所述，粗糙孔和光滑孔的柔性管是已知的。光滑孔柔性管包括称作内衬的流体保持层。内衬的光滑内表面限定输送流体的孔。光滑孔柔性管被用于各种应用中，例如用于注水或用于浅水应用。然而，在孔受压的情况下，柔性管的环状区域中在内衬与径向外层之间累积的压力会使内衬损坏并且这会导致不可逆的损害。因此，在抗压毁的重要的一些应用中，骨架层在流体保持层的内部被使用。这就是所谓的粗糙孔应用，并且骨架层(如在图3中的横截面中示出的，骨架层通常通过以互锁的方式螺旋卷绕成形板条形成)通过对流体保持层进行支撑来防止流体保持层在孔的压降下被压毁。
[0017]由于骨架层的特定横截面轮廓，已知的骨架层与内衬相比通常为管体的内表面提供较少的光滑程度。例如，如在图4的骨架横截面中示出的，存在有多个形成骨架层301的径向内表面307的大致平坦部分3031,2和空腔305 1,2。空腔为未被填充的空间的空隙区域并且以在横截面中呈近似的长菱形形状309 (在图4中以虚线示出)的形式有效地径向向外延伸。当然，在横截面中示出的空腔实际上是连续地围绕骨架层301的内表面螺旋延伸的单个空腔，但其它已知的骨架层可以具有其它构造。
[0018]由于在骨架层横截面中存在这种空腔，会对流经管的流体流动产生不利影响。
[0019]粗糙孔应用中遇到的问题在于，骨架层的互锁的成形板条对流体沿着柔性管的流动具有有害影响。更具体地，在输送气体的管中，骨架的不规则的内表面导致在流体流动时形成涡流，这会增大压力变化。这些压力变化特别是在共振发生时会产生问题(压力变化会吻合管的一部分的固有谐振频率或所连接的结构的固有谐振频率，从而导致该作用加倍)。这些压力起伏和所产生的振动会通过疲劳造成损害并且最终使连接到柔性管的外围设备出现故障。在本领域中已经形成了术语“涡流引发的振动(VIV) ”来描述导致这些问题的现象。
[0020]更具体地，由于在柔性管内产生压力变化而可以被听到为称作“振鸣”的尖利的音调。压力变化导致管振动和沿着管的交变应力。已经发现这一问题在经过立管的相对较高的流体输出速度下发生。由此，如果发生振鸣，生产率必然会受到限制。
[0021]振鸣问题可以归因于在柔性管的内表面上产生的流动引发的脉动。当涡流脱落频率激励管线的声音自然频率时，结构振动、持续声波和涡流脱落就会出现。存在有3个与振鸣问题有关的方面一一(i)骨架空腔中的涡流脱落、(ii)从管端部反射的声能以及(iii)声场和流体流动之间的反馈。
[0022]本领域技术人员在试图减小流体流动涡流和立管振鸣时，已经努力试图通过各种方式使骨架层的内表面“平滑”。
[0023]替代性地，W02012/131354描述了一种设置在管的内腔中的涡流脱落构件。


【发明内容】

[0024]根据本发明的第一方面，提供了一种用于从水下位置输送流体的柔性管体，所述柔性管体包括:
[0025]抗压毁层，所述抗压毁层包括径向内表面和径向外表面，所述径向内表面包括多个大致规则的突起和/或凹入部，所述多个大致规则的突起和/或凹入部沿与所述径向内表面的切线垂直的方向延伸，以便在使用中破坏沿着所述柔性管体流动的流体的分界层。
[0026]根据本发明的第二方面，提供了一种提供柔性管体的方法，所述方法包括:
[0027]提供抗压毁层，所述抗压毁层包括径向内表面和径向外表面，所述径向内表面包括多个大致规则的突起和/或凹入部，所述多个大致规则的突起和/或凹入部沿与所述径向内表面的切线垂直的方向延伸，以便在使用中破坏沿着所述柔性管体流动的流体的分界层O
[0028]根据本发明的第三方面，提供了一种基本上如在本文中参照附图描述的柔性管体。
[0029]根据本发明的第四方面，提供了一种基本上如在本文中参照附图描述的方法。
[0030]本发明的特定实施例提供的优点是，提供了一种柔性管体，该柔性管体具有良好的抗压毁性能，并且与已知的管体设计相比防止或减小了涡流引发的振动。
[0031]本发明的特定实施例提供了一种柔性管结构，与已知的管结构相比该柔性管体结构在使用中赋予穿过其内腔的流体以优秀的自由流动。
[0032]抗压毁层可以是骨架层。
[0033]柔性管体可以进一步包括设置在所述抗压毁层的径向外侧的障壁层、环带强度层和外流体保持层。
[0034]本公开还包括将柔性管体用在从水下位置输送产品流体的用途。
[0035]提供柔性管体的方法可以包括对细长带状元件进行成形并且螺旋地卷绕所述带状元件以形成所述抗压毁层。
[0036]提供柔性管体的方法可以包括成形出多个单独的环状元件并且将所述环状元件互锁以形成所述抗压毁层。
[0037]提供柔性管体的方法可以进一步包括提供设置在所述抗压毁层的径向外侧的障壁层、环带强度层和外流体保持层。
[0038]提供柔性管体的方法可以进一步包括在将片材元件成形为大致圆筒状构造之前折叠所述细长片材元件的步骤。

【专利附图】

【附图说明】
[0039]下文中参照附图进一步描述本发明的实施例，在附图中:
[0040]图1示出了柔性管体；
[0041]图2示出了立管组件；
[0042]图3示出了已知骨架层的剖视图；
[0043]图4示出了图3的骨架层的横截面图；
[0044]图5示出了流经已知柔性管体的流体流动；
[0045]图6示出了图5的一部分的放大视图；
[0046]图7示出了在图6的处理之后的互锁的骨架层；
[0047]图8示出了根据本发明的骨架层的剖视图；
[0048]图9示出了图8的骨架层的横截面图；
[0049]图10示出了图9的一部分的放大视图；
[0050]图11示出了图10的一部分的放大视图；
[0051]图12示出了流经本发明的柔性管体的流体流动；
[0052]图13示出了图12的放大视图；
[0053]图14a和图14b分别示出了流经已知柔性管体和流经本发明的管体的流体流动。
[0054]在附图中，相同的附图标记表不相同的部分。

【具体实施方式】
[0055]发明人采用了 2-D LES CFD模拟方法(2维大涡流模拟计算流体动力学)来鉴别沿着柔性管行进的流体在流动中的剪切层波动。具体地，发明人通过在流体输送期间观察贯穿柔性管的2维横截面研宄了沿着柔性管的内腔的纵向方向的流体流动。如在本文中所使用的，术语剪切层将被用于指代流动流体的出现大速度梯度(例如从30m/s的流动速度降至骨架空隙内的零流动速度)的部分之间的界面。技术人员将会理解到，沿着管的内腔流动的流体会具有相邻于管壁而受到剪力的一部分流体，从而引起更受扰动的流动(更大涡流强度)而使流体以不相同的速度流动。大致位于管的中心部分的另一部分的流体相对地将不受来自管壁的力的影响。具体地，当管的内表面不光滑时，涡流强度会较大。受剪力影响的区域和不受剪力影响的区域之间的分界面被称作分界层。
[0056]图5和图6示出了沿着柔性管的内腔520在图中从左向右流动的流体的涡流强度轮廓。尽管理所当然地，贯穿管的纵向横截面会呈现管的围闭管内腔的两个壁，但在附图中仅示出了骨架层501的一个壁以及内腔的一部分。在这种情况下，被测试的柔性管体包括已知的骨架层501，骨架层501具有与图4中所示出的相同的横截面轮廓。
[0057]骨架层501由螺旋卷绕的细长带状金属元件形成，其中卷绕体与相邻的卷绕体互锁以形成互锁的管状构造。骨架层501通过对例如具有矩形横截面的不锈钢细长板条进行折叠而形成，以便具有近似的反S形横截面，其中使第一端部折叠以形成第一钩状部并且使第二端部沿相反方向折叠以形成第二钩状部并且沿对角线形成有中央本体部。板条被螺旋卷绕，使得第一钩状部被叠置并嵌套到相临卷绕体的第二钩状部的相应凹部中。根据图4，钩状区域的尺寸允许相临卷绕体之间沿轴向方向产生一定程度的移动。
[0058]通过使带元件在六组成型辊(未示出)之间通过，使带元件被成形成如图7中所示出的“S”形轮廓。带元件围绕心轴被卷绕成螺旋状以将带元件的每个部分互锁到一起，从而提供骨架的连续长度(如图3中所示)。因此，当带元件在轧辊之间通过并且在快要到达心轴之前，带元件以预定位置和路径被折叠许多次。
[0059]返回到图5和图6中，内腔520中示出的不同区域的阴影示出了沿着内腔以不同速度流动的流体。可以看到的是，流体流动由于空腔503^的出现而受到影响，从而在流体进入和离开空腔时产生了流体流动的涡流。结果导致沿着骨架层表面至分界层509的湍流流动。这种湍流流动会导致如上所述的VIV和立管振鸣。
[0060]图8至图11示出了根据本发明的骨架层801的一部分。更具体地，图8示出了柔性管体的骨架层801的一部分的剖开部分，图9示出了贯穿骨架层801的壁的横截面图，图10示出了图9中示出的骨架层的一部分的放大视图，并且图11示出了图10中示出的骨架层的一部分(标识为区域A)的进一步放大的视图。可以看到的是，骨架层在一些方面类似于上述骨架层301，501，并且为了简便起见相同特征将不再论述。然而，骨架层801包括形成在形成骨架层801的片材的表面803上的突起815i_n。如所示，突起815^被设置在面向骨架层的径向内侧的表面上。由于形成骨架层的片材具有折叠构造，因此沿着骨架层的径向内表面(以及径向外表面)存在有空腔805。空腔为未被填充的空间的空隙区域并且以在横截面中呈近似的长菱形形状的形式有效地径向向外延伸。
[0061]突起815i_n与骨架层一体地形成，即作为骨架层的一体部分。由此所述多个突起与抗压毁层一次成型。
[0062]突起815i_n大致规则地排布(即规则地间隔开)并且从骨架层的表面803延伸出。当然，在不通过横截面观察而是通过整体3维形状观察时，所示出的突起实际上将基本上遍布大致圆筒状骨架层801的整个径向内表面。如所示，突起将沿与圆筒状内表面的切线垂直的方向延伸。突起815可以围绕骨架层的内表面连续地螺旋延伸。这里，突起沿着柔性管体的纵向轴线并且围绕柔性管体的圆周延伸。然而，应当理解的是，突起可以仅在一部分上沿着管体的纵向轴线延伸，和/或仅部分地围绕管体的圆周延伸。管体(骨架层)的该部分可以位于管体的端部处，或位于管体的中间位置。
[0063]相反地，尽管在上文中描述了多个突起，但应当理解的是表面803可以等同地被描述为具有多个凹入部。
[0064]适当地，突起815的高度介于空腔805深度的大约1/1000至1/10之间。更适当地，根据板条厚度以及在制造过程中产生的形状，突起的高度介于空腔805深度的大约1/750至1/300，或1/300至1/100，或1/700至1/100，或1/70至1/10之间。突起的高度应当从表面803处的基部至其顶点进行测量。空腔805的深度应当从形成径向内表面的水平部分(根据图8至图10)至形成空腔805的基部的水平部分(根据图8至图10)进行测量。
[0065]适当地，突起具有大约200 μπι或更小的高度。更适当地，突起具有大约150 μπι或更小的高度。更适当地，突起具有大约100 μπι或更小的高度。更适当地，突起具有大约50 μ m或更小的高度。
[0066]适当地，这些突起具有相等的高度，或在高度上变化总高的10%。
[0067]适当地，这些空腔具有相等的深度，或在深度上变化总深的10%。
[0068]适当地，空腔具有大约2.5mm的深度。在这种情况下突起可以适当地具有20 μπι的高度。
[0069]突起被布置成破坏沿着柔性管体流动的流体的分界层。
[0070]在本实施例中，突起815在生产用于形成骨架层801的片材期间(并且在使片材形成圆筒状构造之前)形成。也就是说，大致平坦的片材(例如，金属、不锈钢等)作为细长带状元件(即，形状为近似矩形)提供，并且该片材具有形成其一侧上的突起815。突起被形成为带状元件的一体部分。突起可以通过如下过程形成在片材的表面上:(i)在生产片材自身的过程中，例如通过使用一个适当的成形轧辊和一个平面轧辊来轧制片材，或(ii)采用经过的平面轧制的(光滑的)片材，然后对片材进行后处理，以便例如形成片材的一个表面中的凹入部。
[0071]然后，在冷成形过程中，片材在使用轧辊的多级操作中被连续地折叠，以便最终提供开口的、近似反S形的横截面，然后片材在定尺寸心轴上通过额外的轧辊被螺旋卷绕并且被挤压闭锁(与相邻的螺旋卷绕体互锁，如图7中可见)。也就是说，片材在经过轧辊时沿着其长度被连续地折叠(即，不必同时全部被折叠)。带状元件的每个卷绕体通过互锁过程而与其相邻的卷绕体互锁，以便提供大致圆筒状的管状层(如图8所示)。板条被螺旋卷绕，使得第一钩状部叠置并且嵌套到相临卷绕体的相应钩状部中。如图9所示，钩状区域的尺寸允许相临卷绕体之间沿轴向方向产生一定程度的移动。所述移动对于允许柔性管进行预定量的弯折是有益的。如图9所示，骨架层801在该层面向内腔的一侧具有许多空腔805。
[0072]图12和图13示出了沿着柔性管的内腔820在图中从左向右流动的流体的使用2-D LES CFD模拟方法的涡流强度轮廓。再次地，在附图中仅示出了骨架层801的一个壁和内腔820的一部分。在这种情况下，被测试的柔性管体包括具有图9中示出的横截面轮廓的骨架层801。图13示出了空腔805附近区域的放大视图。
[0073]从图12和图13中可以看到的是，与图5和图6中示出的已知结构相比，邻近管体(骨架层)的壁的流体的湍流和涡流强度大大减小。与图5和图6相比，流体流动更呈层状。沿着管体流动的流体受到突起的影响。突起有效地起到使空腔涡旋结构消散的作用。突起的表面图案有助于形成微级湍流，微级湍流吸收否则将可能出现的较大涡流结构(会引起VIV)的能量。也就是说，许多相对较小的旋涡在湍流中形成，从而消散了骨架层中的空腔引起的较大的流动结构。因而，空腔中的周期性速度和压力波动与已知的构造相比减小。从而产生的流动模式得到改善。
[0074]适当地，所述多个突起需要具有适合的尺寸以在湍流区域中的消散范围内产生旋涡，从而在自身不引起较大湍流的情况下破坏湍流结构。
[0075]图14a和图14b示出了已知的骨架层(图14a)和本发明的骨架层(图14b)之间的2-D LES CFD模拟结果的比较。可以看到的是，与已知的构造相比，本发明的构造提供了被极大地减小的剪切层波动和旋涡强度。
[0076]在另一实施例中，突起可以在折叠片材的同时形成，而不是在片材形成圆筒状构造以形成圆筒状骨架层之前形成突起。更具体地，当使用上述冷成形处理时，用于折叠片材的一个或多个轧辊可以具有非平滑的表面图案，非平滑表面的图案设计成在片材与用于折叠的轧辊接触时使片材在不同的预定位置处凹入。
[0077]在另一实施例中，突起可以在细长带状元件(片材)被卷绕到心轴上的同时形成。更具体地，心轴可以在其上具有多个大致规则的突起，使得当带状元件被卷绕到心轴上时，突起使带状元件(片材)的接触心轴的部分凹入。这可能需要带状元件以足够的力被卷绕，以便通过突起使带状元件凹入。替代性地或另外地，带状元件可以例如由于被加热而在当时是具有延展性的，使得需要较小的力来使带状元件上凹入。因而，心轴上的突起将在骨架层上提供相应的凹入部。
[0078]应当理解的是，这种特定方法将仅能够在骨架层的空腔内以有限的程度提供突起/凹入部。然而尽管如此，提供在骨架层的最内表面上的突起/凹入部将仍然起到减小剪切层波动和涡流强度的作用。
[0079]在另一实施例中，突起可以在大致圆筒状骨架层已经形成之后并且可选地在整个柔性管已经形成之后或在管安装之后形成。也就是说，在形成大致圆筒状管状元件之后(在这个阶段相当于已知的骨架层构造)，骨架层可以使用穿过管线牵引的工具被“刮制(pigged) ”(PIG 为管线检验规(Pipeline Inspect1n Gauge))。管线检验规(pig)可以成形为:在其与管线的径向内层接触的边缘上具有非光滑的表面图案。管线检验规可以被设计成在管线检验规与骨架层接触时使骨架层在不同的预定位置处凹入。PIG可以具有刷状构造，以便使PIG能够通过侵蚀性刷制作用形成凹痕。替代性地，PIG可以具有切削工具或作为附件的工具，以使得能够从管的径向内表面切削下一定的形状或冲击到管的径向内表面中。PIG可以行进管的长度的至少一部分并且使骨架层的径向内表面凹入或变粗糙。
[0080]替代性地，在形成大致圆筒状的管状元件之后，可以使用适当的材料对骨架层的内表面进行冲击或冲压(例如通过朝向骨架表面被空气驱动的颗粒或杆)，从而引起骨架层的表面中的凹入。当然，材料应当以足够的力朝向骨架表面被冲击或冲压，以便形成适合尺寸的凹入部。
[0081]对上述细节设计的各种改型都是可能的。例如，尽管突起815在上文中被描述为横截面的大致方形，但突起可以采用任意形状，例如凸形突起(即，任何向外凸出的形状)、凹形凹入部(即，任何向内凸出的形状)、多边形、方形、矩形、三角形或这些形状的任意组合。突起/凹入部可以沿着纵向中心轴线和/或沿垂直于纵向中心轴线的方向截取的横截面提供。
[0082]突起可以是被形成为有助于破坏分界层并且减小流经管体的流体中的涡流强度的任意适合的凸脊或凸部。
[0083]尽管突起815在上文中被描述为围绕骨架层的内表面连续地螺旋延伸的突起，但其它构造也是可以的。例如，当从管体的中心径向观察时，所述多个突起可以包括沿一个或多个方向延伸的条带或锯齿，或具有离散形状，例如多边形、方形、菱形、矩形、三角形、圆形、椭圆形或任何这些形状的组合。
[0084]尽管上述骨架层为不锈钢的，但骨架层可以由任何适合的材料形成，例如由碳钢、其它金属、复合材料、聚合物或其它材料或材料的组合形成。
[0085]尽管上述骨架层被描述成包括细长带状元件的螺旋卷绕体，但骨架层可以以其它方式形成。例如，骨架层可以由多个独立环状元件形成，所述多个独立环状元件具有连接部以与相邻的环状元件互锁。相邻环状元件可以具有一个或多个从骨架层的内表面延伸(例如在相邻环状元件之间的位置处延伸或在骨架层的内表面的其它区域延伸)的空腔。
[0086]尽管上述实施例具有与抗压毁层一体地形成的突起，但突起可以在制造带状元件期间(卷绕之前)被固定附接到规则的抗压毁层，例如通过焊接或用适合的粘合剂进行粘接、通过螺栓连接或其它方法。
[0087]尽管上述骨架层被描述为包括规则地间隔开的突起/凹入部，但使突起/凹入部以20%，或15%，或10%的误差范围间隔开或部分随机地(sem1-randomly)或随机地间隔开也能使柔性管体获得期望的效果。
[0088]通过上述结构，可以发现的是与已知的设计相比，在管体的最内层上提供所述多个突起有效地减少了剪切层波动和流经管体的流体的涡流强度。由此，与已知的设计相比，空腔表面处的整体的速度和压力波动在幅度和严重程度上极大减小，从而产生改进的流动而不具有在局部引起管部件或设备的疲劳破坏高频振动的风险。这导致了剪切层流动波动的较小的幅度和较弱的声源，从而减小或消除了通常在气体开采中的流动速度下的声音脉冲。
[0089]也就是说，提供空气动力学结构旨在故意地干扰沿着柔性管的流体流动。这实际上减小了流体的剪切层波动和涡流强度。
[0090]还应当理解的是，本发明的应用可以被局限在管体的一定长度内，S卩，没有必要将突起/凹入部应用到管的整个长度。管体的靠近端部连接器的部分可以在管的一定线性长度内(当气体离开管时足以干扰气体流动)包含凸起/凹入部，使得相邻管道系统和结构不产生固有谐振频率，而剩余的管长度可以仍然通过现有技术的材料制造。替代性地，管体的包含突起/凹入部的部分长度可以沿着管长度分布在离散的位置处，以获得所需要的对声振动的抑制。
[0091]因此，以上描述的本发明会有助于防止有害的立管振鸣，这进而将改善疲劳寿命并且增长柔性管的寿命。
[0092]剪切层波动的减小还会导致流经柔性管的流体中的较少的压力降。因此通过该管产生增大的生产率会是可能的。
[0093]此外，本发明的骨架层或抗压毁层的制造可以容易地在现有的管体制造过程中实施。
[0094]本领域技术人员将会清楚的是，与上述实施例中的任一个相关地进行描述的特征能够在不同的实施例之间可互换地应用。上述实施例为用于表明本发明的各种特征的示例。
[0095]在本文的整个说明书和权利要求书中，术语“包括”和“包含”以及其变型意味着“包括但不限于”，并且这些术语并非意在(并且不)排除其它组分、添加物、部件、整体或步骤。在本文的整个说明书和权利要求书中，单数包含复数，除非在上下文中另外有要求。具体地，在使用不定冠词时，本文应当被理解为考虑了复数以及单数，除非在上下文中另外有要求。
[0096]除非是与其不相容的，结合本发明的特定方面、实施例或示例描述的特征、整体、特性、化合物、化学组分或组应当被理解为适用于本文中描述的任何其它方面、实施例或示例。本文中公开的所有特征(包括任何所附权利要求、摘要和附图)，和/或本文中公开的任何方法或过程的步骤可以以任意组合方式组合，除了这些特征和/或步骤中的至少一些相互排斥的组合之外。本发明不限于任何前述实施例的细节。本发明延伸至本文中(包括任何所附权利要求、摘要和附图)公开的特征的任何新颖的特征或任何新颖的组合，或延伸至本文中公开的任何方法或过程的步骤的任何新颖的步骤或任何新颖的组合。
[0097]读者可以将注意力放到与本申请的说明书同时提交或者在前提交的并且利用该说明书对于公众查阅是开放的所有论文和文献，并且所有这些论文和文献的内容都通过参考结合到本文中。
【权利要求】
1.一种用于从水下位置输送流体的柔性管体，包括: 抗压毁层，所述抗压毁层包括径向内表面和径向外表面，所述径向内表面包括多个大致规则的突起和/或凹入部，所述多个大致规则的突起和/或凹入部沿至少一个与所述径向内表面的切线垂直的方向延伸，以便在使用中破坏沿着所述柔性管体流动的流体的分界层O
2.根据权利要求1所述的柔性管体，其中，所述抗压毁层包括螺旋卷绕的细长带状元件，所述带状元件在所述带状元件的相邻卷绕体之间具有至少一个空腔。
3.根据权利要求1所述的柔性管体，其中，所述抗压毁层包括互锁的独立环状元件，并且其中，所述抗压毁层包括多个空腔，每个空腔位于环状元件与相邻环状元件之间。
4.根据权利要求2或3所述的柔性管体，其中，所述突起的高度或所述凹入部的深度为每个所述空腔的深度的大约1/1000至1/10。
5.根据前述权利要求中任一项所述的柔性管体，其中，所述突起的高度或所述凹入部的深度为大约200 μ m或更小。
6.根据前述权利要求中任一项所述的柔性管体，其中，所述多个突起和/或凹入部至少部分地沿着所述柔性管体的纵向轴线延伸。
7.根据权利要求6所述的柔性管体，其中，所述多个突起和/或凹入部至少部分地围绕所述柔性管体的圆周延伸。
8.根据前述权利要求中任一项所述的柔性管体，其中，当从所述管体的中心径向观察时，所述多个突起和/或凹入部具有的形状包括多边形、条带形、锯齿形、方形、菱形、矩形、三角形、圆形、椭圆形或所述形状的任意组合。
9.根据前述权利要求中任一项所述的柔性管体，其中，在沿着纵向中心轴线剖切的横截面中或沿垂直于所述纵向中心轴线的方向剖切的横截面中，所述抗压毁层具有带有所述多个凸起和/或凹入部的轮廓，所述多个凸起和/或凹入部具有的形状包括凸形突起、凹形凹入部、多边形、方形、矩形、三角形或所述形状的任意组合。
10.根据前述权利要求中任一项所述的柔性管体，其中，所述多个突起和/或凹入部沿着所述抗压毁层的一部分延伸，并且所述部分位于所述管体的端部处。
11.一种提供柔性管体的方法，包括: 提供抗压毁层，所述抗压毁层包括径向内表面和径向外表面，所述径向内表面包括多个大致规则的突起和/或凹入部，所述多个大致规则的突起和/或凹入部沿至少一个与所述径向内表面的切线垂直的方向延伸，以便在使用中破坏沿着所述柔性管体流动的流体的分界层。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括: 提供细长片材元件，所述细长片材元件具有从所述片材元件的表面延伸出的所述多个突起和/或凹入部； 以及将所述片材元件成形为大致圆筒状构造以形成所述抗压毁层。
13.根据权利要求11所述的方法，进一步包括: 提供细长片材元件； 在所述片材元件的表面上成形出所述多个突起和/或凹入部；以及 将所述片材元件成形为大致圆筒状构造以形成所述抗压毁层。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，成形出所述多个突起和/或凹入部与将所述片材元件成形为大致圆筒状构造被同时进行。
15.根据权利要求11所述的方法，进一步包括以下步骤: 提供细长片材元件；以及 在具有多个大致规则的突起和/或凹入部的心轴上对所述片材元件进行成形，以便由此形成具有所述突起和/或凹入部的所述抗压毁层。
16.根据权利要求11所述的方法，进一步包括以下步骤: 提供大致圆筒状的管状元件；以及 在所述管状元件的径向内表面上成形出所述多个突起和/或凹入部，以便由此形成所述抗压毁层。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，成形出所述多个突起和/或凹入部的步骤包括:通过使用适当地构造的管线检验规刮制所述柔性管体或通过以足以形成凹入部的力用材料冲击所述抗压毁层的径向内表面来在所述抗压毁层中成形出凹入部。
18.一种基本上如在本文中参照附图描述的柔性管体。
19.一种基本上如在本文中参照附图描述的方法。
【文档编号】E21B17/01GK104520626SQ201380042116
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年7月12日 优先权日:2012年8月7日
【发明者】理查德·阿拉斯代尔·克莱门茨, 克里希纳·康德·阿加瓦尔, 拉文德拉·戴维, 乔纳森·大卫·利兰, S·塞尔文 申请人:通用电气石油和天然气英国有限公司