[发明专利]用于柔性管体的装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于柔性管体的装置及该装置的制造方法。具体地但非排他性地，本发明涉及一种用于在柔性管体中容纳管或线缆以用于执行如对与柔性管相关的参数进行感测的功能的装置。

背景技术

传统的柔性管用于将成品流体如油和／或气和／或水从一个位置运输至另一个位置。柔性管在将水下位置(水下位置可以是深水下，例如1000米或更深)与海平面位置连接方面特别有用。管可以具有通常最多达0.6米左右的内径。柔性管通常形成为柔性管体和一个或更多个端部配件的组合件。管体通常形成为形成承压导管的层状材料的组合。管结构在不导致损害管在其寿命期间的功能的弯曲应力的前提下允许大的偏斜。管体一般构造为包括金属层和聚合物层的复合结构。

在许多已知的柔性管设计中，管体包括一个或更多个压力防护层(pressure armour layer)。在这种层上的主要负载由径向力形成。压力防护层通常具有特定的截面轮廓以互锁使得能够保持和消减由在管上的外压或内压导致的径向力。缠绕线的截面轮廓有时被称为耐压轮廓，缠绕线因此防止管由于压力而崩塌或爆裂。当压力防护层通过螺旋形缠绕线形成罩部件(helically wound wired forming hoop component)形成时，来自管上的外压或内压的径向力导致罩部件膨胀或收缩，施加张力负载于线上。

在许多已知的柔性管设计中，管体包括一个或更多个张力防护层。在这种层上的主要负载是张力。在高压力应用中，如在深水和超深水环境中，张力防护层经受来自内压端盖(end cap)负载与柔性管的自支承重量组合的高张力负载。由于长期经受这种条件，这可导致在柔性管中的故障。

非结合的柔性管已用于深水(小于3300英尺(1005.84米))和超深水(大于3300英尺)开发(development)。对油的需求不断增大，这导致勘探在越来越深的深度处进行，而在这样的深度处环境因素更极端。例如，在这种深水和超深水环境中，海底温度提高了将产品流体冷却至可导致管堵塞的温度的风险。增大的深度还提高了与柔性管操作所必须处在的环境相关的压力。因此，对柔性管体的防护层的高水准性能需求增大。

将理解的是，在海下的这种操作深度处存在恶劣的环境条件，恶劣的环境条件不仅包括高压和强潮汐运动，而且包括人造条件，如与经过的交通工具等等的碰撞。

柔性管还可以用于浅水应用(例如小于500米左右的深度)或甚至可以用于海滨(陆上)应用。

对于任何深度的使用而言，越来越期望连续地监测柔性管的多个参数，如应变、温度和声学，以有助于检测在管中的结构故障。这种结构故障例如可以是管中的泄漏、断线、过弯曲(即，在损坏将发生之前使弯曲超过了最大允许量)、以及管与外部环境之间的互相作用如与其他物体碰撞。

已经建议用于监测与这种结构相关的参数的一种方法是使用光纤系统。作为监测柔性管中应变、温度和声学的方法，已经沿着管结构的长度引入在保护导管内的裸纤维和／或金属管中纤维(FIMT)并且将其连接至管的外部的询问装置(interrogating device)。所述纤维用作能够传输光的光纤并且通常由玻璃制成。光纤可用作应变仪、温度计，可制成温度指示器和应变测量器，这些温度指示器和应变测量器根据光纤被询问、以及区域／传感器在光纤中设置的方式而可以是局部化的、分布式的或半分布式的。纤维可以包括布拉格光栅(Bragg Gratings)，因此穿过纤维的光的微分衍射用于测量必要的参数。可分析输出读数以判定在一定时期内的管的条件，并可相应地采取正确的行动。WO2009／068907公开了一种方法，在该方法中光纤可围绕柔性管卷绕，并且公开了一些测量，由此可确定与管相关的参数。

应变可通过包括结合至导管的FIMT而监测。温度可通过包括不结合至导管的内部的FIMT而监测，因此，能够独立于应变来记录温度。纤维可以类似的方式构造以监测声学状况。

已知的方法面对的挑战是装配FIMT、以及在端配件段处将FIMT从线最终移除以使它们能够连接至询问装置。就准备而言，在柔性管内寻找合适的位置以及制造技术自身会存在问题。当装配端配件而管完成时，FIMT必须分离以有助于FIMT连接至外部装置。如果FIMT结合至防护线，则例如，难以将FIMT从线移除并且可在材料中引入不必要的应力。使用其他类型的感测装置如电线等会出现类似的挑战。

发明内容

根据本发明的第一方面，本发明提供一种用于容纳管和／或线缆的护套装置，该护套装置用于结合至柔性管体中，并包括：