柔性管体层和制造柔性管体层的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种柔性管体或柔性管体前体以及制造该柔性管体或柔性管体前体的方法。具体地但不唯一地，本发明涉及在溶剂介质特别在含水介质中使用至少部分可溶解或至少部分可分散的一种或多种材料作为柔性管体或柔性管体前体的一个或多个组成层。在实施方式中，至少部分可溶解或可分散的材料形成管体或管体前体的一个或多个牺牲层，在使用柔性管体之前或在使用柔性管体期间，通过与溶剂介质接触来整体或部分地移除(可移除)一个牺牲层或多个牺牲层。在实施方式中，所述一个组成层或多个组成层可以包括一个或多个耐磨层。
【背景技术】
[0002]利用传统的柔性管来从一个位置到另一个位置输送比如油和/或气体和/或水和含水介质(与油或气体产物关联)。柔性管在连接海底位置(可能在水下深1000米或更多)至海平面位置中特别有用。管可以具有通常高达大约0.6米的内径。柔性管总体形成为柔性管体和一个或多个端部接头的组件。管体通常形成为形成承压导管的层状材料的组合。管结构在不引起弯曲应力的情况下允许大的歪斜，这可能在寿命期间损害管的功能。管体总体装配成包括金属层和聚合物层的组合结构。
[0003]曾使用非粘合柔性管用于深水(少于3300英尺(大约1000米))和超深水(大于3300英尺)开发。油的增大需求引起在环境因素更极端的越来越深处进行探测。例如，在这种深和超深的水环境中，冷的海底温度增加产品流体冷却至可能导致管堵塞的温度的风险。增大的深度还增加与柔性管必须在其中操作的环境相关联的压力。因此，增加了对高级性能的柔性管体层的需求。
[0004]柔性管还可以用于浅水应用(例如，少于大约500米深度)或甚至用于海岸(陆上)应用。熟练人员领会的是，不同结构考虑因素请求用在这些不同环境的柔性管。
[0005]柔性管通常包括内流体保留层(也被称为内压力壳)，内流体保留层限定出镗孔，通过管输送的流体容纳在镗孔内。称为(“粗镗孔”)管的一些类型的柔性管包括在内流体保留层内部的骨架层。没有骨架层的柔性管总体称为“滑孔”管。
[0006]骨架层可以是有用的联锁结构，联锁结构可用作最内层以整体或部分防止内压力壳由于外压力、拉伸防护压力和/或机械破裂载荷或者在管道降压的情况下压溃。在已知的柔性管的示例中，骨架层可以包括螺旋缠绕且联锁的钢带材料。
[0007]在粗镗孔管中，骨架层上的第一层(可能是内流体保留层)通常是聚合物层，通常为被挤制的聚合物层。该聚合物层至少部分趋于适应骨架层的外部形状。当聚合物层遵循骨架层的外形时，这种适应将不规整引进聚合物层的内表面轮廓。不规整可以是诸如块或尖头的局部突起形式。由于这些不规整可以充当应力集中的区域，因此这些不规整是不合需要的。这尤其在内流体保留层的情况不合需要，这是由于该层是柔性管体的临界压力承
[0008]在滑孔和粗镗孔柔性管中，一种或多种聚合层可以与比如防护层的加强层邻接而置。这种层的一个示例是聚合物隔离层，聚合物隔离层在内部与金属压力防护层邻接。这种聚合物层可以遭受非常严重的不均匀、来源于叠置在防护层上的内表面轮廓的不均匀的高度局部张力。这是由于防护层通常由联锁金属丝形成，并且在邻接缠绕物之间存在间隙、槽、谷等。因此，在下面的聚合物层在压力下时可以趋于变形及蠕变到间隙中。
[0009]在柔性管中，聚合物层通常通过挤制形成。
[0010]大多数聚合物将具有特定最大容许变形，在该特定最大容许变形以上，损坏材料的风险非常大。因此，理想的是，避免使用超过这种最大容许变形的条件或者以使得甚至在险峻使用条件下不接近最大容许变形的方式来构造柔性管。
[0011]通过示例的方式，可以潜在地接近聚合物的最大容许变形的一个情形是在工厂验收试验程序。根据工业标准，所有柔性管结构在销售之前必须经历工厂验收试验(FAT)。这涉及使用诸如水以常用压力的1.5倍来对管孔进行加压。
[0012]对管施加内压力(S卩，来自孔内的压力)可以产生所有层的径向膨胀，因而聚合物层(如以上指示的)经历变形并可以趋于蠕动到叠置防护层的间隙中。在高压(大约8000镑/平方英寸/55MPa)下，聚合物层内的合成应变分布可以高度局限在围绕间隙的区域处，并且聚合材料可以通过气穴现象而不是塑性流动来变形。这反之可以导致在聚合物层的径向内表面上形成微裂或微裂缝。在任何随后的加载期间(注入在输送产品流体中正常使用期间经历的加载)，微裂可以随后扩大以在聚合物层整个范围形成较长和/或较深裂纹。这可以增大聚合物层失效的风险并可以最终导致失去压力安全壳，从而对柔性管的寿命具有副作用。
[0013]已知柔性管体设置有一个或多个耐磨层。设置这种耐磨层例如对防止或减轻阻挡层因其与骨架层之间的相对移动而引起的磨损会是理想及有益的。耐磨层也在提供更光滑及更均匀表面中更有利(可以在耐磨层上顺利挤制出阻挡层)，与骨架层的外表面相反，骨架层的构造通常不光滑且会包含重复的脊和凹部等。设置在阻挡层与外(相对于阻挡层)压力防护层之间的耐磨层可以在调节阻挡层与压力防护层之间的一些程度的蠕变中是有利的，这可以有益于避免阻挡层的微裂。
[0014]然而，提高一个或多个耐磨层可以具有伴随的缺点。例如，提供耐磨层大体上对寻求减小挠性管体的层数以便提高制造效率及减小重量和材料成本(同时，在管的使用寿命，通常是25年，维持管体在使用中的效率)是有利的。还已知的是，柔性管体的骨架层和阻挡层在使用中偶尔地由于耐磨层与阻挡层之间建立的压力，特别当(在柔性管中传输的流体)孔压力被释放时，可能内部压溃。这是与合并了多层挤制的柔性管体结构相关联的唯一问题。
【发明内容】
[0015]根据本发明的第一方面，提供了一种柔性管体或柔性管体的前体，包括:内流体保留层，内流体保留层限定出用于输送流体的管孔；至少一个加强层，所述至少一个加强层配置成抵抗管体或前体中的内压力或外压力和/或拉伸载荷；和至少一个牺牲层，其中，牺牲层在与溶剂介质接触时是可溶解或可分散的。
[0016]牺牲层可以通过与溶剂介质接触从柔性管体或前体整体或部分地移除。牺牲层的部分移除可以构成仅移除局部区域或面积的牺牲层。
[0017]在优选实施方式中，柔性管体或前体配置成用于近海使用。
[0018]加强层的示例包括但不限于:骨架层、压力防护层和拉伸防护层。
[0019]在一些优选实施方式中，所述内流体保留层是阻挡层，其中，所述至少一个加强层包括布置在阻挡层内的骨架层，并且其中，在骨架层与阻挡层之间布置有内牺牲层。
[0020]在实施方式中，所述内牺牲层可以是在骨架层上的涂层。
[0021 ] 在实施方式中，所述内牺牲层可以是挤制层。
[0022]在实施方式中，所述内牺牲层可以与阻挡层被共同挤制出。
[0023]在实施方式中，所述内牺牲层可以包括围绕骨架层缠绕的带。
[0024]在一些优选实施方式中，柔性管体或前体包括外壳层，并且在所述外壳层与内流体保留层之间限定出环形区域，环形区域包括至少一个外牺牲层和至少一个加强层。
[0025]在一些实施方式中，所述至少一个加强层包括或具有压力防护层。在一些实施方式中，所述外牺牲层被设置成与所述压力防护层接触。
[0026]在一些实施方式中，所述至少一个加强层包括或具有至少一个拉伸防护层。在一些实施方式中，所述外牺牲层被设置成与所述拉伸防护层接触。
[0027]在一些实施方式中，所述外牺牲层是内流体保留层上的涂层。
[0028]在一些实施方式中，所述外牺牲层是挤制层。
[0029]在一些实施方式中，所述外牺牲层与内流体保留层被共同挤制出。
[0030]在一些实施方式中，所述外牺牲层包括分别围绕以下层中的一个或多个缠绕的带:
[0031]所述内流体保留层，
[0032]压力防护层，
[0033]拉伸防护层，或