Гибкий трубопровод
Изобретение относится к гибким трубопроводам для транспортирования жидкостей под давлением, в частности углеводородов, полученных при эксплуатации подводных скважин. Цель изобретения - обеспечение размерной устойчивости гибкого трубопровода путем компенсации осевой деформации за счет упругости армирующих элементов. Трубопровод содержит внутреннюю герметичную оболочку 1, покрытие, образованное по меньшей мере двумя парами слоев 2,3 и 4,5 спирально намотанных нитей, причем оба слоя одной и той же пары слоев, например слоев 2, 3, состоят из идентичных нитей, уложенных под одним и тем же углом армирования, но в противоположном направлении , а также наружную защитную оболочку 6. Нити по меньшей мере одной пары слоев имеют один и тот же угол армирования 40 а 53°. а нити другой пары слоев имеют одинаковый, но другой угол армирования 57 О2 70°. 8 з.п. ф-лы, 1 ил. 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК. (я)з F 161 11/08
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
Ы (21) 4356296/29 (22) 02,08.88 (31) 87-10997 (32) 03.08. &7 (33) FR (46) 30,05.92. Бюл. М 20 (71) Кофлексип (FR) (72) Pèøàð Ошснер (US) (53) 621.643(088.8) (56) Заявка Франции Ь 2464423, кл. F 16 1 1.1 /08, 1981. (54) ГИБКИЙ ТРУБОПРОВОД (57) Изобретение относится к гибким трубопроводам для транспортирования жидкостей под давлением, в частности углеводородов, полученных при эксплуатации. подводных скважин. Цель изобретения — обеспечение
„„Я „„1738101 А3 размерной устойчивости гйбкого трубопровода путем компенсации осевой деформации за счет упругости:армиругощих элементов. Трубопровод содержит внутреннюю герметичную оболочку 1, покрытие, образованное по меньшей мере двумя парами слоев 2, 3 и 4, 5 спирально:намотанных нитей, причем оба слоя одной и той же пары слоев, например слоев 2, 3, состоят из идентичных нитей, уложенных под одним и тем же углом армиравания, но в противоположном направлении, а также наружную защитную обо.лочку 6. Нити по меньшей мере одной пары слоев имеют один и тот же угол армирования
40 «а1 «53, а нити другой пары слоев имеют одинаковый, но другой угол армирования 57» а2» 700. 8 з.п. ф-лы, 1 ил. 1 та.бл.
1738101
07< — < 1,7, Rg в частности — условие
1,0 < — < 1,7.
Ib
Kb I a
0,5 < — < 2,0, В, ! =па К
R (=1 а)!
"1 ="b <, в
J =1 (I a)j
0,5 < - - < 2,0,.
i =па а)
I=1
)= ь
7 1ь1
j =1
Dma Di
0,7 « — 1,7, Ri
8ю
Изобретение относится к гибким трубопроводам для транспортирования жидкостей под давлением, в частности таких. как углеводороды, полученные при эксплуатации подводных скважин, Цель изобретения — обеспечение размерной устойчивости гибкого. трубопровода путем компенсации осевой деформации за счет упругости армирующих элементов.
На чертеже изображена схема гибкого трубопровода.
Гибкий трубопровод содержит внутреннюю герметичную оболочку 1, покрытие, образованное по меньшей мере двумя парами слоев 2; 3 и 4, 5, спирально навитых нитей армирования, причем оба слоя одной и той же пары слоев состоят из идентичных нитей, уложенных под одним и тем же углом навивки, но в противоположном направлении, и наружную защитную оболочку 6, Нити по . меньшей мере одной пары слоев(4,5) имеют один и тот жеугол навивки 40 аа 53, а нити по меньшей мере другой пары слоев (2 и 3) имеют одинаковый угол навивки
57 <а 70, причем укаэанные слои уложены при условии:
2з! и аь . cps аь sin аь . Di ., Dmb
sin аа 2sln аа cps где na — число пар слоев 4 и 5 навивки под углом аа, nb — число пар слоев 2 и 3 навивки под углом аь, (Ка), (Кь) — соответственно жесткость при осевом удлинении каждой из пар I-x u
j-x слоев покрытий, навитых под углами иаь при К = Т/ е, где Т вЂ” натяжение соответствующей нити; е — относительное удлинение этой нити; (lа )ь (! ь )j — соответственно ширина нити с прибавлением зазора между двумя смежными нитями, измеренная в прямом сечении нити и в.плоскости, касательной к цилиндру, образованному слоем покрытия, которую определяют по формуле 1к =л Ок созак/йк, где Он — средний диаметр слоя нитей; ак— угол навивки, Йк — число нитей армирования;
Di — внутренний диаметр первого внутреннего слоя нитей армирования;
5 Dma средний диаметр Аа пар слоев 4 и 5 нитей армирования, навитых под углом аа, Оа ь — средний диаметр nb пар слоев 2 и
3 нитей армирования, навитых под углом (xa .
Для преимущественного выполнения
10 трубопровода предпочтительно условие
20 В частности, предусматриваются две пары слоев нитей армирования, и..в. этом случае
Если слои навивки выполнены из плоских смежных нитей армирования прямо30 угольного или уплощенного сечения из единого линейно-эластичного материала, то выполняется условие, ГдЕ 1аЬ Ibj — СООтВЕтСтВЕННО тОЛщИНЫ СЛОЕВ
НаВИВКИ, УЛОЖЕННЫХ ПОД УГЛаМИ а а И Q b
45 Слои навивки могут быть уложены при условии в частности — при условии
1,0« — „ 1,7, 55 gD
Трубопровод может. содержать две пары слоев нитей армирования.
Слои 4, 5 нитей армирования, имеющие меньший угол навивки, размещены внутри
1738101
0,5 < Rp/Rpo < 2,0, 0,7 < Вр/Яро < 1.7
3. Трубопровод по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что слои навивки уложены.при условии
1,0 < 8 рИро < 1,7
0,5 < RI/Rpo < 2.0, 55 где
1=па . J =nb
RI = Д, IaI/ g 1Ь1
1=1 J =1 слоев 2, 3 нитей армирования, имеющих больший угол навивки.
Пол герметичной оболочкой 1 содержится стойкое к наружному давлению покрытие
7, образованное спиральной обмоткой с небольшим шагом из одного или нескольких прикрепленных профилей. Слои 2, 3 и 4, 5 содержат стальные нити или нити из составных материалов, например, образованных минеральными. волокнами, такими как стекло или углерод, или органическими, такими как арамидные волокна, утопленные в матрице из мермопластичной смолы, например полиамидной, или термореактивной смолы, например эпоксидной.
Нити слоев 2, 3 и 4, 5 могут быть образованы жилами или тросами, выполненными из стальных нитей.
Нити слоев 2, 3 и 4, 5 могут также выполняться из параллельных волокон пластичного материала, например из полиэфирной смолы в оплетке или в оболочке.
Пластмассовые или эластомерные обо. лочки могут размещаться между парами слоев нитей или между слоями одной пары.
Покрытие 7 может. быть выполнено из прикрепленного скобами тонкого полосового материала, обеспечивающего прочность на раздавливание и стойкость к наружному давлению.
Примеры выполнения трубопроводов согласно изобретению представлены в табл.
Предложенный трубопровод при создании значительного внутреннего давления порядка десятков МПа обеспечивает лишь незначительную или нулевую осевую деформацию, а также может иметь укорачивание.
Формула изобретения
1, Гибкий трубопровод, содержащий внутреннюю герметичную оболочку, покрытие, образованное по меньшей мере, двумя парами слоев спирально навитых нитей армирования, оричем оба слоя одкой и той же пары слоев состоят из идентичных нитей. уложенных под одним и тем же углом навивки, но в противоположном направлении, и наружную защитную оболочку, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения размерной устойчивости гибкого трубопровода путем компенсации осевой деформации за счет упругости армирующих элементов, нити по меньшей мере одной пары слоев имеют один и тот же угол навив" ки 40 «аа «53о, а нити по меньшей мере другой пары слоев имеют одинаковый угол-навивки 57 «+«70о, причем указанные слои уложены при условии:.
i =na I = nb
Rp =, 5, (Ка)!/(1а1)l . (Kb)J/(Ib1)j, 5
I =1 I =1
2Sln àÜ COS I2Ü/DI — Sln4 ö /Dmb P о
sin Qa/Dma — 2sln с4 соз aa/0
4 2 2
1 где na — число пар слоев навивки под углом а, пь — число пар слоев навивки под углом аь; (Ka)I, Кь) — соответственно жесткость при осевом удлинении каждой из пар I-x u
J-x слоев покрытий, навитых под углами а иаЬ при К = Т/е, где Т вЂ” натяжение соответствующей нити; а — относительное удлинение этой нити; (Ia )I, (Ib )1 — соответственно ширина кити
1 1 с прибавлением зазорамеждудвумя смежными нитями, измеренная в прямом сечении нити и в плоскости, касательной к цилиндру, образованному слоем покрытия,. которую определяют по формуле! к =,тг Ок cos ак. /Йк, 1 где 0к —; ак— угол навивки; NK — число нитей армирования;
0 — внутренний диаметр первого внутреннего слоя нитей армирования;
Dms — средний диаметр nа пар слоев нитей армирования, навитых под углом аа;
Dmb — средний диаметр пь нар слоев нитей.армирования, навитых под углом czb .
2, Трубопровод по и. 1, о т л и ч а ю щ и й. с я тем, что слои навивки уложены при условии
4. Трубопровод по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что слои навивки выполнены из плоских смежных нитей армирования прямоугольного или уплощенного сечения из единого линейно-эластичного материала при условии
1738101
7. Трубопровод по пп. 1-6, о т л и ч à юшийся тем, что он содержит две пары слоев нитей армирования.
8. Трубопровод по пп. 1 — 7. о т л и ч а ю5 шийся тем, что слои нитей армирования, имеющие меньший угол навивки, размещены внутри слоев нитей армирования, имеющих больший угол навивки.
9, Трубопровод по пп, 1-8. о т л и ч а ю10 шийся тем, что цн содержит под герме- . тичной оболочкой стойкое к наружному давлению покрытие, образованное спиральной обмоткой с небольшим шагом из одного или нескольких прикрепленных профилей.
4i, Ib — соответственно толщины слоев навивки. уложенных под углами Qg и аь, 5. Трубопровод по пп. 1 и 4, î t л и ч а ющи и с я тем, что слои навивки уложены при условии
0,7.< В!Яро < 1,7.
6.Трубопровод по пп.1 и4,отличаюшийся тем, что слои навивки уложены при условии
1,0 < Rl/Rpo < 1,7.
Характеристика трубопровода
П име выполнения т боп oso a
+3,8 10з
12 . 1P-3
-1 8 ° 10з
-3,7 10
3 ° 1P-з
Составитс.ль Ю.Филиппов
Редактор М.Бандура Техред М,Моргентал, Корректор Н.Ревская
Заказ 1910 . Тираж, Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 а>, град аь, град
0, мм
Ова. мм
Dab, мм э1 MN
Ia2. Мм
lb. Мм й1
RtI, В1/R
Относительное изменение длины при внутреннем давлении 40 МПа
230,2
234,2
244,2
0,88
3,0
0,293
0,490
0,6 .
40 .60
230,2
234,2
244,2
2,0
2,15
0,930
0,490
1,9
43
174,4
180,4
190.4
3,0
2,0
1,5
1,125
1,33
43
119,6.
125,6
136.6
3,0
2,0
1,5
1,02
1,47
230,2
238,2
250,2
2,0
2,0
1,04
3,846
3,358
1,15
