DK3224393T3 - Varmeisolationslag til en fleksibel undervandsledning - Google Patents

Description

Beskrivelse [0001] Den foreliggende opfindelse angår en fleksibel rørformet undervandsledning til transport af fluide carbonhydrider på dybt eller meget dybt hav, hvilken ledning har forbedret varmeisolation. Mere specifikt er der fremstillet en varmeisoiation af undervandsledningen ved et specifikt bånd.

[0002] Det har i mange år været kendt at varmeisolere undervandsanlæg og især undervandsledninger, såsom stive metal rør, forbindelseskabler, eller fleksible ledninger såsom stigrør (eller "risers" på engelsk) og ledninger der hviler på havbunden (eller "flowlines" på engelsk).

[0003] Fleksible rørformede undervandsledninger omfatter generelt en kompleks struktur der er fremstillet ved kombinationen af adskillige polymere og metalliske lag, der er i stand til at bevæge sig imellem hinanden, når der påføres en bøjningskraft på disse ledninger. De polymere lag er hovedsageligt iag ti! beskyttelse eller indeslutning, mens metallagene er forstærkningslag. Sådanne ledninger er defineret af de normative dokumenter API 17J ’’Specification for Unbonded Flexible Pipe” og API RP 17B ” Recommended Practice for Flexible Pipe ”, som er publiceret af American Petroleum Institute (API).

[0004] Afhængigt af arten af det udnyttede oliefelt kan de fluide carbonhydrider, der transporteres af den fleksible ledning, have en høj temperatur eller en lav temperatur.

[0005] I det første tilfælde kan dette føre til nedbrydning af de polymere materialer, som er komponenter i ledningerne, og/eller korroderer de forstærkende metallag.

[0006] Omvendt, hvis temperaturen er for lav, kan dette føre til en stigning i viskositeten af de fluide carbonhydrider, der transporteres, som et resultat af dannelsen af paraffinfældninger, der har tendens ti! at reducere diameteren af strømningspassagen af fluiderne og dermed til obstruktionen af ledningen.

[0007] Dette fænomen er endnu hurtigere, hvis den fleksible iedning er blevet dekomprimeret under et produktionsstop for at udføre en vedligeholdelsesoperation.

[0008] Således er temperaturreguleringen af de fluide carbonhydrider, der cirkulerer i den fleksible ledning, desto vigtigere, da sidstnævntes integritet står på spil.

[0009] I tilfælde af fleksible yndervandsledninger anvendes disse mest til produktion af carbonhydrider på særligt dybe dybder.

[0010] Ved disse ekstreme dybder i størrelsesordenen 3000 til 3500 meter er det hydrostatiske tryk, der påføres de ydre lag af deres struktur, meget vigtigt.

[0011] Trykket af strømningen af de fluide carbonhydrider, som cirkulerer i dem, frembringer også relativt store perifere kræfter, som kan føre til sprængning af det polymere indeslutningslag eller trykkappen.

[0012] Alle disse kræfter der virker på den fleksible iedning, er ikke ubetydelige, og det ser ud til at være vigtigt at tage dem i betragtning i designparametrene for den fleksible undervandsiedning.

[0013] I mange år har brugen af et lag eller et bånd, der er fremstillet af et syntaktisk skum eller en aerogel, spredt sig til termisk isolerende fleksible undervandsledninger.

[0014] De i øjeblikket anvendte skum er enten skum der er fremstillet ved eks-trudering af termoplastiske materialer som indeholder opblæsningsmidler, eller syntaktiske skum der er fremstillet ved ekstrudering af termoplastiske materialer, som er fyldt med glasmikrosfærer.

[0015] Imidlertid har hvert af disse skum egenskaber med forskellig termisk ledningsevne og trykstyrke, og afhængigt af de endelige egenskaber, skal der laves et kompromis.

[0016] Ekstruderede termoplastiske skum der indeholder opblæsningsmidler, har en høj varmeisolationskoefficient af størrelsesordenen 0,03 W/mK til 0,06 W/mK, men deres kompressionsstyrke er ikke god, hvilket begrænser deres brug til et par hundrede meters dybde.

[0017] Omvendt har de ekstruderede syntaktiske skum, der indeholder glasmik-rosfærer, en forbedret trykstyrke der tillader dem at blive brugt ned til dybder af størrelsesordenen 3000 meter, men deres varmeisolationskoefficient er meget lavere, da den er omtrent lig med 0,15 W/mK, til de lave vanddybder og den stiger betydeligt for store vanddybder.

[0018] Derfor ser det ud til, at brugen afskum til varmeisolation af fleksible undervandsledninger til anvendelse på meget store havdybder i øjeblikket ikke giver os mulighed for at opnå et isolerende lag med lav varmeledningsevne såvel som en god mekanisk ydeevne ved kompression.

[0019] Som forklaret ovenfor er det derfor nødvendigt at lave et kompromis mellem termisk isolation eller mekanisk ydeevne.

[0020] I nyere tid er alternative termiske isolationsløsninger til fleksible undervandsledninger blevet beskrevet.

[0021] For eksempel beskriver den internationale patentansøgning WO 2013/044920 en fleksibel undervandsiedning der omfatter et termisk isolations-bånd, som omfatter et bæremateriale, i hvilket der er dannet et antal huller, som kan fyldes med en flydende væske, gas eller et fast legeme. Bærematerialet har særlige mekaniske egenskaber, der gør det muligt at modstå de mekaniske påvirkninger og mere præcist de kompressionskræfter, der opstår på den fleksible ledning. Hvad angår hullerne i bærematerialet, kan disse være gennemgående i længderetningen eller ikke, og de er tilvejebragt for at sikre ledningens termiske isoSation.

[0022] Fremstillingen af et sådant bånd er imidlertid særlig kompleks og dyr at realisere.

[0023] Derudover beskriver det europæiske patent EP 2 045 499 en fleksibel slange der omfatter et isolerende lag, som er sammensat af et maskelag, der er fremstillet af vævede filamenter og som omfatter et antal celler mellem filamenterne og som er indlejret mellem to ekstruderede polymere kapper. Cellerne danner hulrum, der kan indeholde luft, men fortrinsvis indeholder hulrummet en aerogel. Sandwichstrukturen i dette isolerende lag tillader den fleksible slange at modstå de radiale kræfter ved kompression og hulrummet mellem filamenterne giver en god varmeisoiation.

[0024] En af ulemperne ved sandwichstrukturmaterialer er imidlertid deres anisotrope egenskaber, der gør deres anvendelse til meget store havdybder upraktisk på grund af det høje hydrostatiske tryk, der påføres i flere retninger.

[0025] I et andet aspekt er det også kendt at anvende hule syntetiske fibre til varmeisolationsanvendeiser i hverdagen, for eksempel ved fremstilling af tekstilprodukter eller ved fremstilling af sengetøjsprodukter.

[0026] Hule fibre er designet til at opbevare luft og fungerer således som termiske isolatorer. Til disse anvendelser søger man imidlertid ikke gode kompressionsstyrkeegenskaber.

[0027] Det ser ud til, at det ikke er så nemt at fremstille et termisk isolerende lag med god varmeisoiation og kompressionsstyrkeegenskaber.

[0028] Den foreliggende opfindelse har således til formål helt eller delvist at afhjælpe de ovennævnte ulemper.

[0029] Som sådan angår opfindelsen en fleksibel rørformet undervandsledning ti! transport af fluide carbonhydrider der omfatter: • en trykkappe; • mindst et forstærkningsiag, og • mindst et varmeisolationslag der er fremstillet ved triaksiai vævning af mindst to !ag af kædetråde og mindst en række af skudtråde for at binde de mindst to lag af kædetråde sammen, hvilken mindst ene række af skudtråd er i stand ti! at forbinde de mindst to lag af kædetråde, kendetegnet ved, at skudtrådene af det varmeisolerende lag omfatter en hul sektion.

[0030] Forstærkningslaget strækker sig omkring trykkappen, mens varmeisola-tionslaget strækker sig omkring forstærkningslaget. Triaksiai vævning, eller flerlagene, består i ortogonalt krydsning af kædetråde med skudtråde. Kædetrådene passerer derefter gennem lagene af overlejrede skudtråde, delvist på tilstødende lag eller i hele tykkelsen, for at fremstille et sammenvævet stof. Derudover fremstilles kæde- eller skudtrådene fortrinsvis af fiberstrenge.

[0031] Formålet med opfindelsen er med andre ord en fleksibel rørformet ledning til transport af fluide carbonhydrider, hvilken ledning omfatter: en trykkappe; mindst et forstærkningslag der er placeret omkring trykkappen, og mindst et varmeisolationslag der er fremstillet ved vævning af tråde, hvilket termiske isolationslag har skudtråde og kædetråde, der i det væsentlige er ortogonale på skudtrådene, hvilke tråde er fremstillet af fibre; og skudtrådene omfatter hule fibre.

[0032] Fortrinsvis fremstilles varmeisolationslaget ved triaksiai vævning af mindst to lag af kædetråde og mindst en række af skudtråde.

[0033] Et karakteristik træk ifølge opfindelsen gør det således muligt at fremstille en fleksibel rørformet ledning der omfatter et lag, som har fremragende generelle mekaniske egenskaber både i aksial og/eller tværgående retning og i radial retning. Derudover forbliver dets termiske ledningsevne uanset de radiale kompressionskræfter, der er gældende, forholdsvis lave.

[0034] Isolationslaget af den fleksible rørformede ledning ifølge opfindelsen kan omfatte et eller flere af de følgende karakteristiske træk, taget separat eller i en hvilken som helst teknisk mulig kombination: • kædetrådene af varmeisolationslaget omfatter en hul sektion. • kæde- og skudtrådene i varmeisolationslaget omfatter en hul sektion med flere lag. • trækstyrken af varmeisolationslaget målt ved 23 °C er mindst 150 daN ifølge standarden ASTM D638. • trykstyrken af varmeisolationslaget målt ved 23 °C og 60 °C er mindst 20 MPa ifølge standarden DIN EN 826. • varmeledningsevnen af varmeisolationslaget målt ved 60 °C ifølge standarderne DIN EN ISO 8497 og EN 12667 er på mellem 0,01 W/mK og 0,15 W/mK, fortrinsvis på mellem 0,01 W/mK og 0,10 W/mK og fordelagtigt på mellem 0,01 W/mK og 0,05 W/mK. • kædetrådene og/eller skudtrådene af varmeisolationslaget er valgt fra organiske eller uorganiske fibre. • de organiske fibre er valgt blandt naturlige plantefibre, såsom for eksempel fibre af bomuld, hamp, hør, sisal, jute, kenaf, kokosnød, bambus, ramie, nælde, palme, bananer eller syntetiske organiske fibre, såsom for eksempel fibre af polyamid, polyestere, polyethylen, polypropylen, acryl, aramider. • de uorganiske fibre er valgt blandt uorganiske syntetiske fibre, såsom for eksempel glasfibre, basaltfibre og keramiske fibre. ® varmeisolationslaget er imprægneret med et aerogel-materiale; ® mindst et mellemliggende bånd påføres på mindst en af fladerne af det mindst ene varmeisoiationslag og forbundet dertil; • mindst et mellemliggende bånd omfatter et arrangement af en eller flere tynde film der er overlejret oven over hinanden; ® den tynde film er en polymerfilm; • den tynde film er metallisere!; • den mindst ene mellemliggende bånd er bundet til varmeisolationslaget ved ultralydsvejsning, binding eller varmebinding, [0035] Opfindelsen vi! blive bedre forstået i lyset af den følgende beskrivelse med henvisning til de vedføjede tegninger, i hvilke: • Fig. 1 illustrerer den fleksible rørformede ledning ifølge opfindelsen, set i en bortskåret afbildning; • Fig. 2 illustrerer isolationslaget ifølge opfindelsen, set i en skematik del- afbildning; • Fig. 3a til 3e illustrerer forskellige geometrier af sektionen af en tråd ifølge opfindelsen, set i en tværsnitsafbildning vinkelret på dens længderetning; • Fig. 4a og 4b illustrerer forskellige geometrier af den hule flerlagssektion af en tråd ifølge opfindelsen, set i en tværsnitsafbildning vinkelret på dens længderetning; og • Fig, 5 illustrerer er den fleksible rørformede ledning ifølge en anden udførelsesform for opfindelsen, set i en bortskåret afbildning.

[0036] I den følgende beskrivelse betegner udtrykkene "intern", "indre" og "internt" ethvert element, der er radialt tættest på en længdeakse Δ-Δ', og omvendt udtrykkene "ekstern", "udvendig" og "eksternt" betyder ethvert element længst radialt væk fra længdeaksen Δ-Δ'.

[0037] En fleksibel rørformet undervandsledning 1 ifølge opfindelsen er vist skematisk i Fig. 1.

[0038] Ledningen 1 er beregnet til at transportere en mineralolie fra reservoiret, der er placeret på havbunden, til overfladen, hvor den er forbundet til et fast eller flydende offshore produktionsanlæg, eller fil overførsel af fluider til injektion, kontrol eller gas fra overfladeproduktionsanlægget til undervandsreservoiret.

Denne type undervandsiedning kaider man stigrør (eiler "risers" på engeisk).

[0039] Afstanden meilem havbunden fra overfladen er for eksempel på mellem 200 meter og 4000 meter.

[0040] Ledningen 1 kan også være beregnet til overførsel af mineralolie mellem to flydende enheder, fx mellem to produktionsenheder, lagring og losning af typen FPSO (Floating Production, Storage & Offloading), eller mellem en olieplatform eller en FPSO og en bøje til losning. Ledningerne i disse tilfælde er eksportlinjer (eller "export lines" på engeisk).

[0041] Ifølge endnu en anden anvendelse kan ledningen 1 også være en fleksibel ledning, der hviler på havbunden og som er beregnet til transport af produktions- eller injektionsfluider mellem en undervandsstruktur og en anden undervandsstruktur eller et produktionsudstyr. Denne type ledning betegnes "flowline" på engelsk.

[0042] Den fleksible rørformede ledning 1 i Fig. 1 omfatter en kompleks struktur, der er dannet ved en kombination af flere lag, hovedsageligt metalliske og polymere, som er anbragt oven over hinanden.

[0043] Ledningen 1 er af den ubundne type ("unbonded” på engelsk), det vil sige at hvert lag af dets struktur kan bevæge sig aksialt i forhold ti! de tilstødende lag langs aksen Δ-Δ', når ledningen 1 udsættes for eksterne bøjningskræfter.

[0044] En første polymerkappe der er ekstruderet på en dorn, som også kaldes trykkappe 2 eller indre forsegiingskappe, er det inderste lag af den fleksible rørformede ledning 1.

[0045] Trykkappen 2 afgrænser en strømningspassage 10 til begrænsning af transporten af fluide carbonhydrider.

[0046] Det polymere materiale der anvendes til fremstilling af trykkappen 2, er valgt fra familier af polymerer, såsom poiyoiefiner, polyamider eller fluorerede polymerer, såsom PVDF (polyvinylidenfluorid).

[0047] Over denne første kappe af polymer er anbragt et første forstærkningslag 3 kaldet trykhvælving. Trykhvælvingen omfatter et eller flere lag af trykstyrkeforstærkningslag. Forstærkningerne af disse lag er i form af profilerede metaltråde, der er hæftet sammen og er viklet spiralformet i korte trin, typisk ved en spiralvinkel med en absolut værdi på mellem 70° og 90° i forhold til Δ-Δ'-aksen. Karakteristikken ifølge hvilken den absolutte værdi af spiraivinklen er tæt på 90° giver forstærkningslaget en stor modstand imod tryk.

[0048] De profilerede metaltråde har for eksempel en Z, T, U, K, etc. geometri.

[0049] Dette første forstærkningslag 3 er beregnet til at optage de radiale kræfter, som frembringes af cirkulationen ved passage af strømmen 10 af de fluide carbonhydrider under tryk og således forhindre sprængning af den indre forseg- iingskappe 2.

[0050] Mindst et par forstærkningslag 6 der er dannet af et antal flade metaltråde, vikles med en lang stigning over trykhvælvingen 3, typisk ved en spiralvinkel med en absolut værdi på mellem 20° og 60° med hensyn til aksen Δ-Δ*.

[0051] Ifølge en variant er det mindst ene par a forstærkningslag 6 dannet ved vikling med lang stigning omkring Δ-Δ'-aksen af et antal komposittråde eller flade bånd, der er forstærket med langsgående fibre af carbon, som beskrevet i den internationale patentansøgning WO 1999049259.

[0052] Det mindst ene par forstærkningsplader 6 er beregnet til at optage de langsgående spændingsbegrænsninger såvel som at kompensere for torsionskræfterne, der er genereret af det indre tryk.

[0053] Omkring det mindst ene par forstærkningsplader 6 er også ekstruderet en anden poiymerkappe, også kaldet ekstern forsegiingskappe 7 omkring for-stærkningsmetaiiagene 3; 6. Det polymere materiale der anvendes til fremstilling af den ydre forseglingskappe 7, er valgt fra de samme familier som de ovenfor angivne til trykkappen 2.

[0054] Volumenet der er placeret mellem trykkappen 2 og den ydre forseglings-kappe 7 definerer et ringformet rum. Dette ringformede rum omfatter metalforstærkende lag 3; 6.

[0055] Endelig er der omkring en ydre kappeforsegling 7 tilvejebragt et termisk isolationslag 8 som er genstand for den foreliggende opfindelse, og som vil blive beskrevet mere detaljeret i det følgende af ansøgningen.

[0056] Selvfølgelig kan andre mellemliggende lag der er dannet af et polymermateriale eller fra et metallisk materiale være indskudt mellem de tidligere beskrevne lag.

[0057] For eksempel, alt efter typen af anvendelse som ledningen 1 skal overholde, kan et yderligere lag 4 til forstærkning, der har en opvikling med kort stigning, typisk ved en spiralvinkel med en absolut værdi på mellem 75° og 90° i forhold til Δ-Δ'-aksen, af flade metaltråde eller bånd være indskudt mellem tryk-hvælvingen 3 og parret af trækstyrkeforstærkningslag 6. Det yderligere lag 4 har funktionen at forstærke trykhvælvingen 3 ved at optage en del af de interne radiale kræfter.

[0058] Et andet par af trækstyrkeforstærkningslag kan også vikles over det første par af forstærkningslag 6.

[0059] Derudover kan et mellemliggende hylster 5 af polymer også ekstruderes omkring det yderligere forstærkende lag 4 for at undgå sammenbrud af trykkappen 2 i tilfælde af beskadigelse af den ydre kappe 7.

[0060] En beskyttende kappe 9 kan også ekstruderes over varmeisolationslaget 8 for at forhindre, at det beskadiges under installationen af den fleksible rørfor- mede ledning 1 eller under brug.

[0061] De polymere materialer der anvendes til fremstilling af lag 4 og 9, vælges f.eks. fra de samme familier som de ovenfor angivne for trykkappen 2.

[0062] Derudover kan ledningen 1 omfatte andre polymere kapper eller polymere bånd der er indskudt mellem et eller flere af de tidligere beskrevne lag. Ledningen 1 kan især omfatte en mellemliggende barriere til tætning eller neutralisering af ætsende gasser af typen H2S og CO2. Den kan også omfatte et eller flere lag der er udformet ved vikling af polymere bånd, for eksempel et slidbestandigt lag, der er anbragt mellem to forstærkende lag.

[0063] Ifølge en alternativ udførelsesform for opfindelsen omfatter den fleksible rørformede ledning 1 mindst et varmeisolationslag 8 der er fremstillet i form af en kappe (eller bånd) som er ekstruderet (eller rullet op) mellem laget 4 af bånd og det mindst ene par af trækstyrkeforstærkningslag 6 og/eller mellem det første par trækstyrkeforstærkningslag 6 og det andet par af trækstyrkeforstærk-ningsiag.

[0064] Alt i alt kan varmeisolationsiaget 8 være anbragt mellem et hvilket som helst lag af ledningen 1. På denne måde optimeres den termiske isolationska-pacitet af den fleksible rørformede ledning 1 i overensstemmelse med de ønskede krav.

[0065] Men fordelagtigt foretrækkes det at anbringe det tættest på Δ-Δ'-aksen af den fleksible rørformede ledning 1 tæt ved trykkappen 2. Eksempelvis er varmeisolationsiaget 8 anbragt mellem trykhvælvingen 3 og det mindst ene par af forstærkningslag 6. Faktisk gør dette det muligt at reducere varmeoverfør-selsfænomener ved virkninger af konvektion, ledning eller stråling.

[0066] Derfor opretholdes en tilstrækkelig temperatur af fluidet af carbonhydri-der, som cirkulerer i strømningspassagen 10. Således forhindres dannelsen af hydrater, og der undgås forringelse af polymermaterialerne, der danner beskyt- telseslagene og indeslutningen af den fleksible rørformede ledning 1.

[0067] Det mindst ene varmeisolationslag 8, som omfatter strukturen af den fleksible rørformede undervandsledning 1 er illustreret i Fig. 2.

[0068] Isolationslaget 8 er fremstillet i form af et bånd 80 der omfatter en samling af filamenter, som er anbragt på en bestemt måde.

[0069] Filamenterne er kontinuerlige fibre med store længder, som generelt har en i det væsentlige cirkulær sektion.

[0070] Det er også helt muligt at anvende filamenter med forskellige og varierede sektionsgeometrier af den type, der er vist i Fig. 3. For eksempel kan filamenterne have trekantet geometri (Fig. 3b), elliptisk (fig. Fig. 3c), flerfligede (Fig. 3d) eller en form af et kryds (Fig. 3e).

[0071] Længden af filamenterne er for eksempel mellem 100 og 5000 meter.

[0072] Diameteren D af filamenterne er for eksempel mellem 7 mikrometer og 50 mikrometer afhængigt af filamentets sektion.

[0073] I Fig. 2 er der flere fibre, som strækker sig i længderetningen af båndet 80, og som er samlet og arrangeret i form af mindst et lag. Samlingen af antallet af langsgående fibre danner, hvad der er kendt som en kædetråd 81.

[0074] Andre lange fibre eller skudtråde 82 skærer i tværretningen mellem det mindst ene lag af kædetråd 81 for at sikre sammenhæng mellem alle trådene 81; 82. Derfor opnås et bånd 80, hvis generelle struktur har en god fastholdelse.

[0075] Kædetrådene 81 og skudtrådene 82, der anvendes til fremstilling af båndet 80, er valgt fra to store familier af fibre, nemlig organiske fibre og/eller uorganiske fibre.

[0076] De organiske fibre er valgt blandt naturlige plantefibre, såsom fibrene af bomuld, hamp, hørjute, sisal, kenaf, kokosnød, bambus, ramie, nælde, palme, banan eller ellers organiske syntetiske fibre, såsom for eksempel fibre af polyamid, polyestere, polyethylen, polypropylen, acryl, aramider.

[0077] De uorganiske fibre er valgt blandt uorganiske syntetiske fibre, såsom for eksempel glasfibre, basaltfibre og keramiske fibre.

[0078] Båndet 80 der danner det varmeisolerende lag 8, opnås ved en vævningsoperation af kædetråde 81 med skudtråde 82. Strukturen af det således opnåede bånd 80 har en tekstur eller tekstilvoiumen i flere retninger.

[0079] Mere specifikt er vævningen af båndet 80 tredimensionelt eller triaksialt (3D). Båndet har således fremragende mekaniske egenskaber ved træk og kompression. Båndet kan således anvendes indenfor fleksible rørformede undervandsledninger 1 der er beregnet til statiske og/eller dynamiske anvendelser fil store eller endda meget store vanddybder.

[0080] Båndet 80 har en længde på mellem 100 og 5000 meter, en bredde på mellem 100 og 200 millimeter og en tykkelse på mellem 1 og 3 millimeter.

[0081] Desuden omfatter båndet 80 en densitet på mellem 300 og 700 kg/m3 fortrinsvis på mellem 450 og 600 kg/m3.

[0082] Til dette formå! er trækstyrken af båndet 80 målt ved omgivelsestempe-ratur, dvs. ved ca. 23 °C, mindst 150 daN ifølge standarden ASTM D638.

[0083] Derudover har den også en trykstyrke målt ved stuetemperatur, dvs. ved ca. 20 °C, hvilken trykstyrke er mindst 20 MPa ifølge DIN EN 826. For en driftstemperatur på 60 °C målt i det ringformede rum af ledningen 1 forbliver trykstyrken af båndet 80 også mindst 20 MPa ifølge DIN EN 826.

[0084] Skudtrådene 82 der anvendes ti! at fremstille båndet 80, er specifikt de- dikeret iii udøvelsen af den foreliggende opfindelse ved at de indbefatter en hul sektion (eller "lumen" på engelsk) som illustreret i Fig. 4a. Diameteren di af den bule sektion kan variere mellem 1 mikrometer og 40 mikrometer afhængigt af diameteren af filamenterne, der er anvendt til vævning af båndet.

[0085] Skudtrådene 82 omfatter en enkelt hul sektion, men med fordel indbefatter de et antal hule sektioner langs hele længden af trådene som vist i Fig. 4b.

[0086] Disse typer tråde er også omtalt som tråde med flere lag af hule sektioner. For eksempel kan antallet af hule sektioner variere fra to eller tre op til ti eller endog hundredvis.

[0087] Det foretrækkes at anvende flerlagede hule sektioner som tråde, der kun har en enkelt hul sektion, da de er mindre tilbøjelige til at glatte ud, når de udsættes for kompressionskræfter. De er derfor helt passende til fremstilling af et termisk isolationsbånd til en fleksibel undervandsledning.

[0088] Afhængigt af antallet af hule sektioner med flere lag, kan diameteren di variere mellem 1 mikrometer og 8 mikrometer.

[0089] Skudtrådene 82 er hule fibre, som tillader dem at opbevare luft og derved isolere ledningen 1 termisk, både i drift og når produktionen standser.

[0090] Ifølge en alternativ udførelsesform for opfindelsen omfatter kædetrådene 81 også en eller flere hule sektioner, der er anbragt over hele deres længde. På denne måde reduceres båndets termiske ledningsevne signifikant. Jo lavere termisk ledningsevne desto større er termisk isolation.

[0091] Den kendsgerning, at trådene 81; 82 er hule, er ikke en ulempe for den termiske isolation af den fleksible rørformede ledning 1. Faktisk og ganske overraskende er den kendsgerning, at båndets 80 struktur er fremstillet ved triaksial vævning, selv meget stærkt understreget ved kompression, hvor hule sektionsfibre 81; 82 ikke er komprimeret tilstrækkeligt til, at termisk isolationsydelse nedbrydes.

[0092] Den tredimensionale struktur af båndet 80 giver det en vis volumenstabilitet, der gør det muligt at blive udsat for de radiale kompressionskræfter, der genereres af det indre tryk og/eiler af det hydrostatiske tryk, der påføres ledningen 1.

[0093] For en målt temperatur på 60 °C ifølge standarderne DIN EN ISO 8497 og EN 12667 er den termiske ledningsevne af isoiationslaget 8, der er dannet af båndet 80, på mellem 0,01 W/mK og 0,15 W/mK, fortrinsvis på mellem 0,01 W/mK og 0,10 W/mK og fordelagtigt på mellem 0,01 W/mK og 0,05 W/mK.

[0094] Ifølge et første eksempel på en anden alternativ udførelsesform for opfindelsen fremstilles varmeisolationslaget 8 i form af en bånd 80 som beskrevet ovenfor, og for hvilken kædetrådene 81 og skudtrådene 82 er imprægneret med et termohærdende polymermateriale.

[0095] For eksempel er det termohærdende polymere materiale valgt blandt epoxyharpikser (EP), vinylesterharpikser (VE) eller umættede poiyesterharpik-ser (UP). På denne måde forbedres de generelle mekaniske egenskaber af det varmeisolerende lag 8.

[0096] I et andet eksempel på en udførelsesform erstattes det termohærdende polymere materiale med et aerogel-materiale. Derfor forbedres de termiske iso-lationsegenskaber af den fleksible rørformede ledning 1 uden at generere signifikant overvægt i sin struktur.

[0097] Det ses, at betegnelsen af skudtrådene og kædetrådene under visse omstændigheder er omvendt.

[0098] I endnu en alternativ udførelsesform for opfindelsen omfatter den fleksible rørformede ledning 1 mindst et mellemliggende lag der er anbragt mellem varmeisolationslaget 8 og de andre lag, som udgør ledningens 1 struktur.

[0099] Det mindst ene mellembånd har en længde på mellem 10 og 5000 meter og en bredde på mellem 50 millimeter og 500 millimeter.

[0100] Det mindst ene mellemliggende lag er fremstillet ved opvikling med kort stigning af mindst et bånd omkring varmeisolationslaget 8, det vil sige at den absolutte værdi af spiralvinklen, som båndet danner med længdeaksen Δ-Δ' af ledningen, er på mellem 70° og 90°.

[0101] Med fordel er mindst et bånd viklet på ledningen 1 indvendigt på varmeisolationslaget 8. Fortrinsvis er mindst et bånd viklet på ledningen 1 internt og eksternt til det varmeisolerende lag 8.

[0102] Det mindst ene mellemliggende bånd omfatter et arrangement af en eller flere tynde film der er overlejret oven over de andre.

[0103] Den tynde film er for eksempel en tynd polymerfilm. Alternativt er den tynde film en metalliseret film af lille tykkelse. Med metalliseret film menes en polymer film belagt med en tykkelse af metal, typisk aluminium. En sådan film anvendes fx som en embalieringsfiim i fødevarer, som dekorativt papir elier som dielektrikum til kondensatorer.

[0104] Filmtykkelsen er tyndere end den af det termiske isolationsbånd 8. Det er for eksempel på mellem 2 mikrometer og 2 millimeter, fortrinsvis på mellem 50 mikrometer og 500 mikrometer, og fordelagtigt på mellem 100 mikrometer og 200 mikrometer. Således ændrer filmens lille tykkelse ikke bøjningsstivheden af ledningen 1.

[0105] Den tynde film kan fremstilles af ethvert termoplastisk polymermateriale. Imidlertid vælges de polymere materialer, der anvendes til fremstilling af filmen, fra familier af polyolefiner såsom poiyethylen (PE), polypropylen (PP) elier endog monoaksiait orienteret polypropylen, polyamider såsom polyamid 11 ( PA-11) eller polyamid 12 (PA-12), polyethere såsom polyoxymethylen (POM), poly-sulfoner såsom polyethersuifone (PES), polyphenylsulfon (PPSU), polysuifider, polyethylenterephthalater (PET) fluorerede polymerer såsom polyvinylidenfiuo-rid (PVDF), polychlorotrifluorethylen (PCTFE), polytetrafluorethylen (PTFE), peril uoral koxy (PFA), polyaryletherketoner, såsom polyetheretherketon (PEEK), polyetherketonecetoner (PEKK), polyetheretherketoneketon (PEEKK) eller po-lyetherketoneetherketoneketon (PEKEKK). Til ekstrem ydeevne i temperatur og densitet (meget lav gasdiffusion) er PAEK-baserede film (polyaryletherketon) egnede.

[0106] I en variant er det mindst ene mellemliggende bånd er en tynd polymerfilm, der er fremstillet med et termoplastisk polymermateriale med lukkede celler. Det termopiastiske polymermateriale er for eksempel valgt blandt de samme familier som de ovenfor beskrevne. En sådan film gør det muligt at forbedre de varmeisolerende egenskaber af ledningen 1 yderligere lidt. Også dens lukkede cellestruktur gør det muligt at sikre en barriereegenskabsfunktion for fluiderne der er til stede (for eksempel COi, CFU, H2S og H2O) i ledningens 1 ringformede rum.

[0107] Således stoppes de fleste af de gasser, der er til stede i fluidet af car-bonhydrider, som cirkulerer i strømningspassagen 10 af ledningen 1 og som er diffunderet mod det ringformede rum, af filmen. Desuden gør filmen det også muligt at stoppe infiltreringen afalle vandmolekyler, der er kondenseret i niveauet af det ringformede rum og som således bevarer varmeisolationslaget 8. På denne måde bliver laget 8 ikke udsat for hævelse, og dets varmeisolations-egenskaber forbliver effektive og uændrede.

[0108] I det tilfælde, hvor det mindst ene mellemliggende bånd er en metallise-ret film, kan metallet der er afsat på den polymere tynde film, vælges blandt zink, nikkel, sølv, kobber, guld, indium, tin, chrom, titanium, aluminium osv.

[0109] Tykkelsen af metalbelægningen der er aflejret på den polymere tynde film, er for eksempel større end 1 mikrometer og fortrinsvis på mellem 1 og 15 mikrometer.

[0110] For at undgå dannelsen af gaslommer ved grænsefladen mellem laget 8 og det mindst ene mellemliggende bånd, er de fordelagtigt forbundet sammen. Den kendsgerning, at varmeisoiationslaget 8 og det mindst ene mellemliggende bånd er bundet sammen betyder, at laget 8 ikke er i stand til at bevæge sig ak-sialt i forhold til de tilstødende lag langs aksen Δ-Δ', når ledningen 1 udsættes for eksterne bøjningskræfter.

[0111] Ved at binde laget 8 og den mindst ene mellemliggende bånd sammen er det også muligt, ud over at undgå dannelsen af gaslommer, at undgå forekomsten af diskontinuiteter mellem disse sidstnævnte, hvilke diskontinuiteter kan være oprindelse til termiske broer. Men termiske broer er ikke ønskede, da de altid forårsager et tab af varmeisolerende egenskaber.

[0112] Når det mindst ene mellemliggende bånd omfatter en enkelt film, er den direkte bundet til varmeisoiationslaget 8. På den anden side, hvor det mindst ene mellemliggende bånd omfatter et arrangement af flere film, er disse bundet sammen for at danne et bånd, der er kompakt, ensartet og isotropisk gennem en af sine flader, som for eksempel har en klæbende overflade.

[0113] For at binde varmeisoiationslaget 8 ti! det mindst ene mellemliggende bånd udføres en bindingsoperation. For eksempel er de koblet sammen ved fx en simpel bindingsoperation ved hjælp af et fleksibelt klæbemiddel, såsom en elastomer eller en silicone, et trykfølsomt klæbemiddel, et strukturelt klæbemiddel eller ved en operation med ultralydsvejsning eller ved varmeforsegling.

[0114] I et alternativ er det mindst ene mellemliggende bånd, der oprindeligt er uafhængigt af varmeisoiationslaget 8, faktisk integreret direkte i strukturen af laget 8. Det er således helt tænkeligt at forestille sig, at det mindst ene mellembånd kan påføres på mindst et af de to flader af varmeisoiationslaget 8 under fremstillingen, inden det når frem ti! en forbindelsesindretning, såsom en limstation, en varmeforsegling eller en ultralydsvejsning, der er tilpasset til at binde laget 8 og det mindst ene mellemliggende bånd sammen.

[0115] Det således opnåede lag 8 kombinerer både en varmeisolationsegen-skab med en fluidbarrieregenskab.

[0116] Ledningen 1 som tidligere beskrevet i Fig. 1 har en glat strømningspassage, det vil sige at det indre lag af dets struktur er trykkappen 2.

[0117] På den anden side, når det indre lag ikke er trykkappen 2, men et indre forstærkningslag, såsom en metalkrop, er ledningen af typen "rough-bore" eller har en ikke-giat strømningspassage.

[0118] En sådan ledning er vist i Fig. 5, og varmeisolationslaget 8 ifølge den foreliggende opfindelse kan naturligvis være anbragt inden for strukturen af denne type fleksible rørformede undervandsledning.

[0119] Metalkroppen 12 er dannet ved hjælp af en opvikling med kort stigning af et galvaniseret stålprofilbånd, det vil sige at den absolutte værdi af spiralvinkien der er dannet af det profilerede bånd med Sængdeaksen Δ-Δ', er på mellem 70° og 90°. Metalkroppen 12 er beregnet til at optage de radiale knusningskræfter, der er fremkaldt af det hydrostatiske tryk i forhold til trykkappen 2.

[0120] Derudover er ledningen 1 ifølge opfindelsen af den ubundne type, (’’unbonded" på engelsk), det vil sige at hvert lag af dets struktur kan bevæge sig aksiait i forhold til de tilstødende lag iangs aksen Δ-Δ', når ledningen 1 udsættes for eksterne bøjningskræfter.

[0121] Disse typer ledninger er velkendte for fagmanden og er også beskrevet i de normative dokumenter API 17J "Specification for Unbonded Flexible Pipe" og API RP 17B "Recommended Practice for Flexible Pipe" udgivet af American Petroleum Institute (API ).

[0122] Anvendelsen af ledningen 1 er heller ikke begrænset til visse typer anvendelser. Da det varmeisolerende lag 8 også har en god trykstyrke, kan ledningen 1 anvendes både ti! statiske og dynamiske anvendelser og ligeledes uanfægtet til dybhavsanvendelser (på 2500 til 3000 meter) og selv til meget dybe anvendelser (ned til 4000 meter og mere).

[0123] Det er selvfølgelig helt muligt at kombinere de tekniske egenskaber ved de forskellige udførelsesformer for opfindelsen uden at afvige fra opfindelsens omfang.

Claims (15)

1. Fleksibel rørformet undervandsiedning (1) ti! transport af fluider af carbonhy-drid der omfatter: - en trykkappe (2), - mindst et forstærkningslag (3; 6), og - mindst et varmeisolationslag (8) der er fremstillet ved triaksial vævning af mindst to lag kædetråde (81) og af mindst en række af skudtråde (82) for at binde de mindst to lag af kædetråde (81) sammen, hvilken mindst ene række af skudtråde (82) er i stand til at forbinde de mindst to lag af kædetråde (81), kendetegnet ved, at skudtrådene (82) af varmeisolationslaget (8) omfatter en hul sektion.

2. Ledningen ifølge krav 1, kendetegnet ved, at kædetråden af varmeisolationslaget (8) omfatter en hul sektion.

3. Ledningen ifølge krav 2, kendetegnet ved, at kædetrådene (81; 82) af varmeisolationslag (8) omfatter en hul sektion af flere lag.

4. Ledning ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at trækstyrken af varmeisolationslaget (8) målt ved 23 °C er mindst lig med 150 daN ifølge standarden ASTM D638.

5. Ledning ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at trykstyrken af varmeisolationslaget (8) målt ved 23 °C og ved 60 °C er mindst lig med 20 MPa ifølge standarden DIN EN 826.

6. Ledning ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at varmeledningsevnen af varmeisolationslaget (8) målt ved 60 °C ifølge standarderne DIN EN ISO 8497 og EN 12667 er på mellem 0,01 W/mK og 0,15 W/mK, fortrinsvis på meiiem 0,01 W/mK og 0,10 W/mK og fordelagtigt på mellem 0,01 W/mK og 0,05 W/mK.

7. Ledning ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at kædetrådene (81) og/elier skudtrådene (82) af varmeisolationslaget(8) er valgt fra organiske eller uorganiske fibre.

8. Ledningen ifølge krav 7, kendetegnet ved, at de organiske fibre er valgt blandt naturlige plantefibre, såsom fibre af bomuld, hamp, hør, sisal, jute, kenaf, kokosnød, bambus, ramie, nælde, palme eller banan, f.eks. eller organiske syntetiske fibre, såsom fibre af polyamid, polyester, polyethylen, polypropylen, akryl eller aramid.

9. Ledningen ifølge krav 7, kendetegnet ved, at de uorganiske fibre er valgt blandt uorganiske syntetiske fibre, såsom f.eks. glasfibre, basaltfibre og keramiske fibre.

10. Ledning ifølge et hvilket som helst af kravene 1 til 9, kendetegnet ved, at varmeisolationslaget (8) er imprægneret med et aerogel-materiale.

11. Ledning ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at mindst et mellemliggende bånd påføres på mindst et af fladerne af det mindst ene varmeisolationslag (8) og ved at det er forbundet dertil.

12. Ledningen ifølge krav 11, kendetegnet ved, at det mindst ene mellemliggende bånd omfatter et arrangement af en eller flere tynde film, der er overlejret over hinanden.

13. Ledningen ifølge krav 12, kendetegnet ved, at den tynde film er en poiy-merfilm.

14. Ledning ifølge krav 12 eller 13, kendetegnet ved, at den tynde film er me-talliseret.

15. Ledning ifølge et hvilket som helst af kravene 11 til 14, kendetegnet ved, at den mindst ene mellemliggende bånd er forbundet til varmeisolationsiaget (8) ved ultralydsvejsning, binding eller varmebinding.