EA018329B1

EA018329B1 - Трубопровод для транспортировки криогенной текучей среды

Info

Publication number: EA018329B1
Application number: EA201000481A
Authority: EA
Inventors: Джоэль Арон Витц
Original assignee: БиЭйчПи БИЛЛИТОН ПЕТРОЛЕУМ ПиТиУай ЛТД.
Priority date: 2007-09-14
Filing date: 2008-09-15
Publication date: 2013-07-30
Also published as: CN101861489B; EP2193302B1; US8708606B2; CA2699559A1; AU2008299662A1; CN101883945A; MY152207A; BRPI0816020B1; AU2008299662B2; JP5249333B2; EP2193302A1; ES2424134T3; EP2188561A1; US8770234B2; US20110268508A1; CN101861488B; JP5425783B2; AU2008299655A1; EA018445B1; AU2008299638B2

Abstract

Трубопровод (100) содержащий внешнюю жесткую трубу (30), выполненную из композитного материала, где этот композитный материал структурирован так, что его температурное расширение в продольном направлении соответствует эффективному продольному КТР, составляющему величину от нуля до около -/+10 ×10K.

Description

Изобретение относится к трубе, а более конкретно - к трубе, отвечающей требованиям при применении в криогенных условиях. Изобретение касается, главным образом, морского трубопровода, отвечающего требованиям при применении на морском дне или вблизи него.

Существует большое число систем для транспортировки текучих сред от морского сооружения типа судна или другой платформы к подводному трубопроводу. Примерами таких систем являются:

(1) Обычная система швартовки с несколькими буями (СМВМ). В этой системе непосредственно от морского сооружения вниз к трубопроводу проходит водоотделяющая колонна, поддерживаемая буями, размещенными с интервалами по длине шланга.

(2) Одноточечная система швартовки с одной башней (8ТМ). В этой системе на морском дне закреплена швартовая башня, поднимающаяся к поверхности моря. Швартовая башня поддерживает водоотделяющую колонну, проходящую от поверхности моря к трубопроводу. Шланг или другая труба могут проходить от морского сооружения и соединяться с концом шланга в верхней части швартовой башни.

(3) Система швартовки с одним якорем-опорой (8АБМ). В этой системе вблизи морского сооружения установлен буй, который крепится к поддерживаемому этим буем соединительному узлу, располагающемуся на морском дне или вблизи него. Водоотделяющая колонна проходит от морского сооружения к соединительному узлу, а затем - от соединительного узла к трубопроводу. От соединительного узла к трубопроводу проходит дополнительная секция трубы.

(4) Система швартовки с цепным креплением к якорям-опорам (СЛЬМ). В этой системе вблизи морского сооружения установлен буй. Водоотделяющая колонна проходит от буя к подводному соединительному узлу, который обычно располагается на морском дне или вблизи него. От соединительного узла к трубопроводу проходит дополнительная секция трубы. Шланг или другая труба могут проходить от морского сооружения и соединяться с концом шланга на буе. Существуют различные конфигурации системы СЛЬМ, в том числе система 81еер 8, система Баху 8 и система С1ппс5с БагИегп.

Все системы, рассмотренные выше, известны специалистам в данной области техники, однако возможно использование и других систем, не рассмотренных выше, например, с использованием промежуточного морского сооружения. Существенным признаком всех этих систем является наличие водоотделяющей колонны для доставки текучих сред от морского сооружения, такого как судно, к подводной конструкции, такой как трубопровод. Точная конфигурация водоотделяющей колонны и поддерживающей конструкции для водоотделяющей колонны может варьироваться в зависимости от преобладающих условий на конкретном участке в море. В зависимости от конкретных деталей системы водоотделяющая колонна содержит подводные, плавучие и воздушные секции.

Как правило, строительство трубопроводов осуществляется одним из двух способов. Первый и в целом самый распространенный способ, как для береговых, так и для морских трубопроводов, заключается в сваривании коротких отрезков металлической трубы. Эта металлическая труба может иметь покрытие для защиты от коррозии и обычно для применения на море имеет бетонное покрытие для утяжеления и механической защиты. В некоторых случаях применения для изоляции наносится толстое покрытие, например, из синтетического полиуретана. Покрытие обычно наносится после выполнения сварного соединения. В морском строительстве эти соединения выполняются с баржи для укладки подводных трубопроводов или в практически горизонтальном положении (так называемая технология укладки по 8-образной кривой), или в близком к вертикальному положении (так называемая технология укладки по 1-образной кривой). Технология укладки по 1-образной кривой обычно является предпочтительной при сооружении глубоководных трубопроводов.

Альтернативой соединению коротких секций трубы на морской барже для укладки подводных трубопроводов является технология накопления на барабане, при которой непрерывный трубопровод накапливают с некоторой пластической деформацией на большом барабане. При разматывании из барабана трубопровод проходит через пресс для выпрямления труб, чтобы изменить направление пластической деформации по сравнению с накопителем на обратное.

В некоторых случаях применения необходимость в изоляции точки зрения как тепловых свойств, так и возможности заглубления в воду обусловила разработку систем труба в трубе. При этом трубу относительно короткой длины помещают в другую трубу и соединяют одну с другой для образования непрерывного трубопровода. Кольцевое пространство между концентрическими трубами может быть или заполнено изоляцией, или подвергнуто вакуумированию.

Сравнительно короткие береговые трубопроводы для применения в криогенных условиях являются типовыми, и в качестве материала для них, как правило, используются аустенитные нержавеющие стали, удовлетворяющие требованиям эксплуатации при температурах, соответствующих жидкому азоту и сжиженному газу, составляющих соответственно около -196°С и около -163°С. Известная проблема в случаях применения береговых криогенных трубопроводов заключается в температурной усадке при охлаждении трубопровода от температуры окружающего воздуха до температуры транспортируемого сжиженного природного газа. Для аустенитных нержавеющих сталей это эквивалентно усадке, составляющей около 2,8 мм/м. С целью регулирования результирующих температурных напряжений трубопровод снабжают устанавливаемыми через одинаковые промежутки петлевыми компенсаторами температурных деформаций. Согласно более поздней разработки компании Осака Гэс и др. следует исполь

- 1 018329 зовать трубопроводы из сплава, содержащего 36% никеля и 64% железа. Этот сплав также известен под торговой маркой ΙΝνΑΚ (зарегистрированный товарный знак). Открытый в 1896 г. Шарлем-Эдуардом Гильомом этот сплав характеризуется минимальными изменениями геометрических размеров при колебаниях температуры. Охлаждение сплава от температуры окружающего воздуха до температуры сжиженного газа вызывает усадку, составляющую 0,3 мм/м, т.е. по порядку величины меньшую, чем у аустенитной нержавеющей стали. Преимущество этого сплава заключается, в частности, в том, что его применение позволяет значительно уменьшить необходимость широкого использования петлевых компенсаторов температурных деформаций.

Являющиеся металлами аустенитные нержавеющие стали и ΙΝνΑΚ (зарегистрированный товарный знак) не обладают сколько-нибудь эффективными изоляционными свойствами и поэтому предполагают или применение традиционной изоляции, или обеспечение самоизоляции трубопровода путем наращивания слоя льда.

Таким образом, типичными проблемами для подводных криогенных труб являются следующие:

1) Материал, контактирующий с криогенной текучей средой, не должен быть хрупким при температурах жидкого Ν₂.

2) Между криогенной текучей средой и морской водой, находящейся за стенками труб, должна быть очень эффективная изоляция, позволяющая минимизировать испарение, обусловливаемое притоком теплоты в результате разности температур приблизительно в 200°С (разности между температурой СПГ, составляющей -163°С, и температурой морской воды, составляющей приблизительно 10°С = 173°С).

3) Усадка трубопровода в осевом/продольном направлении, т.е. вдоль трубопровода должна регулироваться по-другому, так как трубопровод фактически ограничен с обоих концов, на которых вследствие невозможности усадки развиваются огромные усилия.

Как отмечалось выше, традиционным решением проблемы (1) является использование в качестве материала для внутренней трубы аустенитных нержавеющих сталей, например стали 316Ь, сплава, содержащего 9% никеля, и сплава, содержащего 36% никеля (инвара). Все они совместимы с криогенными условиями, но имеют коэффициент температурной усадки, снижающийся при переходе от аустенитной нержавеющей стали к инвару. Сталь 316 характеризуется слишком большой температурной усадкой, и поэтому для решения третьей проблемы при использовании этой стали требуются петлевые компенсаторы температурных деформаций трубопровода на углах поворотов. Инвар же вследствие своего практически нулевого коэффициента температурной усадки позволяет разрешить эту проблему, а сплав, содержащий 9% никеля, занимает промежуточное положение - см. обзор литературы.

Вторая проблема решается путем размещения внутренней трубы во внешней трубе и использования изоляционных свойств кольцевого пространства. Это решение носит название труба в трубе и ему посвящен ряд патентов. Один вариант состоит в вакуумировании кольцевого пространства, являющемся очень эффективным средством изоляции. Альтернатива заключается в использовании очень эффективных изоляторов, среди которых имеется несколько видов (см. патентную литературу), но основное внимание в последние годы уделяется относительно новому изоляционному материалу, именуемому аэрогелем или наногелем. Для обеспечения изоляции эти изоляционные материалы также использовались в сочетании с частичным вакуумированием.

По существу, известная технология представляет собой трубу в трубе с изоляцией кольцевого пространства.

До настоящего времени для применения в криогенных условиях никаких морских трубопроводов не строилось. Необходимым условием использования морского трубопровода для транспортировки криогенных текучих сред является решение двух проблем - температурного расширения и изоляции, что обусловило разработку концентрических трубных конструкций на основе традиционной конструкции труба в трубе. В этих конструкциях решение проблемы температурного расширения обеспечивается в результате использования сплава ΙΝνΑΚ (зарегистрированный товарный знак), а проблема изоляции решается за счет применения высокоэффективных изоляционных материалов, таких как аэрогели, в образующихся кольцевых пространствах. С точки зрения материалов и сооружения эти конструкции являются дорогими.

Настоящее изобретение относится, в частности, к трубопроводу, который обычно располагается на морском дне или вблизи него. Такой трубопровод, как правило, содержит внешнюю трубу, внутреннюю трубу и слой изоляции, размещенный между внешней и внутренней трубами. Как отмечалось выше, в предшествующем уровне техники внешняя труба может быть выполнена из нержавеющей стали, а внутренняя труба может быть выполнена из железоникелевого сплава как, например, из материала, продаваемого под торговой маркой ΙΝνΑΚ. Выбор материала ΙΝνΑΚ (зарегистрированный товарный знак) для реализации этой цели обусловлен его низким коэффициентом температурного расширения, обеспечивающим одинаковые степени расширения и усадки внутренней и внешней труб, несмотря на колебания температуры между внутренней и внешней трубами, вызываемые прежде всего наличием слоя изоляции. Несмотря на достаточную эффективность трубопроводов с внутренней трубой из сплава ΙΝνΑΚ (зарегистрированный товарный знак) для транспортировки криогенных текучих сред, вследствие входящего в состав материала трубы никеля эти трубопроводы являются очень дорогими.

- 2 018329

В документе \¥О 2006/044053 раскрывается система для транспортировки криогенных текучих сред от судна в подводное положение. Однако этот патент не содержит никакой информации о проектировании трубопровода, к которому криогенная текучая среда транспортируется.

Целью изобретения является обеспечение характеристик надежности и температурной стойкости трубы, требуемых для эффективной транспортировки текучих сред через трубопровод.

Настоящее изобретение направлено на решение проблемы трубопровода с одной трубой, выполненной по технологии композитов. Для механической защиты или создания кольцевого пространства для проверки на утечки целесообразным может быть размещение этой трубы в другой трубе, но такая конструкция не является решением труба в трубе как таковым.

Таким образом, одним объектом изобретения является трубопровод, главным образом, подводный трубопровод, содержащий трубу, выполненную из композитного материала. Композитный материал в предпочтительном варианте изобретения представляет собой материал, обеспечивающий достаточную механическую прочность трубы, как в осевом/продольном направлении, так и в радиальном/окружном направлении для обеспечения возможности восприятия нагрузок, обусловленных внутренним давлением (как правило, 20-30 бар по манометру), и регулирования эквивалентных коэффициентов температурной усадки в продольном направлении и в окружном направлении. Укладка листов осуществляется так, чтобы продольная усадка приближалась к нулю, т.е. целесообразным является несколько отрицательное или положительно значение, при котором любая температура, приводящая к появлению осевых сил, вызывает только легкое растяжение или легкую усадку. Усадка в радиальном направлении вызывает меньшее беспокойство, поскольку оно частично уравновешивается внутренним давлением. Толщина стенки композитной трубы определяется требованием к обеспечению требуемого механического отклика на температурные нагрузки и нагрузки от давления и, вследствие этого, к обеспечению выраженных изоляционных свойств. Это позволяет уменьшить необходимость в какой-либо дополнительной изоляции, требуемой при использовании традиционных полимерных изоляторов, как, например, из полиуретана или полиэтилена, которые могут включать в свой состав изоляционные наполнители, как, например, гранулы стекла. Результатом является традиционная изолированная труба, но выполненная на основе композитов, позволяющая решить проблему эксплуатации в криогенных условиях путем регулирования коэффициентов температурной усадки в осевом направлении и путем использования композитов, которые обладают более высокими изоляционными свойствами, чем металлы.

По существу, этим объектом изобретения является труба, выполненная из композитного материала, причем в предпочтительном варианте - подводная труба, а в наиболее предпочтительном варианте композитный материал подобран таким образом, что величина его температурного расширения в продольном направлении определяется эффективным продольным КТР (коэффициент температурного расширения) от нуля до около -/+10х10^-6 К^-1. Предпочтительный диапазон значений продольного КТР составляет от отрицательного значения (например, ниже или равного около -0,01 К^-1 или около -0,1 К^-1) до -/+4х10^-6 К^-1, а наиболее предпочтительный диапазон от нуля до -/+2х10^-6 или от нуля до -/+2х10^-6 К^-1. Труба может иметь внешнюю трубу или внутреннюю трубу, которая может быть выполнена из композитного материала или из некомпозитного материала.

Другим объектом изобретения является использование композитов в криогенных условиях, при которых эти материалы позволяют предотвратить температурную усадку в одном направлении, т.е. к усовершенствованию трубопроводов, главным образом, подводных трубопроводов.

Композитные материалы представляют собой материалы, получаемые в результате комбинации двух или более материалов, позволяющей обеспечивать уникальный заданный набор свойств. Самой типичной формой композитного материала является матрица из волокон в смоле. Волокна могут быть непрерывными с ориентацией в продольном направлении, или волокна могут быть короткой длины и иметь смешанную ориентацию. Волокна обычно представляют собой высокопрочные волокна, такие как, например, Е-С1а88О, 8-О1а§8, Лгаш1Д (например, Кеу1аг (товарный знак)) или СагЬои. Смола, обеспечивающая инкапсуляцию волокон, может быть термопластичной смолой типа полиэтилена, полиимида, полиамида, фторполимера, поливинилхлорида (РУС), полиуретана (РИ), полиэфиркетона (РЕЕК), или термореактивной смолой типа эпоксидной смолы или полиэфира или сложного винилового эфира. Композитный материал может иметь многослойную структуру со слоями продольных волокон в матрице из смолы, ориентированных для достижения требуемых механических свойств в разных направлениях. Использование высокопрочных волокон в композитном материале, как правило, обеспечивает высокую удельную прочность конструкции, вследствие чего композитные материалы получили широкое применение в космической и автомобильной отраслях промышленности, в том числе при изготовлении контейнеров высокого давления.

Многие из составных компонентов композитного материала, как, например, эпоксидная смола, не удовлетворяют требованиям эксплуатации в криогенных условиях в объемной однородной форме, главным образом, из-за своей хрупкости при низких температурах. Однако при соответствующей комбинации составных компонентов в форме волокон и многослойных материалов с другими компонентами в матрице последующее структурное взаимодействие позволяет обеспечивать преодоление ограничений,

- 3 018329 обусловленных объемными однородными компонентами.

Авторами изобретения была установлена важность выбора волокон, и предпочтительным с точки зрения авторов является использование волокон из высокопрочного углерода, арамида, стекла или полиэтилена со сверхвысокой молекулярной массой или их комбинации. Например, типичные значения прочности на растяжение, модуля упругости при растяжении и плотности для волокон Е-С1а88, Кеу1аг-49, М8-ЬМ СатЬои (волокон углерода с низким модулем и средней прочностью) составляют соответственно: 3450, 3790, 4138 МПа для прочности на растяжение; 72, 124, 228 ГПа для модуля упругости при растяжении и 2,6, 1,4, 1,8 г/см³ для плотности. Авторами изобретения была установлена возможность использования как термореактивных, так и термопластических смол. Плотность как эпоксидной смолы, так и РЕЕК (полиэфиркетона) составляет около 1,3 г/см³. Авторами изобретения было установлено, что при использовании композитного материала, содержащего некоторые из этих высокопрочных волокон, в частности в первой детали, позволяет существенно снизить вес концевого фитинга при сохранении высокой способности к сдерживанию давления.

Другое преимущество использования композитного материала состоит в его более низкой теплопроводности по сравнению со сталью. Типичная теплопроводность составляет около 0,1-1 Вт/м х К, что по порядку величины меньше, чем у аустенитной нержавеющей стали. Преимущество этого материала в криогенных условиях заключается, в частности, в том, что его применение позволяет уменьшить количество теплоизоляции, требуемой для концевого фитинга с целью минимизации притока теплоты, обусловливающего испарение криогенной текучей среды.

Испарение газа является фактором неэффективности транспортировки криогенной текучей среды, и поэтому минимизация скорости испарения имеет чрезвычайно большое значение. Большое значение это, в частности, имеет при транспортировке от судна к судну, при которой концевые фитинги плавающего криогенного гибкого шланга находятся в контакте с водой.

Низкая собственная теплопроводность композитов обеспечивает возможность встраивания в последовательные слои изоляционных материалов или композитов с внешней стороны внутреннего композитного слоя за счет использования собственного температурного градиента. Изоляционные слои могут представлять собой, например, полые изолирующие волокна в термопластической смоле или аэрированный полиуретан (РИ). Использование РИ позволяет получить потенциально надежный внешний механический защитный слой. Таким образом, концевые первый и/или второй элементы концевого фитинга могут быть выполнены из большого числа слоев материала, некоторые из которых или все состоят из композитного материала, имеющего в предпочтительном варианте теплопроводность 2 Вт/м х К или ниже, а в более предпочтительном варианте - 1 Вт/м х К или ниже. Некоторые слои в составе первого и/или второго слоя могут быть выполнены не из композитных материалов, например из некомпозитных полимерных материалов, имеющих в предпочтительном варианте теплопроводность ниже 2 Вт/м х К, а в более предпочтительном варианте - ниже 1 Вт/м х К. Некомпозитные материалы могут представлять собой термопластическую смолу или РИ. Таким образом, изобретение позволяет выполнять компоненты концевого фитинга из слоев материала, разработанного для обеспечения требуемых объемных свойств концевого фитинга.

Авторами изобретения было установлено, в частности, преимущество использования довольно необычных свойств волокон из углерода и некоторых арамидов, в частности, из поли-(рфенилентерефталамида), известного как Кеу1аг (товарный знак) или Ттагои (товарный знак), заключающихся в отрицательном продольном КТР и положительном поперечном КТР. Например, продольный КТР для волокон Кеу1аг-49 составляет -2х10^-6 К^-1, а в поперечном направлении КТР составляет 68х10^-6 К^-1. В многослойной композитной структуре, содержащей эти волокна, при снижении температуры слои расширяются в направлении волокон и сжимаются в поперечном направлении. Следует отметить, что в структуре со сбалансированным симметричным расположением слоев развиваются внутренние сдвигающие усилия и в результате при охлаждении возникает общее продольное расширение. Регулирование направления волокон позволяет регулировать величину расширения и доводить эффективный продольный КТР до значения от нуля до около -10х10^-6 К^-1. Авторы изобретения в состоянии создать композитный хвостовик для регулирования величины изменений радиальных размеров под уплотнительным кольцом для выравнивающего эффекта, обеспечивающего увеличение контактных давлений уплотнения с уменьшением температуры. Один предпочтительный диапазон значений продольного КТР составляет от отрицательного значения (например, ниже или равного около -0,01 К^-1 или около -0,1 К^-1) до -4х10^-6 К^-1, а наиболее предпочтительный диапазон - от -1х 10^-6 до -2х10^-6 К^-1.

Трубопровод согласно изобретению может при некоторых обстоятельствах дополнительно включать в себя внутреннюю трубчатую конструкцию, где эта внутренняя трубчатая конструкция содержит гибкий шланг, где этот гибкий шланг содержит трубчатое тело, размещенное между внутренним и внешним захватывающими элементами, где это трубчатое тело включает в себя уплотняющий слой и выполнено из материала, способного выдерживать криогенные температуры, причем внутренняя трубчатая конструкция имеет изоляционные свойства, достаточные для защиты внешней жесткой трубы от низкой температуры криогенной текучей среды, протекающей внутри внутренней трубчатой конструкции.

- 4 018329

В частном предпочтительном примере осуществления концы жесткой трубы и гибкого шланга уплотнены с целью предотвращения попадания текучих сред между жесткой трубой и шлангом.

В другом частном примере осуществления по меньшей мере один конец трубы выполнен с возможностью соединения с подводной водоотделяющей колонной.

Труба согласно изобретению может использоваться для применения в подводных положениях. Однако очевидно, что при использовании не вся труба обязательно должна быть размещена в подводном положении.

Трубчатое тело в предпочтительном варианте содержит по меньшей мере два усиливающих слоя, между которыми зажат уплотняющий слой.

В предпочтительном варианте между внешним захватывающим элементом и средством осевого упрочнения располагается дополнительный усиливающий слой.

Предел прочности усиливающего(их) слоя(ев) для шланга диаметром 8 дюймов (200 мм) в предпочтительном варианте лежит между 100 и 700 кН. Изгибная деформация при разрыве усиливающего(их) слоя(ев) в предпочтительном варианте составляет от 2 до 15%.

В предпочтительном варианте шланг дополнительно включает в себя средство осевого упрочнения. В предпочтительном варианте средство осевого упрочнения содержит, как правило, трубчатую оболочку, сформированную из листа материала, которому придана трубчатая форма, за счет которой эта оболочка может поддерживать целостность своей трубчатой формы при приложении осевой растягивающей нагрузки. Для дополнительного улучшения эксплуатационных характеристик шланга при приложении осевой растягивающей нагрузки шланг может быть снабжен двумя или более трубчатыми оболочками. В частном предпочтительном варианте предлагается средство осевого упрочнения, имеющее в целом форму трубчатой оплетки. В данном описании изобретения термин оплетка относится к материалу, сформированному из двух или более волокон или нитей, переплетенных одна с другой с целью формирования удлиненного структурного образования. Возможность удлинения оплетки при приложении осевой растягивающей нагрузки является конструкционной особенностью этой оплетки. Дополнительная конструкционная особенность оплетки трубчатой формы заключается в уменьшении ее диаметра при приложении осевой растягивающей нагрузки. Таким образом, за счет создания трубчатой оплетки вокруг трубчатого тела или внутри этого трубчатого тела по меньшей мере на часть трубчатого тела при приложении осевой растягивающей нагрузки со стороны этой оплетки воздействует направленная внутрь радиальная сила. В предпочтительном варианте вся трубчатая оболочка выполняется в форме оплетки. Однако создание трубчатой оболочки в форме оплетки возможно и только на одном или более участках длины трубчатой оболочки. В предпочтительном варианте оплетка закрывает трубчатую оболочку и по всей окружности. Однако трубчатая оболочка в форме оплетки может быть выполнена только на части окружности трубчатой оболочки. Оплетка может быть оплеткой двухосного плетения (т.е. может быть сформирована только из двух переплетающихся волокон или нитей) или оплеткой трехосного плетения (т.е. может быть сформирована с использованием продольных волокон или нитей, позволяющих повысить прочность в осевом направлении).

Несмотря на предпочтительность средства осевого упрочнения в форме оплетки, возможно использование и других его форм, отвечающих функциональным требованиям, перечисленным выше. Таким образом, средство осевого упрочнения может быть выполнено как удовлетворяющая соответствующим требованиям конструкция из шнуров или тросов, намотанных по спирали вокруг трубчатого тела.

Таким образом, в альтернативном или дополнительном варианте изобретения средство осевого упрочнения содержит большое число лент осевого упрочнения, проходящих по длине шланга. В предпочтительном варианте ленты осевого упрочнения равномерно распределены по окружности шланга. Может быть две, три, четыре, пять, шесть, семь, восемь или более лент. В более предпочтительном варианте предлагается три, четыре, пять или шесть лент, а в наиболее предпочтительном варианте - четыре или шесть лент. В предпочтительном варианте каждая лента осевого упрочнения выполнена из ткани, имеющей основу и уток. В предпочтительном варианте основа каждой ленты осевого упрочнения располагается под углом 0-10° к продольной оси шланга. В еще более предпочтительном варианте основа каждой ленты осевого упрочнения располагается под углом 0-5° к продольной оси шланга. В наиболее же предпочтительном варианте основа каждой ленты осевого упрочнения располагается под углом 0-2° к продольной оси шланга.

Средство осевого упрочнения может быть размещено между внешним захватывающим элементом и трубчатым телом. В альтернативном варианте изобретения средство осевого упрочнения может быть встроено внутрь трубчатого тела, т.е. размещено между усиливающим слоем и уплотняющим слоем.

Выбор материалов конструкции шланга должен осуществляться с учетом необходимости обеспечения возможности эксплуатации шланга в условиях внешней среды, для которой этот шланг предназначен. Таким образом, существует необходимость в шланге, способном обеспечивать транспортировку сжатых текучих сред без утечки текучей среды через стенки шланга. Существует также необходимость в шланге, способном выдерживать повторный изгиб и осевые напряжения, обусловленные совокупным воздействием веса шланга и текучей среды. Кроме того, если шланг предназначен для применения при транспортировке криогенных текучих сред, то необходимы материалы, способные работать при чрезвы

- 5 018329 чайно низких температурах без какого-либо существенного ухудшения рабочих характеристик. Основное назначение каждого усиливающего слоя заключается в способности выдерживать окружные напряжения, воздействию которых шланг подвергается во время транспортировки текучих сред. Таким образом, предъявляемым требованиям отвечает любой усиливающий слой, имеющий необходимую степень гибкости и способный выдерживать неизбежные напряжения. Кроме того, если шланг предназначен для транспортировки криогенных текучих сред, то каждый усиливающий слой должен быть устойчивым к криогенным температурам.

В предпочтительном варианте каждый усиливающий слой сформирован из листа материала, которому в результате наматывания по спирали придана трубчатая форма. Это означает, что каждый усиливающий слой не обладает большим сопротивлением осевому растяжению, т.к. приложение осевого усилия будет вызывать разделение наматываемых листов. Каждый усиливающий слой может содержать один непрерывный слой из листового материала или может содержать два или более отдельных непрерывных слоев из листового материала. Однако чаще (и в зависимости от длины шланга) каждый слой из листового материала формируют из большого числа отдельных отрезков листового материала, размещенного вдоль шланга.

В предпочтительном примере осуществления каждый усиливающий слой содержит ткань, которая в наиболее предпочтительном варианте представляет собой плетеную ткань. Каждый усиливающий слой может быть выполнен из натурального или синтетического материала. Каждый усиливающий слой может быть сформирован из синтетического полимера, как, например, из полиэфира, полиамида или полиолефина. Синтетический полимер может использоваться в форме волокон или пряжи, из которой изготовлена ткань.

В случае когда каждый усиливающий слой содержит полиэфир, то в предпочтительном варианте это полиэтилентерефталат. В случае когда каждый усиливающий слой содержит полиамид, то это может быть алифатический полиамид, как, например, нейлон, или это может быть ароматический полиамид, как например, арамид. Например, каждый усиливающий слой может быть выполнен из поли-(рфенилентерефталамида), такого как Кеу1аг (зарегистрированный товарный знак).

В случае когда каждый усиливающий слой содержит полиолефин, то это может быть гомополимер этилена, пропилена или бутилена или их сополимер или терполимер, и в предпочтительном варианте одноосно или двухосно ориентированным. В более предпочтительном варианте полиолефин представляет собой полиэтилен, а в наиболее предпочтительном варианте полиэтилен является полиэтиленом сверхвысокой молекулярной массы, в частности ПЭСВММ. В предпочтительном примере осуществления средство осевого упрочнения также выполнено из ПЭСВММ.

ПЭСВММ, используемый в настоящем изобретении, как правило, имеет средневесовую молекулярную массу свыше 400000, в основном свыше 800000 и обычно свыше 1000000. Средневесовая молекулярная масса обычно не превышает около 15000000. В предпочтительном варианте ПЭСВММ характеризуется молекулярной массой, составляющей от около 1000000 до 6000000. Наиболее применимым в настоящем изобретении является высокоориентированный ПЭСВММ, растягиваемый, как правило, по меньшей мере в 2-5 раз в одном направлении и в 10-15 раз в другом направлении.

Наиболее применимый в настоящем изобретении ПЭСВММ имеет, как правило, параллельную ориентацию молекул, степень которой, как правило, превышает 80%, чаще превышает 90%, а в предпочтительном варианте превышает 95%. Степень кристалличности, как правило, составляет более 50%, а чаще - более 70%. Степень кристалличности может достигать 85-90%.

Описание ПЭСВММ приводится, например, в документах υδ-Α-4344908, ϋδ-Ά-4411845, ϋδ-Ά4422993, И8-Л4430383, И8-Л4436689, ЕР-А-183285, ЕР-А0438831 и ЕР-А-0215507.

В частном предпочтительном варианте каждый усиливающий слой содержит высокоориентированный ПЭСВММ, например, выпускаемый компанией ΌδΜ Нщй РегГогтапсе Е1Ьге§ ВУ (Нидерланды) под торговым наименованием ΌΥΝΕΕΜΑ, или выпускамый американской корпорацией Л111ей81диа1 1пс под товарным наименованием 8РЕСТКА. Подробное описание ΌΥΝΕΕΜΆ приводится в рекламном буклете под названием ΌΥΝΕΕΜΆ; 111е 1ор регГогтапсе ίη ДЬегк; ргорегйек апй аррйсаОоп (ΌΥΝΕΕΜΆ; лучшие характеристики волокон; свойства и применения), изданном компанией Ό8Μ Нщй РегГогтапсе Е1Ьге§ ВУ, выпуска 02/98. Подробное описание δΡΕΟΤΚΑ приводится в рекламном буклете под названием 8ресйа РегГогтапсе Μη^πηΚ (Характеристики материалов δΡΕΟΤΚΑ). изданном корпорацией АШей8щпа1 1пс., выпуска 5/96. Эти материалы стали доступными с 1980-х годов.

В предпочтительном примере осуществления каждый усиливающий слой содержит плетеную ткань, сформированную из стекловолокон, размещенных в направлении основы и утка. Авторами изобретения была установлено, в частности, преимущество такого структурирования усиливающего слоя, при котором основа ткани располагается по отношению к продольной оси шланга под углом меньше чем 20°, но больше чем 5°. В предпочтительном примере осуществления каждый усиливающий слой структурирован так, что направление основы ткани располагается по отношению к продольной оси шланга под углом 10-20°, а в наиболее предпочтительном варианте - под углом около 15°.

Основное назначение уплотняющего слоя состоит в предотвращении утечки транспортируемых текучих сред через трубчатое тело. Таким образом, предъявляемым требованиям отвечает любой уплот

- 6 018329 няющий слой, имеющий необходимую степень гибкости и способный обеспечивать герметизирующее действие. Кроме того, если шланг предназначен для транспортировки криогенных текучих сред, то уплотняющий слой должен быть устойчивым к криогенным температурам.

Уплотняющий слой может быть выполнен из тех же основных материалов, что и каждый усиливающий слой, в частности из ПЭСВММ. В качестве альтернативы материал уплотняющего слоя может представлять собой фторполимер, как, например: политетрафторэтилен (РТЕЕ); фторированный сополимер этилена и пропопилена, как, например, сополимер гексафторпропилена и тетрафторэтилена (тетрфторэтилен-перфторпропилен), выпускаемый компанией ΌπΡοηΐ Е1иогоргобис18 под товарным наименованием ТеПоп ЕЕР; или фторированный углеводород-перфторалкокси, выпускаемый компанией ΌπΡοηΐ Е1иогоргобис18 под товарным наименованием ТсПоп РЕА. Эти пленки могут быть получены путем экструзии или выдувания.

Предпочтительным с точки зрения авторов является формирование уплотняющего слоя из листа материала, которому в результате наматывания по спирали придана трубчатая форма. Как и в случае с усиливающими слоями это означает, что каждый уплотняющий слой не обладает большим сопротивлением осевому растяжению, т.к. приложение осевого усилия будет вызывать разделение наматываемых листов. Уплотняющий слой может содержать один непрерывный слой из листового материала или может содержать два или более отдельных непрерывных слоев из листового материала. Однако чаще (и в зависимости от длины шланга) каждый слой из листового материала формируют из большого числа отдельных отрезков листового материала, размещенного вдоль шланга. В случае необходимости уплотняющий слой может содержать один или более термоусаживающихся уплотняющих рукавов (т.е. трубчатой формы), размещенных по внутреннему усиливающему слою.

Предпочтительным с точки зрения авторов является уплотняющий слой из большого числа перекрывающихся слоев пленки. В предпочтительном варианте имеется по меньшей мере 2 слоя, в более предпочтительном варианте по меньшей мере 5 слоев, а в еще более предпочтительном варианте по меньшей мере 10 слоев. На практике уплотняющий слой может содержать 20, 30, 40, 50 или более слоев пленки. Верхний предел для числа слоев зависит от полного размера шланга, но необходимость в более чем 100 слоях является маловероятной. Обычно максимально требуемое число слоев составляет 50. Толщина каждого слоя пленки, как правило, находится в пределах 50-100 мкм.

Очевидно, что возможно формирование более одного уплотняющего слоя.

Изолирующий слой может быть прикреплен к композитной трубе с внутренней стороны, т.е. может быть размещен внутри композитной трубы. В альтернативном варианте изобретения изолирующий слой может быть размещен между шлангом и композитной трубой как слой, независимый от шланга и жесткой трубы.

Однако в предпочтительном варианте изолирующий слой является встроенным в шланг. Изолирующий слой может быть прикреплен к шлангу с внешней стороны, т.е. может быть размещен с внешней стороны внешнего захватывающего элемента, или может быть размещен с внутренней стороны внешнего захватывающего элемента между внешним захватывающий элементом и уплотняющим слоем трубчатого тела. Изолирующий слой может быть выполнен из любого материала, традиционно используемого для обеспечения изоляции в криогенном оборудовании, например из синтетического пенопласта.

В одном предпочтительном примере осуществления изолирующий слой содержит выполненный из изоляционного материала удлиненный элемент с противоположными продольными концами, намотанный по спирали вокруг трубчатого тела так, что противоположные продольные концы слоя граничат или перекрываются один с другим, причем каждый продольный конец включает в себя образование, способное входить в зацепление с ответным образованием на противоположном продольном конце. В предпочтительном варианте удлиненный элемент размещен с внешней стороны внешнего захватывающего элемента и, таким образом, формирует защитное покрытие для внешнего слоя. Подробное описание соответствующего удлиненного элемента приводится в документе \¥О 2004/044472.

В другом предпочтительном примере осуществления изолирующий слой включает в себя ткань, сформированную из базальтовых волокон. Удовлетворяющие предъявляемым требованиям ткани из базальтовых волокон выпускаются компанией §ибад1а88 Е1Ьег Сотрапу под торговыми обозначениями ВТ5, ВТ-8, ВТ10, ВТ-11 и ВТ-13. Предпочтительная толщина ткани составляет от около 0,1 мм до около 0,3 мм. В случае необходимости возможно использование большого числа слоев базальтовой ткани.

Очевидно, что шланг может содержать более одного изолирующего слоя и может включать в себя два или более различных типа изолирующих слоев.

В предпочтительном варианте каждый конец шланга снабжен концевым фитингом. Описание предпочтительного типа концевого фитинга приводится в документе \¥О 01/96772 или \УО 2004/079248.

Внутренний и внешний захватывающие элементы шланга в предпочтительном варианте представляют собой спиралевидные захватывающие элементы, а в более предпочтительном варианте - спиралевидные проволоки. Таким образом, в предпочтительном варианте захватывающие элементы образуют катушки, которые захватывают и удерживают трубчатое тело и любые другие слои, находящиеся между ними. В предпочтительном варианте внутренняя и внешняя катушки имеют форму спиралей с одним и тем же шагом, причем витки внешней катушки смещены на полшага по длине по отношению к виткам

- 7 018329 внутренней катушки.

В другом примере осуществления внутренняя трубчатая структура снабжена изолирующим слоем, выполненным из изоляционного материала. Изолирующий слой может быть определенным слоем трубчатого тела или может быть слоем, сформированным вокруг внешнего захватывающего элемента.

В еще одном другом примере осуществления изолирующий слой, выполненный из изоляционного материала, размещен между внутренней трубчатой структурой и внешней трубой.

В еще одном другом примере осуществления изоляция может быть сформирована из гранулированного изоляционного материала (например, в виде бусин), размещенного в пространстве между внутренней трубчатой структурой и внешней трубой. Изолирующие гранулы, как правило, содержат стеклянные микросферы или частицы перлита или полистирола. В пространстве между внутренней трубчатой структурой и внешней трубой эти гранулы могут быть размещены путем накачки между внутренней трубчатой структурой и внешней трубой.

Требуемая изоляция может быть обеспечена любой комбинацией конкретных методик, описанных выше.

Размеры шланга и композитной трубы могут быть выбраны так, чтобы они находились в контакте или, в предпочтительном варианте, так, чтобы между шлангом и композитной трубой оставался промежуток. Для поддержания композитной трубы на расстоянии от внутренней трубчатой структуры между внутренней трубчатой структурой и трубой устанавливают один или более распорных элементов. В предпочтительном варианте каждый распорный элемент содержит кольцо, надетое на шланг. Вдоль шланга может быть установлено большое число указанных колец. Каждое распорное кольцо может быть выполнено, например, из полиуретана или РТРЕ или из древесины бальзы или пробкового дерева. В случае наличия нижележащей изоляции, достаточной для защиты распорного элементы от температуры криогенных текучих сред, транспортируемых через внутреннюю трубчатую структуру, каждое распорное кольцо может быть выполнено из каучука.

В другом примере осуществления распорный элемент может быть выполнен в виде троса или прутка, намотанного по спирали между внутренней трубчатой структурой и внешней трубой. Намотка может быть осуществлена с большим и/или малым шагом. Трос или пруток может представлять собой, например, полиэфирный трос или полиуретановую ленту прямоугольного сечения или может быть выполнен из каучука и иметь круглое сечение.

Труба согласно изобретению может использоваться в самых различных областях применения, но наиболее целесообразной областью применения является транспортировка криогенных текучих сред, главным образом, текучих сред при температуре ниже -100°С, в более предпочтительном варианте - текучих сред при температуре -104°С или ниже (точка кипения этилена), а в наиболее предпочтительном варианте - текучих сред при температуре -150°С или ниже. Труба позволяет осуществлять эффективную транспортировку СПГ при температурах около -162°С, а также эффективную транспортировку жидкого кислорода или азота при температурах около -183°С или -196°С соответственно. На практике самая низкая температура возможного использования трубы составляет от около -200°С до -220°С.

Внутренний диаметр жесткой трубы в предпочтительном варианте составляет по меньшей мере 150 мм. В более предпочтительном варианте внутренний диаметр шланга составляет по меньшей мере 150 мм. Внутренний диаметр шланга может составлять 400 мм или больше, например 600 мм или 800 мм.

Как правило, труба поставляется длиной от 5 до 20 м, однако возможна поставка как более длинных, так и более коротких труб. Для создания трубопровода требуемой длины, которая может составлять несколько десятков или несколько сотен или даже несколько тысяч метров, возможно соединение трубных секций одной с другой.

Труба согласно изобретению может быть изготовлена путем размещения шланга или нитки трубопровода, содержащей большое число отрезков шланга, соединенных конец в конец, внутри жесткой трубы, например, в результате протягивания через трубу.

Как правило, рабочее давление трубы составляет около от 500 кПа по манометру до около 2000 кПа по манометру или может достигать около 2500 кПа по манометру. Эти давления относятся к рабочему давлению в шланге, а не к разрывному давлению (которое должно быть в несколько раз выше). Объемная скорость потока зависит от текучей среды, давления и внутреннего диаметра. Типичные значения скорости потока составляют от 1000 до 12000 м³/ч.

Другим объектом изобретения является трубопровод, содержащий большое число труб, описанных выше, причем указанные трубы соединены конец в конец. Трубопровод может иметь длину в несколько метров, но в предпочтительном варианте длина трубопровода составляет по меньшей мере 100 м, в более предпочтительном варианте по меньшей мере 200 м, а в наиболее предпочтительном варианте по меньшей мере 500 м. В предпочтительном варианте длина трубопровода не превышает 5000 м, в более предпочтительном варианте не превышает 2000 м и может быть меньше 1000 м. Типичная длина составляет от около 100 м до 2000 м.

Целесообразной областью применения трубы согласно изобретению является транспортировка текучих сред, главным образом, криогенных текучих сред, по морскому дну. Труба может требоваться для транспортировки текучих сред между двумя морскими надводными сооружениями или между морским

- 8 018329 надводным сооружением и наземным сооружением.

Надводное морское сооружение может быть стационарным сооружением или временным сооружением и размещаться на поверхности воды; очевидно, что в обычных обстоятельствах часть сооружения будет выступать над водной поверхностью, а часть сооружения будет погружена в воду. Стационарное сооружение - это то, которое после ввода в действие остается постоянно установленным в положении выше морского дна. Примеры стационарных сооружений включают в себя стальную несущую конструкцию платформы со стальными опорами и несущую конструкцию платформы с гравитационным основанием. Временное сооружение - это сооружение с возможностью перемещения с места на место. Примерами временного сооружения являются плавучее транспортное средство, имеющее, как правило, стальной или железобетонный корпус, как, например, судно, или баржа, или платформа с полупогружным основанием или с телескопическими опорами. Другой пример временной конструкции представляет собой плавучую установку добычи, хранения и выгрузки. Надводное морское сооружение может иметь средство для добычи нефти или газа из-под морского дна. Кроме этого или взамен этого надводное морское сооружение может иметь средство для хранения нефти или газа, и газ может находиться в сжиженном состоянии.

Таким образом, другим объектом изобретения является система для транспортировки текучих среды между первым надводным морским сооружением и вторым надводным морским сооружением, содержащая первую водоотделяющую колонну, функционально соединенную с первым надводным морским сооружением и с первым концом трубопровода, размещенного по морскому дну, и вторую водоотделяющую колонну, функционально соединенную со вторым надводным морским сооружением и со вторым концом трубопровода, в результате чего обеспечивается возможность протекания текучей среды от первого надводного морского сооружения ко второму надводному морскому сооружению или наоборот, причем по меньшей мере часть трубопровода сформирована из описанной выше трубы согласно изобретению.

Еще одним другим объектом изобретения является система для транспортировки текучих сред между первым надводным морским сооружением и наземным сооружением, содержащая первую водоотделяющую колонну, функционально соединенную с первым надводным морским сооружением и с первым концом трубопровода, размещенного по морскому дну, и трубу, функционально соединенную с наземным сооружением и со вторым концом трубопровода, в результате чего обеспечивается возможность протекания текучей среды от первого надводного морского сооружения к наземной конструкции или наоборот, причем по меньшей мере часть трубопровода сформирована из описанной выше трубы согласно изобретению. Наземная конструкция может представлять собой, например, береговое хранилище.

В одном примере осуществления система включает в себя буй, установленный на поверхности, а также первую и/или вторую водоотделяющую колонну, проходящую от буя к подводному морскому сооружению, и шланг, поддерживаемый буем. Примером такой системы является описанная выше система СЛЬМ.

Однако система согласно изобретению может представлять собой систему СМВМ, в которой шланг согласно изобретению проходит непосредственно от надводного морского сооружения к подводному морскому сооружению.

Система согласно изобретению может представлять собой также систему §ЛЬМ, в которой надводный буй крепится к подводному соединительному узлу, располагающемуся на морском дне, а шланг проходит непосредственно от надводного морского сооружения к подводному соединительному узлу.

Системы, описанные выше, в предпочтительном варианте дополнительно снабжены соединительным узлом для текучей среды, поддерживаемым буем. Этот соединительный узел для текучей среды выполнен с возможностью соединения с верхним концом водоотделяющей колонны, проходящей от подводного морского сооружения, и с трубой, проходящей от подводного морского сооружения. Через соединительный узел обеспечивается возможность протекания текучей среды от трубы к водоотделяющей колонне. В предпочтительном варианте соединительный узел является поворотным, что обеспечивает возможность поворота надводного морского сооружения относительно буя. Такой соединительный узел обычно именуется вертлюгом. Пример вертлюга, который может быть использован при транспортировке криогенных текучих сред, раскрывается в документе ЕР0833769.

Система согласно изобретению может также использоваться в системе, типа описанной в документе \νϋ 2006/044053, в которой предлагается погружной буй. Таким образом, другим объектом изобретения является система для транспортировки криогенной текучей среды между надводным морским сооружением и трубопроводом, содержащая: а) первую криогенную водоотделяющую колонну, имеющую первый конец и второй конец, где вертикальное положение этой первой водоотделяющей колонны является регулируемым, а указанный второй конец указанной первой водоотделяющей колонны располагается в толще воды и может соединяться с указанным трубопроводом; и Ь) первый погружной поворотный соединительный узел, соединенный с указанным первым концом указанной первой водоотделяющей колонны, где указанный первый соединительный узел выполнен с возможностью разъемного соединения с надводным морским сооружением, за счет чего криогенная текучая среда получает возможность протекания между указанным надводным морским сооружением и указанным первым концом указанной пер

- 9 018329 вой водоотделяющей колонны, и указанный первый соединительный узел пришвартован к дну водоема так, что вертикальное положение указанного первого соединительного узла может изменяться, причем этот первый соединительный узел выполнен с возможностью обеспечения поворота указанного надводного морского сооружения вокруг указанного первого соединительного узла на поверхности водоема во время соединения указанного первого транспортного средства с указанным первым соединительным узлом, а по меньшей мере часть трубопровода сформирована из трубы согласно изобретению, описанному выше.

Очевидно, что надводные и подводные морские сооружения размещены на некотором расстоянии от берега, т.е. в море, в океане, в озере, в гавани или в другом водоеме. Однако никакого особого ограничения на расстояние сооружения от берега не накладывается, и это расстояние может составлять, например, несколько метров, несколько сотен метров, несколько километров или несколько сотен километров.

Другим объектом изобретения является способ транспортировки текучей среды (являющейся в предпочтительном варианте криогенной текучей средой) под водой, который содержит протекание текучей среды через трубу согласно изобретению, описанному выше. В предпочтительном варианте труба размещена в подводном положении. В предпочтительном варианте труба размещена на морском дне.

Далее описание ведется со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 - сечение части трубы согласно изобретению;

фиг. 2 - сечение шланга трубы, показанной на фиг. 1; и фиг. 3 - схематическая иллюстрация системы для доставки криогенной текучей среды от судна к трубе согласно изобретению.

Как показано на фиг. 1 и 2, трубопровод согласно изобретению, в целом, обозначен позицией 100. Шланг содержит шланг 10 и композитную трубу 30. Причем шланг 10 является дополнительным элементом и не обязательно необходим в трубопроводе согласно изобретению.

Шланг 10 содержит трубчатое тело 12, которое содержит внутренний усиливающий слой 14, внешний усиливающий слой 16 и уплотняющий слой 18, зажатый между слоями 14 и 16. Как правило, трубчатая оболочка 20 в форме оплетки, обеспечивающей осевое упрочнение, размещается вокруг внешнего усиливающего слоя 16 со стороны его внешней поверхности.

Трубчатое тело 12 и трубчатая оболочка 20 размещены между внутренней и внешней спиралевидными проволоками 22 и 24. Внутренняя и внешняя проволоки 22 и 24 размещены так, что витки образуемых ими катушек смещены по длине друг относительно друга на полшага.

Изолирующий слой 26 размещен вокруг внешней проволоки 24. Изолирующий слой 26 может быть выполнен, например, из традиционного изоляционного материала, как, например, из пенопласта.

Усиливающие слои 14 и 16 содержат плетеные ткани из синтетических волокон, например из волокон ПЭСВММ или арамида.

Уплотняющий слой 18 содержит большое число слоев полимерной пленки, намотанных вокруг внутреннего усиливающего слоя 14 со стороны его внешней поверхности для образования прокладки, непроницаемой для жидкой среды, между внутренним и внешним усиливающими слоями 14 и 16.

На каждом конце внутренней трубы 10 установлен концевой фитинг 28, используемый для герметичной заделки трубы 10. Концевой фитинг 28 может представлять собой, например, концевой фитинг типа описанного в документах АО 01/96772 или АО 2004/079248.

Шланг 10 может быть сформирован путем намотки внутренней проволоки 22 вокруг мандрели; намотки внутреннего усиливающего слоя 14 вокруг внутренней проволоки 22; намотки уплотняющего слоя 18 вокруг внутреннего усиливающего слоя 14; намотки внешнего усиливающего слоя 16 вокруг уплотняющего слоя 16, надевания трубчатой оболочки на внешний усиливающий слой 16, намотки внешней проволоки 24 вокруг оболочки 20 и нанесения изолирующего слоя 26 поверх внешней проволоки 24 и оболочки 20.

Композитная труба 30 содержит металлическую трубу 32, на которую нанесено внешнее водонепроницаемое покрытие 34.

Между металлической трубой 30 и шлангом 10 имеется кольцевое пространство 36. Это кольцевое пространство 36 может оставаться свободным, или оно может быть частично или полностью заполнено изоляционным материалом 38 (как показано на фигуре 1). В случае когда кольцевое пространство остается свободным, для поддержания шланга 10 на расстоянии от жесткой трубы 30 можно использовать распорные элементы (не показаны). Распорные элементы могут быть выполнены в форме дисков с внутренним кольцевым отверстием под шланг 10.

Транспортируемая текучая среда может протекать через практически цилиндрическое пространство 40 внутри шланга 10.

Фиг. 3 - иллюстрация примерной системы с использованием трубопровода 100 согласно изобретению. Система, показанная на фиг. 3, является системой СЛЬМ, но трубопровод 100 может быть использован и в других системах, как, например, в системе 8ЛЬМ, в системе СМВМ и в системе 8ТМ.

На фиг. 3 судно 300, содержащее хранилища СПГ (не показано), плавает на поверхности моря 302. Подводный трубопровод 304 проходит по морскому дну 306. Надводный швартовый буй 308 плавает по поверхности воды на некотором расстоянии от судна 300. Буй 308 включает в себя турель 310, распола

- 10 018329 гающуюся в верхней части буя, которая может поворачиваться вокруг корпуса буя 308. Швартовый трос 312 проходит от судна 300 к турели, а якорные цепи 314 проходят от основания буя 308 к морскому дну 306.

Шланг 316 проходит от судна 300 к бую 308. Шланг 316 обладает высокой плавучестью и может плавать на поверхности воды.

Шланг 318 проходит от буя 308 к трубопроводу 304. Шланг 318 соединен со шлангом 316, за счет чего текучие среды получают возможность протекания от хранилища на судне 302 к трубопроводу 304 (или наоборот). Трубопровод 314 выполнен из отрезков трубы 10, показанной на фиг. 1.

Очевидно, в изобретение, описанное выше, могут быть внесены изменения в пределах объема формулы изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Трубопровод, содержащий композитную трубу, предназначенную для транспортировки криогенной текучей среды и выполненную из композитного материала, который при контакте с криогенной текучей средой не является хрупким при температурах жидкого Ν₂, и при этом величина его температурного расширения в продольном направлении определяется эффективным продольным КТР от нуля до около -/+10х10^-6 К^-1.
2. Трубопровод по п.1, отличающийся тем, что предпочтительный диапазон значений продольного КТР составляет от нуля до -/+4х10^-6 К^-1.
3. Трубопровод по п.1, отличающийся тем, что предпочтительный диапазон значений продольного КТР составляет от нуля до -/+2х10^-6 или от нуля -/+2х10^-6 К^-1.
4. Трубопровод по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что композитный материал подобран так, что он имеет отрицательные значения продольного коэффициента температурного расширения и положительные значения поперечного коэффициента температурного расширения.
5. Трубопровод по п.4, дополнительно содержащий внешнюю трубу и/или внутреннюю трубу, которая может быть выполнена из композитного материала или из некомпозитного материала.
6. Трубопровод по п.5, отличающийся тем, что по меньшей мере одна из труб - внутренняя или внешняя - выполнена из изоляционного материала.
7. Трубопровод по любому предыдущему пункту, дополнительно содержащий внутреннюю трубчатую конструкцию, где эта внутренняя трубчатая конструкция содержит гибкий шланг, причем этот гибкий шланг содержит трубчатое тело, размещенное между внутренними и внешними захватывающими элементами, при этом трубчатое тело включает в себя уплотняющий слой и выполнено из материала, способного противостоять криогенным температурам, а внутренняя трубчатая конструкция имеет изоляционные свойства, достаточные для защиты внешней жесткой трубы от низкой температуры криогенной текучей среды, протекающей внутри внутренней трубчатой конструкции.
8. Трубопровод по любому предыдущему пункту, отличающийся тем, что способен противостоять внутренним давлениям выше 10 бар по манометру.
9. Трубопровод по любому предыдущему пункту, отличающийся тем, что выполнен с возможностью соединения с источником нефтяной или газовой текучей среды.
10. Трубопровод по любому предыдущему пункту, отличающийся тем, что является подводным трубопроводом.
11. Система для транспортировки криогенной текучей среды между первым надводным морским сооружением и вторым надводным морским сооружением, содержащая первую водоотделяющую колонну, функционально соединенную с первым надводным морским сооружением и с первым концом трубопровода по любому предыдущему пункту, размещенного по морскому дну, и вторую водоотделяющую колонну, функционально соединенную со вторым надводным морским сооружением и со вторым концом трубопровода, в результате чего обеспечивается возможность протекания текучей среды от первого надводного морского сооружения ко второму надводному морскому сооружению или наоборот.
12. Способ транспортировки криогенной текучей среды под водой, который содержит протекание криогенной текучей среды через трубопровод по любому из пп.1-10.
13. Способ по п.11, отличающийся тем, что трубопровод размещен в подводном положении.
14. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что по меньшей мере часть трубопровода размещена на морском дне.