ГИБКИЙ ТРУБОПРОВОД ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ ВЕЩЕСТВ ПОД ДАВЛЕНИЕМ Российский патент 1995 года по МПК F16L11/08 

Изобретение относится к гибкому трубопроводу, включающему средства подогрева, более точно к гибкому трубопроводу для транспортировки жидких и/или газообразных веществ под давлением, в котором температура веществ на выходе трубопровода должна поддерживаться почти равной температуре на входе, несмотря на неизбежные тепловые изменения в окружающей среде или в котором падение температуры транспортируемого вещества между входом и выходом трубопровода должно ограничиваться относительно небольшой величиной.

Подогрев транспортируемого вещества в таких трубопроводах и описан в [1] Трубопровод содержит провода подогрева с оболочкой, включенные в металлические профили в форме полых коробов, расположенных между сплошными металлическими проводами, составляющими арматуру сопротивления растяжению турбопровода.

Тем не менее это решение, которое позволяет создать гибкий подогреваемый трубопровод с высокими механическими характеристиками, имеет тот недостаток, что мощность подогрева, которую можно получить, ограничена из-за недостаточной поверхности теплового рассеивания трубопроводов. На практике максимальная длина каждого участка относительно невелика, ограничивающаяся 1000 м, кроме того, установка специальных полых профилей достаточно увеличивает стоимость изготовления гибкого трубопровода.

Изобретение предлагает создать гибкий трубопровод, используемый, в частности, для транспортировки веществ под давлением, содержащей средства подогрева по эффекту Джоуля в виде электропровода, расположенного по длине трубопровода, имеющий преимущество относительно известных решений, заключающееся в том, чтобы передавать транспортируемому веществу более значительный тепловой поток, хорошо распределенный вокруг трубопровода, и соорудить трубопровод непрерывной длины гораздо более длинный, без промежуточного электрического промежуточного соединения независимо от стыков на двух концах каждого участка трубопровода.

Гибкий трубопровод согласно изобретению существенно отличается тем, что он содержит множество электрических проводов, расположенных по крайней мере, в один слой, в котором указанные провода параллельны между собой и накручены по спирали вокруг оси трубопрвоода, при этом каждый из слоев проводов расположен между гибкими трубчатыми оболочками трубопровода, при этом указанные проводники не соединены между собой и каждый опирается на нижележащую трубчатую оболочку.

Согласно изобретению используется не менее одного слоя для подогрева или более точно, как это будет объяснено дальше, используются нагревающие сектора, составленные из проводов, расположенных бок о бок с определенным боковым зазором, и имеющих значительную поверхность теплового рассеяния в контакте с нижележащей оболочкой и, следовательно, в направлении вещества, транспортируемого гибким трубопроводом.

Чтобы увеличить поверхность теплового рассеяния, каждый из проводов является преимущественно металлическим профилем, предпочтительно, без оболочки, как правило, сплошного сечения и не круглой формы, например, овальной, эллипсной, неровной по толщине или многоугольной, в частности, прямоугольной, сплющенного сечения.

Провода одного или всех слоев могут просто располагаться между поверхностями оболочек, расположенных друг против друга, между которыми они установлены, или, как вариант, они помещаются в желобах (щелях) соответствующих сечений, образованных в, по меньшей мере, одной грани рассматриваемых оболочек.

Это выполнение позволяет, в частности, использовать провода круглого сечения или сечения, близкого к круглому, обеспечивая поверхность высокой передачи тепла нижележащему слою.

Провода соединены с источником электроэнергии одним из концов или в случае необходимости обеими концами, при этом соединение производится соединительными проводами, содержащими наконечник, находящийся на указанном конце или, в случае необходимости, два наконечника. Электрическое питание проводов гибкого трубопровода может осуществляться предпочтительно постоянным током или переменным трехфазным током.

В первом варианте исполнения с питанием постоянным током предусмотрен один слой проводников. В этом случае возможны несколько вариантов реализации.

В первом варианте реализации слой подразделяется на два сектора проводов из одного проводящего материала и одного сечения, при этом сектора простираются на 180^о, проводники каждого сектора соединены паралллельно, и проводники каждого из двух секторов соединены последовательно с проводниками другого сектора.

Проводники одного из секторов обеспечивают проводимость электрического тока в направлении гибкого трубопровода, провода другого сектора обеспечивают обратный ход тока.

Различные сектора отделены друг от друга изоляционными материалами, в частности, в виде колец из эластомерного или пластичного материала, расположенных между проводами различных секторов, при этом изоляционные прокладки могут располагаться между электрическими проводниками внутри одного и того же сектора-электропроводника. Вместо прокладок можно предусмотреть изоляционные покрытия концевых проводов секторов на, по крайней мере, их плоскости, противостоящей соседнему сектору.

Число прокладок или изоляционных покрытий тем не менее ограничено так, чтобы общая поверхность проводников, находящаяся в контакте с нижележащей оболочкой, была выше 30% и предпочтительно, 50% от периметра указанной оболочки. На практике можно было бы выбрать величину более 70% которая могла бы достигнуть и 90%
Во втором варианте реализации предусматривается первый сектор проводов, питаемых параллельно и выполненных из одного и того же проводящего материала.

Соответствующим выбором металлических материалов, составляющих два сектора проводников можно оптимизировать габариты нагревающего слоя и характеристики электропитания, учитывая материалы используемые для выполнения проводников.

Заявитель обнаружил, что эта эффективность может быть оптимизирована при использовании проводников, имеющих одно сечение, и которые имеются в каждом секторе в количестве N_а и N_b соответственно, такой, как:
N_a/N_b= P_a и Р_b являются удельными сопротивлениями материалов, составляющих проводники.

В качестве материалов употребимых для выполнения металлических проводников согласно изобретению можно указать углеродистую сталь, нержавеющую сталь, сплавы аллюминия, меди или латуни, разумеется, как это было указано, эти материалы могут использоваться чтобы выполнить секторы из разных материалов, комбинаций стали с углеродистой нержавеющей сталью; стали/сплава алюминия; сплава алюминия/латуни; латуни/меди.

В третьем варианте реализации все проводники слоя выполнены из одного и того же проводящего материала и все расположены параллельно, при этом обратный ход электрического тока осуществляется отдельным электрическим проводником.

Во втором варианте выполнения предусматриваются два слоя проводников, каждый расположенный между гибкими трубчатыми оболочками трубопроводов, при этом каждый слой имеет такое расположение, как описано выше, при этом слои располагаются так, чтобы провода одного из слоев были все смонтированы параллельно и обеспечивали электрическую проводимость в направлении вдоль трубопровода, причем провода другого слоя также монтировались параллельно между собой, но последовательно относительно проводов первого слоя, обеспечивая обратный ход тока.

В случае питания трехфазным переменным током способом реализации предусмотрено подразделять единственный слой электрических проводников на три отдельных сектора изоляционными средствами, в частности, упругими или пластичными прокладками, при этом провода каждого сектора смонтированы параллельно на фазе электрического питания.

Согласно изобретению электрические проводники слоев могут накручиваться спиралями вокруг оси трубопровода в соответствии с любой желаемой конфигурацией, не затрагивающей механичекие свойства трубопровода, в частности, в плане гибкости, например, конфигурации "SZ", т.е. с периодической инверсией направления накручивания проводов, или конфигурации винтового типа вокруг трубопровода, причем проводники накручиваются в виде непрерывного винта с постоянным шагом.

В случае когда трубопровод содержит в качестве арматуры упрочнения (оболочку) броню, сопротивляющуюся одновременно и растяжению и радиальным усилиям внутреннего давления, составленную, например, из двух перекрещенных слоев, каждый состоящий из проводов, винтообразно расположенных вокруг трубопровода с одним и тем же углом плетения 55^о относительно трубопровода, причем провода двух слоев накручиваются с противоположными углами относительно оси трубопровода, при этом провода, составляющие один или каждый из слоев нагревательных проводов, согласно изобретению расположены, предпочтительно, на внутренней оболочке, внутри указанной брони (оболочки), накрученные в виде непрерывного винта, имеющего угол плетения меньше 55^о, при этом разница между этим углом и 55^о может быть незначительной, например, только несколько градусов.

Как правило, в случае, когда гибкий трубопровод содержит (оболочку) броню сопротивления давлению (свод давления), накрученную по спирали, и вне свода (оболочку) броню сопротивления растяжению, имеющую угол плетения ниже 55^о, электрические проводники расположены между сводом давления и броней растяжения с промежуточной оболочкой с каждой стороны, накрученной по непрерывной спирали с углом плетения выше угла плетения брони растяжения, при этом разница между указанными углами, предпочтительно, по меньшей мере, равна 10^о.

Во всех случаях температура во время использования проводов нагрева слоев относительно незначительно и весьма не намного выше температуры внутренней части стенки гибкого трубопровода, также как температуры транспортируемого вещества, и разница нормально может быть ниже 1^оС.

Из этого вытекает то преимущество, что увеличение температуры, создаваемой эффектом Джоуля в проводниках, не подвергает никакому риску материал оболочек или пластичных труб в стенке гибкого трубопровода, связанному с чрезмерной температурой.

Кроме того, это свойство гибкого трубопровода согласно изобретению позволяет, начиная с измерения электрических параметров силы тока и/или разницы потенциалов, с большей точностью измерять непрерывно, каждый момент, температуру транспортируемой жидкости, включая подъем температуры во время предварительной фазы неустановившегося режима.

В частном случае, например, питания постоянным током, когда разница потенциалов является фиксированной, измерение силы тока позволяет определить мгновенную величину электрического сопротивления слоя проводников, и, как следствие, величину удельного сопротивления проводов, которая сама является функцией настоящей температуры проводов. Так как температура проводников в каждый момент является очень близкой температуре транспортируемого вещества, можно, следовательно, прямо превращать измерение силы тока в величину температуры транспортируемого вещества, при этом точность полученного измерения порядка 1^оС.

Под гибкими трубчатыми оболочками подразумевают, согласно изобретению, оболочки из пластичного или упругого материала, составляющего обычную структуру гибких трубопроводов и/или дополнительных трубчатых оболочек, установленных в рамках исполнения изобретения, чтобы обеспечить электрическую изоляцию на уровне одного или нескольких слоев проводников, при этом, по меньшей мере, одна из оболочек, расположенная вне одного или нескольких слоев, должна быть герметичной.

Кроме того, под оболочкой согласно изобретению подразумевают не только трубчатый слой, помещенный на место общепринятым методом экструзии, но и слой, который может быть помещен на место любым соответствующим способом, например, обмоткой ленты.

Гибкий трубопровод согласно изобретению может, как правило, быть снабжен по периферии тепловой изоляцией, помогающей избежать потерь наружу тепла, выделяемого эффектом Джоуля.

С целью дать возможность лучше понять изобретение дадим далее описание, в качестве примеров, никак не ограничивающих различных способов исполнения изобретения, ссылаясь на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1 изображен вид частичный в резрезе конструкции трубопровода согласно изобретению; на фиг. 2 пример реализации слоя для подогрева согласно изобретению; на фиг. 3 вид в разрезе другого примера реализации гибкого трубопровода согласно изобретению; на фиг. 4-6 варианты подогревающих слоев согласно изобретению; на фиг. 7 другая конструкция трубопровода согласно изобретению с двумя подогревающими слоями аналогично тому, как на фиг. 1; на фиг. 8 пример реализации подогревающей конструкции с двумя слоями проводников; на фиг. 9 и 10 виды, аналогичные фиг. 1 и 7 других способов реализации гибких трубопроводов согласно изобретению.

На фиг. 1 показан пример гибкого трубопровода, используемого для транспортировки веществ под давлением, таких как, в частности, подукты углеводородов во время работы подводной скважины.

Заявитель производит и продает такие трубопроводы, для прокладки на большие расстояния, которые имеют высокие механические характеристики, в частности, сопротивления растяжению, раздавливанию и внутреннему давлению транспортируемого вещества.

Трубопровод, показанной на фиг.1, является трубопроводом типа "Smooth-bor" и содержит гибкую трубчатую внешнюю оболочку 1, например, из пластичного материала такого, как полиамид или полиэтилен, составляющего внешнее защитное покрытие трубопровода; брони сопротивления растяжению 2, составленной из двух перекрещенных слоев, каждый имеющий провода, винтообразно расположеные вокруг трубопровода с одним и тем же углом плетения, при этом провода двух слоев накручиваются с углами, противоположными относительно оси трубопровода; броню сопротивления давлению 3, показанную в виде слоя из скобообразной ветви, но которая на практике может включать один или несколько слоев скобообразных ветвей или проводов в виде профилей, накрученных по спирали под углом, близким к 90^о относительно оси трубопровода; и гибкую внутреннюю трубу 4 из термопластичного материала, такого как полиамид или полиэтилен или другие полимеры.

Как правило, внешняя гибкая трубчатая оболочка 1 содержит слой тепловой изоляции, например, такой как пена РVС, при этом этот слой предпочтительно заключен в рамку герметичной нижележащей оболочкой из компактного пластичного материала и внешней оболочкой покрытия (футеровки) гибкого трубопровода также герметичной из компактного пластичного материлаа.

Согласно изобретению, между оболочкой (броней) сопротивления растяжения 2 и оболочкой (броней) сопротивления давлению 3 предусматривается нагревающий слой 5, располагаемый между гибкими трубчатыми оболочками 6 и 7, которые также могут исполняться из материала тех же самых групп, что и внешние и внутренние трубчатые оболочки или любого материала, имеющего требуемые свойства электрической изоляции, способом экструзии или накручивания лент.

Пример реализации нагревающего слоя 5 иллюстрируется на фиг.2.

Этот слой 5 состоит из множества металлических проводников 8 прямоугольного сечения в приведенном примере, расположенных бок о бок с определенным функциональным зазором и разделенных на два полукруглых сектора S₁, S₂ изоляциоными кольцами 9, 10, которые на практике могут иметь то же сечение, что и проводники.

Промежуточные изоляционные кольца 11, 12 могут располагаться между проводами одного и того же сектора.

Изоляционные кольца 9, 10 также как промежуточные кольца 11, 12 имеют предпочтительно толщину, равную или немного выше толщины проводников и могут иметь одну и ту же ширину проводников. Они могут быть выполнены из различных пластичных материалов, таких как полиамид. полиэтилен, полипропилен или других.

Как схематично показано стрелками 1 на чертежах, провода сектора 1 обеспечивают проводимость в направлении вдоль трубопровода, тогда как провода сектора 2 обеспечивают проводимость в другом направлении.

В качестве примера для случая с внутренним диаметром трубопровода 203 мм и внешней тепловой изоляцией с толщиной 24 мм получают разницу температуры 50^оС между окружающей средой (морская вода, например, 15^оС) и транспортируемым веществом (сырая нефть с температурой 65^оС) при силе тока 250 А и падением давления 392 м на метр трубопровода.

В этом случае адаптируют проводники 8 из углеродистой стали сплющенного прямоугольного сечения 6 мм х 1,6 мм в количестве 60, намотанные с углом 55^о с боковым средним зазором 5% при этом угол намотки стальных проводов, составляющих два слоя бони 2 сопротивления растяжению, составляет 35^о.

Можно также, обеспечить поддерживание температуры системы трубопроводов непрерывной длины до 5000 м с электрическим питанием при разнице потенцалов 1960 В, соединяя один из концов гибкого трубопровода с источником электроэнергии, расположенном, например, на платформе на поверхности или под водой с проводниками соединения, связанными с проводниками трубопровода, и которые расположены в концевых наконечниках и связанными с герметичным внешним штепсельным разъемом.

При питании постоянным электрическим током возможно также использовать пример реализации на фиг.1, при этом способы выполнения нагревательных слоев, показанные на фиг. 5 и 6, будут описаны дальше.

Фиг. 3 показывает упрощенный вариант конструкции "Rough-bor", содержащий внутренний каркас 13, составленный, в основном из спиральной обмотки с небольшим шагом одним или несколькими скобообразными профилями, в частности, из стальной проволоки, причем этот каркас предназначен для того, чтобы помешать раздавливанию гибкого трубопровода и защитить внутреннюю обмотку герметизации от агрессии транспортируемых продуктов, риска взрыва в случае быстрой декомпенсации во время транспортировки продуктов, содержащих газ, внутреннюю гибкую оболочку 4^' и внешнюю гибкую трубчатую оболочку 1 с тепловой изоляцией, описанной в ссылке на фиг.1.

В этом варианте реализации проводники 14 имеют сечение эллипса и расположены внутри желобов (щелей), образованных по периферии внутренней оболочки 4^', однако без сращивания с ней.

В этом примере проводники 14 также расположены согласно полукруглым секторам S₁, S₂, при этом не предусмотрены никакие изоляционные кольца дополнительно из-за расположения проводников 14 относительно оболочек 1 и 4^', между которыми они размещены.

Фиг. 4 иллюстрирует пример реализации нагревательного слоя, питаемого трехфазным током, в котором проводники 15, которые могут иметь то же сечение, что и проводники 7 примера на фиг.2 проводники 14 примера фиг.3 или любое соответствующее сечение распределены в трех секторах S₁, S₂, S₃, отделенных группами изоляционных колец 16, при этом иллюстрируемый способ реализации содержит четыре изоляционные кольца между проводниками трех секторов, каждый из секторов соответствует фазе тока, в связи с питанием трехфазным переменным током не предусматривается никакое средство обратного хода тока, причем три сектора проводов, смонтированных параллельно S₁, S₂, S₃ соединены между собой с концом гибкого трубопровода, противоположном концу, через который они соединены с внешним источником электроэнергии.

Слой 5, образованный тремя секторами проводников 15 может быть расположен внутри гибкой конструкции, показанной на фиг.10. Эта конструкция типа "Rough Bor" и содержит внутренний каркас 13, такой как указан в случае фиг. 3, внутреннюю изоляционную оболочку 4, опирающуюся на каркас 13 и на которой помещен слой 5 проводников 15. Нагревательный слой 5 разделен гибкой трубчатой промежуточной оболочкой 6 на два слоя брони 2, намотанные в противоположных направлениях с углом 55^о и обеспечивающие сопротивление гибкого трубопровода внутреннему давлению и осевым усилиям, внешний зажим обеспечивается гибкой внешней трубчатой оболочкой 1, которая преимущественно выполняется со слоем тепловой изоляции.

При внутреннем диаметре трубопровода 152 мм и тепловой изоляцией внешней оболочки толщиной 20 мм можно получить разницу температур 50^оС. В этом случае имеются три сектора из 18 проводов каждый, при этом провода из меди сплющенного прямоугольного сечения 6 мм х 1,6 мм и намотанные под углом 45^о. Не имеется промежуточных колец между различными проводами каждого из трех секторов помимо трех групп по четыре изоляционных крольца 16. Сила потребляемого тока 451А обеспречивается фазой и можно соорудить непрерывный трубопровод 3200 м с питанием ниже 380 V.

Вариант реализации на фиг.5 содержит блоки проводников 17, питаемые постоянным током, которые могут иметь то же сечение, что и проводники, описанные ранее, или другое соответствующее сечение, разделенные на группы изоляционными кольцами 18.

В случае этого варианта реализации все провода 17 соединены параллельно и обеспечивают проводимость тока в направлении только по длине трубопровода. В связи с питанием постоянным током необходимо предусмотреть для обратного хода тока дополнительный проводник (не представлен), независимый от конструкции трубопроводов, и смонтированный последовательно с проводами 17.

В случае этого варианта реализации все провода 17 соединены параллельно и обеспечивают проводимость тока в направлении только по длине трубопровода. В связи с питанием постоянным током необходимо предусмотреть для обратного хода тока дополнительный проводник (не представлен), независимый от конструкции трубопровода, и смонтированный последовательно с проводами 17.

В случае конструкции "Smooth-bor" с внутренним диаметром 203 мм и тепловой изоляцией внешней оболочки толщиной 24 мм, получаем разницу температур 50^оС для силы тока 500 А. При этом падение напряжения 196 м V на метр трубопровода позволяет создавать непрерывный трубопровод длиной 10000 м с разницей потенциалов 1960 V. В этом случае имеются 60 стальных сплющенных прямоугольных провода 6 мм х 1,6 мм как на фиг.2, также намотанные с углом 55^о.

При способе реализации фиг.6 также соответствующему способу с использованием постоянного тока, предусматриваются также два сектора S_а и S_b проводников 19 и соответственно 20 одного и того же сечения, причем провода 19 и 20 выполняются из различных металлических материалов. Оба сектора разделены блоком изоляционных колец 21 и внутри одного и того же блока проводники разделены интервалами промежуточными изоляционными кольцами 22.

В случае конструкции Rough-Bor с внутренним диаметром 203 мм и тепловой изоляцией внешней оболочки с толщиной только 12 мм, получают разницу температур 50^оС силой тока 574 А и падением давления, равным 307 м V на метр трубопровода. В этом случае сектор S_а содержит 18 проводов из меди и сектор S_b содержит 46 проводов из углеродистой стали, при этом все провода имеют сплющенное прямоугольное сечение 6 мм х 1,6 мм, намотанные с углом 40^о, причем конструкция арматуры упрочнения состоит из слоев проводов из стали, намотанных в противоположных направлениях с углом 55^о (как показано на фиг.10). Изоляция между двумя секторами обеспечивается двумя группами колец 21 из четырех колец каждый, и кроме того с девятью промежуточными кольцами 22 всего.

Гибкий трубопровод, показанный на фиг.7 аналогичен трубопроводу, показанному на фиг.1, но содержит два слоя нагревательных проводов 5а и 5б, между которыми расположена дополнительная изоляционная оболочка 23.

На фиг. 8 мы видим конструкцию двух нагревательных слоев в деталях, эти слои здесь одного и того же типа, что и нагревательный слой 5, показанный на фиг.5.

При конструкции диаметром ниже 203 мм и той же тепловой изоляции, что для конструкции на фиг.1 и 2 получают разницу температуры 50^оС с силой тока 385 А и падением давления, равным 285 м V на метр трубопровода. В этом случае имеется 62 стальных проводника и 6 промежуточных колец (прокладки) на слое 5а и 66 стальных проводников и 6 промежуточных колец на слое 5б, провода и кольца все имеют одно и то же сплющенное прямоугольное сечение 6 мм х 1,6 мм.

Один из нагревательных слоев с питанием постоянным током обеспечивает проводимость тока в направлении вдоль трубопровода, другой слой обеспечивает обратный ход тока.

Как вариант каждый из слоев 5а и 5б могли бы иметь конструкцию, показанную на фиг.2 (каждый слой содержит два сектора с противоположными направлениями тока и одним и тем же металлом для всех проводов), или, по крайней мере, еще один из слоев мог бы иметь конструкцию, показанню на фиг.6 (провода первого сектора обеспечивают проводимость тока в одном направлении и выполнены из первого металла, провода второго сектора обеспечивают проводимость тока в другом направлении и выполнены из другого металла).

Способ реализации на фиг.9 существенно отличается от способа, показанного на фиг. 1 и 2 в связи с тем, что нагревательный слой 5, расположенный между оболочками 1 и 7 находится вне оболочки (брони) растяжения 2 тогда как он находится внутри оболочки согласно способу реализации на фиг.1.

При внутреннем диаметре трубопровода 152 мм и тепловой изоляции внешней оболочки 24 мм, силе постоянного тока 95 А обеспечивается разница температуры 50^оС для падения давления 918 м V на метр трубопровода. Можно таким образом выполнить непрерывный нагреваемый трубопровод длиной 2000 м с питанием 1836 V. В этом случае имеется 54 стальных проводника прямоугольного сечения 6 мм х 1,6 мм, намотанных с углом 55^о с двумя группами, каждая из двух изоляционных колец (прокладок), чтобы разделить два сектора, и десять новых промежуточных колец (прокладок).

Во всех вариантах выполнения боковой зазор между проводниками, расположеными бок о бок, орбазуя один или несколько слоев, соответствует средним величинам между соседними проводами в случае с оболочками бронями сопротивления растяжению, имеющимся в известных гибких трубопроводах, в частности, когда провода сопротивления растяжению являются металлическими проводами, расположенными винтообразно между внешним и внутреним слоями, не будучи заключенными в упругий или эластичный материал, то что соответствует, например, случаю с гибкими трубопроводами и с не соединенными слоями (Unbonded) того типа, который производится фирмой-заявителем. Этот зазор определяется, в частности, тем, что гибкий трубопровод сохраняет неприкосновенность своего сопротивления внутреннему давлению и другим применяемым усилиям и его стойкости, имея требуемую гибкость, а также в зависимости от требований производства. Функциональный боковой зазор в этих условиях нормально заключен между 1% и 20% и, предпочтительно, между 3% и 12% причем может меняться в зависимости от угла намотки.

Таким образом, обнаружив, что провода, аналогичные проводам слоев броней механического сопротивления и расположенным подобным же образом, могут эффективно использоваться как электрические проводники, чтобы нагревать систему труб по эффекту Джоуля, и, кроме того, обнаружив, что можно таким образом осуществить оптимизацию условий передачи выделяемого тепла, так же как электрических характеристик питания, стало возможным выполнить нагревательные слои проводников, используя составные элементы и способы намотки аналогичные тем, которые уже применяются для обмоток (броней) механического сопротивления, что представляет двойное преимущество:
а) использование испытанной технологии, которая показала свою большую надежность, что особено важно в случае с гибкими трубопроводами с высокими механическими характеристиками при добыче нефти в море.

б) использование тех же средств производства для изготовления гибких трубопроводов, при этом могут использоваться существующие оболочки брони.

Сущность изобретения: средства нагрева выполнены в виде электрических проводников, соединенных с источником электроэнергии с выделением тепла по эффекту Джоуля. Проводники расположены по длине трубопровода. Электропровода расположены по меньшей мере в один слой, в котором проводники параллельны между собой и накручены на спирали вокруг оси трубопровода. Один или все слои проводников расположены между двумя гибкими трубчатыми оболочками трубопровода. Проводники не соединены между собой и каждый опирается на поверхность нижележащей трубчатой оболочки. 19 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. ГИБКИЙ ТРУБОПРОВОД ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ ВЕЩЕСТВ ПОД ДАВЛЕНИЕМ, включающий внешнюю гибкую трубчатую оболочку, комплект арматуры упрочнения, внутреннюю промежуточную гибкую оболочку и средства нагрева в виде электрических проводников, соединенных с источником электроэнергии с выделением тепла по эффекту Джоуля, при этом проводники расположены по длине трубопровода, отличающийся тем, что он содержит множество электропроводов, расположенных по меньшей мере в один слой, в котором указанные проводники параллельны между собой и накручены по спирали вокруг оси трубопровода, при этом один или все слои проводников расположены между двумя гибкими трубчатыми оболочками трубопровода, причем указанные проводники не соединены между собой и каждый опирается на поверхность нижележащей трубчатой оболочки. 2. Трубопровод по п.1, отличающийся тем, что все проводники выполнены в виде металлического профиля сплошного сечения. 3. Трубопровод по п.2, отличающийся тем, что каждый проводник выполнен в виде неизолированного металлического профиля. 4. Трубопровод по пп. 1 3, отличающийся тем, что электрические проводники имеют многоугольное сечение, например сплющенное прямоугольное. 5. Трубопровод по пп. 1 4, отличающийся тем, что он содержит источник питания постоянного тока для питания проводников. 6. Трубопровод по п.5, отличающийся тем, что он имеет один слой проводников. 7. Трубопровод по п.5, отличающийся тем, что слой проводников разделен на два сектора проводов из одного и того же проводящего материала и одного и того же сечения, при этом секторы простираются на 180^o, причем все проводники секторов расположены параллельно относительно друг друга и проводники каждого из двух секторов соединены последовательно с проводниками другого сектора. 8. Трубопровод по п.5, отличающийся тем, что он включает по крайней мере один слой, разделенный на первый сектор проводников, соединенных параллельно и выполненных из одного и того же проводящего материала, и второй сектор из проводников, соединенных также параллельно и выполненных из другого проводящего материала. 9. Трубопровод по п.8, отличающийся тем, что число проводников двух секторов связаны с удельным сопротивлением материалов, из которых они изготовлены следующей зависимостью

где N_a и N_b соответственно количество проводников в каждом секторе;
P_a и P_b удельные сопротивления проводников в каждом секторе. 10. Трубопровод по пп. 1 4, отличающийся тем, что все проводники одного или нескольких слоев выполнены из одного и того же проводящего материала и расположены параллельно, причем в качестве обратного провода использован отдельный электрический проводник. 11. Трубопровод по пп. 1 4, отличающийся тем, что он включает два слоя проводников, расположенных каждый между двумя гибкими трубчатыми оболочками трубопровода, при этом проводники одного слоя все соединены параллельно с возможностью прохождения тока вдоль трубопровода, при этом проводники другого слоя также соединены параллельно между собой, но последовательно относительно проводников первого слоя с возможностью прохождения тока в обратном направлении. 12. Трубопровод по пп. 1 4, отличающийся тем, что электрические проводники подключены к источнику трехфазного переменного тока, при этом трубопровод содержит один слой электрических проводников, последний разделен на три сектора, причем проводники каждого сектора смонтированы параллельно на одной фазе электрического питания. 13. Трубопровод по пп. 7, 9 и 12, отличающийся тем, что упомянутые секторы разделены между собой изоляторами, в частности, в виде прокладок из упругого или пластичного материала, расположенных между проводниками различных секторов. 14. Трубопровод по пп. 1 13, отличающийся тем, что изоляторы в виде прокладок из упругого или пластичного материала расположены между проводниками или группами проводников с возможностью прохождения тока в одном и том же направлении. 15. Трубопровод по пп. 1 14, отличающийся тем, что проводники накручены вокруг оси трубопровода в виде непрерывного винта с постоянным шагом. 16. Трубопровод по пп. 1 15, отличающийся тем, что комплект арматуры упрочнения содержит броню в виде проводов винтообразно расположенных вокруг трубопровода с одним и тем же углом намотки 55^o относительно оси трубопровода, причем проводники одного или нескольких слоев подогрева расположены на внутренней оболочке трубопровода, внутри указанной брони и накручены в виде непрерывного винта с углом намотки меньше 55^o. 17. Трубопровод по пп. 1 15, отличающийся тем, что вся арматура упрочнения содержит броню сопротивления давлению, накрученную по спирали и, поверх ее броню сопротивления растяжению в виде проводов с углом намотки менее 55^o, причем проводники одного или нескольких слоев подогрева уложены между броней сопротивления давлению и броней сопротивления растяжению, между которыми также размещены промежуточные оболочки и намотаны в виде непрерывного винта с углом намотки, больше угла намотки проводов брони сопротивления растяжению. 18. Трубопровод по пп. 1 17, отличающийся тем, что температура проводников нагрева поддерживается на 1^o выше температуры внутренней части стенки гибкого трубопровода. 19. Трубопровод по пп. 1 18, отличающийся тем, что в качестве проводов для измерения температуры транспортируемой жидкости используют проводники слоев подогрева. 20. Трубопровод по пп. 1 19, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере один слой внешней тепловой изоляции.