管线或电缆的嵌装方法和装置

本发明是有关改进嵌装管子或电缆，特别是一旦套管已经安装就位，为了安装和嵌装的目的可使管子和电缆浮动进入和脱离套管。

在套管中铺放管线或敷设电缆，过去只有当套管中已经变空时，才使用内装管线去牵引管子和电缆通过套管。其结果是摩擦力限制了管线的长度，通过这样的“干式”套管才能牵引管线。

对牵引曾经作过其他试验，如一根管子或电缆通过一根套管。例如，美国4，232，981号专利描述了一种技术：当一根管子或电缆在限定的距离内被牵引通过套管本身之际，以垫珠与液体如水混合在套管中，以减少干摩擦。1981年3月在管线工业发表的题为“保护高压管线的新方法”的一篇论文中描述的一种在钢管中牵引和密封聚乙烯管衬的技术。这一论文指出摩擦限制的牵引长度大约达到2500英尺。

由于上述技术的缺点，就需要有一种改进的套管方法和设备，即一根或多根管子或电缆能够以最少的时间在相当长的套管内放置，以减少造价，还要管子或电缆一旦嵌装后能够卸除，以便修理或更换。

本发明提供一种方法和装置满足上述需要，即一根或多根管或电缆能够在地上、地下或水位以下，如在海底之类，安装在一根套管之内。为此目的，套管可以是通用材料和钢材之类，它们可以用通用方法放在支承表面上。套管可以充满水或其他浮动性液体，而且一根或多根管子或电缆，或管子和电缆都可以浮动在套管内并就位。由于使每根管子或电缆对于套管内的浮动性液体具有中性浮力，就可以得到这种结果。如果需要隔绝层，或它会有利于这种系统，那么就在管子或电缆浮动就位以前或当时，使聚乙烯或其他具有中性浮力的适当隔绝性材料的管衬浮动进入套管之内。

一旦管子或电缆放置就位，就能引进浮动性液体流过套管而从电导体或流体导体中增热或除热。这样，在热进入套管本身的外部环境、或者在流体导体中能够保持温度以改进液压效率以前，水就可以除掉热。而且由于监测浮动性液体流过套管，还可以检查管子中的泄漏。在套管的一端利用气体色谱仪或其他监测系统，就可以达到这一点。通过使浮动性液体的流向反转，并在套管的另一端测定检查泄漏材料所需的时间，就可以判断出泄漏的位置。

当想要修理或更换套管中的一根管子或电缆时，可将这个管子或电缆的载体排空，并从套管浮动出来，因而就能够修理或更换。不必除去套管或修改套管本身结构，就可以做到这一点。

本发明的首要目的是提供嵌装一根或多根管子或电缆的一种改进的方法和装置，在那里，当套管被放置在一个支承物的表面上和充满一种浮动性液体之后，管子或电缆使浮动就位，因而管子或电缆能够迅速地安装在套管内并且能够从套管浮动出来，以便修理和更换，此外浮动性液体还能够控制来自或到达管子或电缆的热转移，并由于监测浮动性液体在其流过套管时的物理特性的变化，检查出管子或电缆的泄漏或其他故障。

当以下的详细说明进展之际，本发明的其他目的会变得明显，为了解释本发明，附图可作参考。

图1是本发明的嵌装装置的透视图，表示一根或多根管子或电缆可以嵌装在外部套管中隔绝管衬内的方法，装置在水体中，如在严寒的环境之内。

图2是装置的侧视简图。

图3是接近套管一端的装置放大的局部俯视图。

图4是图2中沿着4-4线的断面图。

本发明的嵌装装置概括地由数字10表示，并包括适当型号的钢 材的外部套管。为了以图解释的目的，在图1和图2中表示的套管，处于由很多海水的较浅部分的海底16所形成的沟14中。这海水的上部水面18在工作台22的顶部20之下。例如，套管在工作台22和一座钻台（未示出）之间伸展，钻台则位于位置遥远如在几千英尺或距工作台15余英里。沟的效用是降低海底（平）面下面的套管，而对克服环境荷载予以一些保护。特别当套管处于海底（平）面时，对水中的波浪和水流作用此沟有助于保护套管。在严寒的环境下沟对防备冰块砰击和冲刷也予以一些保护。

如图2中所示，套管12的一端向上以弯曲的形式伸入工作台22内。为了解释，套管靠近工作台处于深度为6至10英尺的浅水内。例如，套管外径可以是大约5英尺。套管端部将在工作台之内，使其位置如后面所述能将套管内的管线或电缆引至台面20或以任何适当方式来安接。

装置10进一步包括在图1和4中所示的管状管衬24。管衬24具有小于套管12的内径的外径，而且管衬将在套管12内的水中或其他浮动性液体中浮动，在套管已经放置在沟14内或支承物表面上以后，浮动性液体充满套管12。为了解释，管衬24由聚乙烯制成。

管衬24用于承受和包含一根或多根管子或电缆，或两根管子和电缆，这些都适于伸展到套管的全长，如从钻台到工作台22。为了解释，图1、图3、图4表示一对用来输送液体或气体碳氢化合物的管子通过套管12到工作台22。管子26沿着套管12的弯曲部分的长度伸入工作台如图2所示。对每一根管26可以在工作台的顶部20各自准备一根流体排放管28。这样，通过管子26输送的液体或气体碳氢化合物就被输送到一个罐中或其他收集设施中。另一方法是，管子可以被弹性地弯曲达到工作台表面。

图3表示管子26可以连接到一对流体歧管30和32的方法，例 如在钻台处的液体或气体碳氢化合物的来源。在这种情况下，挠性管34和36用来接通与各自的管子26保持流动联系的歧管。

为了铺设装置10，套管12最初放置在支承物表面上，如在地上或水面以下的沟14内。然后这套管充满了水或其他浮动性液体。如果套管放置在海水中，就用海水充满这套管。套管不必要防漏。

当套管充满水以后，管衬24使从任何一端浮动着进入套管。由于管衬24具有中性浮力，它可以被牵引通过套管而可忽视内壁的摩擦。在长距离下最好通过保持跨越牵引生铁的压差，而使牵引管衬24或管子26通过套管。

当继续充满水时，就牵引管衬。管子26或电缆、或管子和电缆都相继流动，或一起流动进入管衬24之内，因为要选择这管子和电缆，以便它们在流动性液体中具有中性浮力。在这方面，用于管子的钢材要有最小的壁厚，以便在管衬24中保证其在水中的中性浮力。当牵引电缆时，它们要与管子相接触，中空而具有足够的正浮力，以使整体在流动性液体中具有中性浮力。这样，一旦已经放置好套管后，管衬24和管子26或电缆就可以浮动就位。

由于首先敷设套管12，装置10就放置就位，随之套管便充满流动性液体，然后，如果需要，管衬24就在套管的水中或液体中浮动就位。管子26（或电缆或二者）使浮动在管衬中以完成安装。

在装置10工作中间，水通过管衬24的外部的套管12循环，而且水通过管衬24循环。利用一台合适的泵，如泵38（图2），按照箭头40和42的方向，通过套管12和管衬24以预定的速度泵送浮动性液体（图1）。利用套管12和管衬24中的循环的浮动性液体来控制废热损失到管衬24和套管12之间的环境中去。例如，管子26能够传递加热的碳氢化合物，而且如果希望热量不致转到套管从而到周围的土壤如在永久冻土的位置上的话，那么套管12的水速就可以增 加，或水可以最初就被冷却，因而实质上就不会有热损失通过套管到周围土壤或其他自然环境的材料上。

管子26（或电缆）可以浮动进入管衬24这一事实，在一根特定的管子中出现泄漏时，就可使管子从管衬浮动脱离，以便修理或更换。这样的泄漏可以一种或几种不同的方法检测。为了这一目的，适当的泄漏检查系统是一种气体色谱技术，其中进入水中的碳氢化合物流过管衬24，甚至极少量都能够检测出来。由于采取水流试样，将试样加热到水的沸点以上，而提供出气体试样，然后用气体色谱仪分析气体试样，进行定量检测异物的组分，就能够检查泄漏。这样的检测可以在连续的基础上进行，因而可以迅速地检查出泄漏，并且立即采取步骤来修理泄漏。

装置10设置一根可以迅速而容易安装的管线，设置一项永久设施，能够卸除内部管子或电缆，以便需要时修理，能够利用监测套管中的浮动性液体检查泄漏，而且能够利用套管本身的循环水或液体控制废热损失到环境中去。