NO/EP2622611 (12) Oversettelse av (11) NO/EP 2622611 B1 europeisk patentskrift (19) NORGE NO (51) Int Cl. H01B 7/04 (2006.01) H01B 7/285 (2006.01) Patentstyret (21) Oversettelse publisert 2015.04.13 (80) Dato for Den Europeiske Patentmyndighets publisering av det meddelte patentet 2014.11.12 (86) Europeisk søknadsnr 10770620.2 (86) Europeisk innleveringsdag 2010.09.30 (87) Den europeiske søknadens Publiseringsdato 2013.08.07 (84) Utpekte stater AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK SM TR (73) Innehaver Technip France, 6-8 Allée de l'Arche Faubourg de l'Arche - ZAC Danton, 92400 Courbevoie, FR-Frankrike (72) Oppfinner WONG, Siu Kit Joe, 25 Parkside AvenueBenton, Newcastle Upon Tyne NE7 7NP, GB-Storbritannia DEIGHTON, Alan, 69 Aylesford Mews, Sunderland SR2 9HY, GB-Storbritannia (74) Fullmektig Murgitroyd & Company, 165-169 Scotland Street, GB-G58PL GLASGOW, Storbritannia (54) Benevnelse (56) Anførte publikasjoner Undervannsnavlestreng WO-A2-2008/032019 GB-A- 830 182 NO/EP2622611 1 Undervannsnavlestreng Oppfinnelsen angår en navlestreng for anvendelse i offshore-produksjonen av hydrokarboner, og nærmere bestemt en navlestreng som omfatter elektriske kabler. 5 En navlestreng omfatter en gruppe av én eller flere typer langstrakte funksjonselementer, slik som elektriske kabler, fiberoptiske kabler, eller slanger for fluidtransport av for eksempel gass, vann eller kjemiske produkter slik som metanol. Funksjonselementene kan settes sammen på en spiralformet eller S/Z-måte, og overmantles og/eller overarmeres for mekanisk 10 styrke og ballast. Det er ønskelig at en enkelt navlestreng er i stand til å inneholde så mange funksjonselementer som er påkrevet for en bestemt anvendelse, for eksempel som er påkrevet for et bestemt oljefelt hvor navlestrengen er tiltenkt anvendelse. Navlestrenger 15 anvendes typisk til overføring av kraft, signaler og fluider (for eksempel til fluidinjeksjon, hydraulisk kraft, gassutslipp osv.) til og fra en undervannsinstallasjon. API-spesifikasjon 17E / ISO 13628-5 "Specification for Subsea Umbilicals" ("Spesifikasjon for undervanns navlestrenger) tilveiebringer standarder for konstruksjon og fremstilling av slike 20 navlestrenger. Undervanns navlestrenger installeres på økende vanndybder, vanligvis dypere enn 2000 m. Slike navlestrenger må kunne motstå barke belastningstilstander i løpet av deres installasjon og levetid. 25 De viktigste lastbærende komponenter som er i stand til å motstå aksialbelastningene som skyldes navlestrengens bevegelser, er stålrør (se US6472614, WO93/17176 og GB2316990), stålstenger (se US6472614), komposittstenger (se WO2005/124213) eller strekkarmeringslag (se figur 1 i US6,472,614). 30 De andre elementene, dvs. de elektriske og optiske kabler, termoplastslangene, den ytre polymermantel og de polymere fyllkomponenter bidrar ikke i vesentlig grad til navlestrengens strekkstyrke. 35 Elektriske kabler som anvendes i undervanns navlestrenger faller i to atskilte kategorier kjent som henholdsvis kraftkabler og signalkabler. Kraftkabler anvendes for overføring av store elektriske kraftmengder (typisk noen MW) til NO/EP2622611 2 kraftig undervannsutstyr, slik som pumper. Kraftkabler er vanligvis dimensjonert som mellomspenningskabler for mellom 6 kV og 35 kV. En typisk kraftkabel er anskueliggjort i den medfølgende figur 1. Fra innvendig til utvendig omfatter den en midtre kobberleder 2a, halvledende og elektriske isolerende lag 2b, en metallfolieskjerm 2c og en ytre polymermantel 5 2d. Den midtre leder 2a har generelt en trådet konstruksjon og et stort tverrsnitt, typisk på mellom 50 mm 2 og 400 mm2. Trefasekraft tilveiebringes ved hjelp av tre slike kabler som er buntet sammen inne i navlestrengstrukturen. Signalkabler anvendes generelt til overføring av signaler og mindre strømmengder (<1 kW) til 10 elektriske anordninger på havbunnen. Signalkabler er generelt dimensjonert for spenninger mindre enn 3000V, og typisk mindre enn 1000V. Signalkabler består generelt av isolerte ledere med lite tverrsnitt som er buntet sammen i par (2), firegrupper (4) eller, svært sjeldent, et hvilket som helst annet antall, idet bunten overmantles ytterligere. Et eksempel på en fireleders signalkabel er anskueliggjort i de medfølgende tegningers figur 2. Fire trådete 15 kobberledere 3a av mindre størrelse er overmantlet individuelt av polymerisolasjonslag 3b og spiralbuntet sammen. Et polymerfyllmateriale 3c tilføyes for å fylle tomrommene i bunten og for å oppnå en sylindrisk form. Denne anordningen omgis valgfritt av en elektromagnetisk avskjerming 3g fremstilt av en omviklet kobber- eller aluminiumsfolie. En ytre polymermantel 3d beskytter kabelen mot mekanisk skade og vanninntrengning. 20 Et problem med kjente elektriske kabler er tilstedeværelsen og migrasjon av vann og gass langs den elektriske kabelleder. Vann og gass kan trenge gjennom polymere mantler og isolasjonslag og deretter migrere langs kabellederen til undervanns termineringer og potensielt føre til for tidlig svikt. Gass kan også migrere til ovenbords koplingsbokser, hvilket 25 potensielt medfører fare dersom den ikke avluftes. Især kan det oppstå hydrogendannelse der hvor det finnes komponenter som omfatter sink inne i navlestrengen, for eksempel sinkbelagte stålarmeringer. Dersom det dannes hydrogen inne i navlestrengen, vil hydrogengassen forsøke å finne en vei ut av navlestrengen. Noen 30 ganger finner den en vei gjennom navlestrengens ytre mantel. Det har imidlertid blitt observert at hydrogenet kan trenge gjennom den elektriske kabels ytre mantel og isolasjonslag for å nå de elektriske ledere, og deretter spre seg langs lederne mot navlestrengens ende. Ved enden av navlestrengen kan hydrogenet typisk bli oppdemmet og kan begynne å danne trykk (dersom termineringen ikke avluftes). Dette kan føre til en 35 eksplosjon og/eller tap av elektrisk isolasjon (kortslutning). I WO2008/032019 beskrives tilføying av et rørformet metallisk lag mellom isolasjonslaget og de elektriske kablers ytre mantel for å hindre vann- og gassgjennomtrenging. Stor presisjon er NO/EP2622611 3 imidlertid påkrevet for å implementere en slik rørformet metallskjerm, som både må være tilstrekkelig ugjennomtrengelig for hydrogen (små molekyler) og fleksibel nok til å motstå bøyebelastninger. 5 I WO2008/032019 beskrives også fylling av tomrommene/mellomrommene mellom lederens strenger med et hydrogenabsorberende materiale. Dette har imidlertid et problem knyttet til levetid: når dette materialet har reagert fullstendig med hydrogen, virker beskyttelsen ikke mer, selv om den kan anvendes i kombinasjon med den rørformede metallskjermen til å redusere så mye som mulig den mengden av hydrogen som skal nøytraliseres. 10 I WO2009/064559 beskrives overvåkning av hydrogenmigrasjonen langs kablene og avlastning av trykk når det når en forutbestemt mengde (side 3, enden av § [0005]). Dette er imidlertid ikke helt pålitelig, og det er vanskelig å implementere på undervanns termineringer. 15 I US7285726 beskrives en undervanns kraftkabel som omfatter en trådet kobberleder. Tomrommene mellom strengene er fylt med en hydrofobisk vannblokkerende forbindelse for å forhindre langsgående vanngjennomtrengning og for å lette reparasjon (spalte 3, linje 20-23). Dette kan imidlertid føre til produksjonsproblemer, da geléforbindelsen kan gasse ut under isolasjonsekstrusjonsprosessen. 20 Ett formål ifølge den foreliggende oppfinnelse er å minimere eller overvinne disse problemene. Ifølge den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes det en navlestreng ifølge krav 1 til 25 anvendelse i offshore-produksjonen av hydrokarboner, idet navlestrengen omfatter i det minste én elektrisk kabel, idet den elektriske kabel omfatter i det minste én elektrisk leder, og i det minste én elektrisk leder som omfatter en flerhet av elektriske strenger som har mellomrom, hvor mellomrommene er fylt med et metallbasert materiale. 30 På denne måte tilveiebringes det en navlestreng med en "tomromfri" eller fullstendig mellomromfylt lederkonstruksjon som derfor forhindrer migrasjon eller transport av vann eller gass langs en slik leder, nærmere bestemt inn i en undervanns konnektor eller en ovenbords koplingsboks. 35 Navlestrenger for anvendelse i offshore-produksjonen av hydrokarboner omfatter generelt en flerhet av funksjonselementer som inneholdes inne i en ytre mantel. I den foreliggende oppfinnelse er i det minste ett av funksjonselementene en elektrisk kabel. Elektriske kabler kan anvendes til overføringen av kraft eller signaler eller begge, og kan kategoriseres inn i å NO/EP2622611 4 ha en høy, middels eller lav effekt, især når det er en kraftkabel. Den elektriske kabelen i navlestrengen ifølge den foreliggende oppfinnelse, omfatter i det minste én elektrisk leder. Den elektriske leder eller hver elektriske leder er en trådet elektrisk 5 leder som omfatter en flerhet av elektriske strenger, generelt i form av en "bunt". I den foreliggende anvendelse har uttrykkene "streng" og "tråd" den samme betydning, idet en trådet leder er en sammenstilling av tråder eller strenger som er tvunnet sammen. En elektrisk trådet leder kan omfatte en flerhet av elektriske strenger av forskjellig størrelse, utforminger, materiale, form osv., men alminneligvis er det ønskelig å anvende et antall 10 likedanne strenger ved tildanning av en elektrisk leder. Fremgangsmåter for sammenstilling eller på annen måte sammenføring av et antall elektrisk strenger, er velkjente innenfor teknikken, og innbefatter å tildanne dem på en spiralformet måte eller en S/Z-måte. Slike fremgangsmåter drøftes ikke ytterligere heri. 15 I sammenføringen av slike strenger tildannes det mellomrom mellom strengenes sammenstøtende ytterflater. På den annen måte definerer de elektriske strengers motstøtende ytterflater mellomrommene. Mellomrommenes antall, art, utforming, størrelse eller anordning kan variere etter de elektriske strengenes antall, art, utforming, størrelse eller 20 anordning. De elektriske strenger kan tildannes av et hvilket som helst passende materiale som generelt er kobber, valgfritt ett eller flere øvrige metaller, slik som aluminium, og valgfritt en kombinasjon av metaller, herunder legeringer. 25 Det foretrekkes at det metallbaserte materiale er det samme materiale som de elektriske strengers ytterflate. Ifølge én utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse er de elektriske strenger 30 metallbelagte metalltråder. Metallbelegg påføres alminneligvis på overflaten av individuelle trådstrenger og elektriske ledere av ulike hensikter, herunder for å forbedre loddbarhet og redusere oksidasjon (korrosjon). Noen av de mest alminnelige beleggingsmaterialer som anvendes med kobberledere, er tinn, sølv, sink, kadmium og nikkel, især tinn. Tinn er det mest alminnelige beleggingsmaterialet. Metalltrådene kan belegges med mer enn ett 35 beleggsjikt og/eller mer enn ett metall, herunder legeringer. Ifølge en annen utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse er de elektriske strenger således tinnbelagte kobbertråder eller tinnbelagte aluminiumstråder. NO/EP2622611 5 Ledere belagt med tinn betegnes noen ganger "fortinnete" eller ganske enkelt "tinnbelagte" ledere. Tinn forhindrer effektivt oksidasjon ved temperaturer på opptil 150°C. Fremgangsmåter for belegging av metalltråder er velkjente innenfor teknikken, herunder varmdypping og elektroplettering. Belegget er generelt relativt tynt sammenlignet med resten 5 av metalltråden. Ifølge en annen utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse er det metallbaserte materiale det samme materiale som belegget til metalltrådene som tildanner slike elektriske strenger. 10 Det metallbaserte materiale kan være et hvilket som helst egnet enkeltmetall, en hvilken som helst kombinasjon av metaller eller legeringer, herunder, men ikke begrenset til, kobber, tinn, aluminium, kobber + tinn, aluminium + tinn osv. 15 Ifølge én bestemt utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse er de elektriske strenger tinnbelagte kobbertråder, og det metallbaserte materiale er tinn. Anbringelsen av det metallbaserte materiale i mellomrommene mellom de elektriske strenger kan utføres ved hjelp av et antall fremgangsmåter. Dette innbefatter å la de elektriske 20 strenger passere gjennom et bad, fortrinnsvis et smeltebad av det metallbaserte materiale, hvilket drøftes mer detaljert heri i det følgende. Dette innbefatter også anbringelse av det metallbaserte materiale inne i de elektriske strenger idet de føres sammen for å tildanne den elektriske leder. Dette innbefatter også trykkfylling av mellomrommene med det metallbaserte materiale, valgfritt med anvendt varme. 25 Ifølge en annen utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse har de elektriske strenger også ikke-interstitiale flater, og de ikke-interstitiale flater er belagte med det metallbaserte materiale. Det vil si de av de elektriske strengers flater som ikke tildanner mellomrommene, idet de generelt er de elektriske strengers utadvendende flater når strengene er sammenstilt 30 for å tildanne lederen. Det foretrekkes at den elektriske leder i navlestrengen ifølge den foreliggende oppfinnelse er en sammensmeltet bunt, hvor det metallbaserte materiale er smeltet sammen med metallmaterialet i metalltrådenes metallbelegg. Sammensmeltingen kan være en del av eller 35 måten for å fylle mellomrommene med det metallbaserte materiale, valgfritt støttet av én eller flere førbindings- eller etterbindingsprosesser. Ifølge en bestemt utførelsesform ifølge den foreliggende oppfinnelse er eller har den NO/EP2622611 6 elektriske leder den samme form som en TASC-leder (forkortelse for "Tin Over Coated Tinned Annealed Stranded Copper Wire conductor"). Slike belagte ledere fremstilles ut fra fortinnede kobberstrenger som er tvunnet sammen før de las passere gjennom et smeltebad av tinn. Tinnet fra smeltebadet smelter og smelter sammen med de individuelle strengenes 5 tinnbelegg, idet mellomrommene mellom strengene således fylles. TASC-ledere er kjente innenfor den elektroniske industri for automatiserte hurtige termineringer til kretskort ved hjelp av trykksveising. Så vidt oppfinnerne er kjent med, har slike ledere imidlertid aldri blitt anvendt i undervanns navlestrenger. 10 Ifølge en annen utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse omfatter den elektroniske leder videre et ytre isolasjonslag for å tilveiebringe isolasjon av eller til lederen, valgfritt etter sammenpressing av den mellomromfylte elektriske leder. 15 Ifølge den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes det videre en fremgangsmåte ifølge krav 11. Tildanningen av en elektrisk leder ved å føre sammen eller på annen måte sammenstille elektriske strenger, er velkjent innenfor teknikken, og er også kjent for å tildanne eller på 20 annen måte definere mellomrommene mellom de elektriske strengers anleggsflater. Mellomrommene er fylt med et metallbasert materiale. Fyllingen kan utføres under anvendelse av et antall fremgangsmåter som er kjent innenfor teknikken, idet de generelt involverer oppvarmingen av enten de elektriske strenger, det metallbaserte materiale eller 25 begge, for på den måte å øke sammensmeltingen og/eller infusjonen av det metallbaserte materiale inn i mellomrommene. Trinn (a) og trinn (b) kan finne sted samtidig eller i sekvens. Eksempelvis kan det metallbaserte materiale tilveiebringes til de elektriske strenger idet de er i ferd med å trådes i 30 trinn (a), valgfritt under anvendelse av varme for å bistå i sammensmeltingen av det metallbaserte materiale med de elektriske strengers ytterflater for fullstendig å fylle mellomrommene mellom tildannet mellom de elektriske strenger. Ifølge én utførelsesform ifølge den foreliggende oppfinnelse omfatter fylletrinnet (b) å la de 35 elektriske strenger passere gjennom et bad av det metallbaserte materiale, mer foretrukket et smeltebad. Alternativt fylles mellomrommene i en forhåndsbundet fremgangsmåte, hvor de elektriske NO/EP2622611 7 strenger varmes opp til deres ytterflaters smeltepunkt forut for, under og/eller etter at de er trådet, idet ytterflatene på effektiv måte loddes sammen sammenhengende i lengderetningen. Det foretrekkes at fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse innbefatter å smelte 5 de elektriske strengers ytterflater, fortrinnsvis med et metallbasert materiale i løpet av trinn (b), slik at materialet til de elektriske strengers ytterflater flyter inn i mellomrommene og mellomrommene fylles fullstendig. Der hvor de elektriske strengene har et metallbelegg, slik som tinn, og der hvor det metallbaserte materiale av det samme materiale, slik som tinn, er strømmen av metallbasert materiale rundt og inn i den elektriske leder for å fylle opp 10 beleggmaterialet idet mellomrommene fylles, en enkelt fremstillingsprosess som fører til den fullstendige fylling av mellomrommene, slik at de da blir frie for tomrom. Valgfritt omfatter fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse videre å sammenpresse den elektriske leder ifølge trinn (b), generelt forut for trinn (c). 15 Videre omfatter fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse valgfritt ytterligere å tilføye et isolasjonslag rundt den elektriske leder ifølge trinn (b). Det foretrekkes at isolasjonslaget tilføyes under anvendelse av trykkekstrudering for å unngå eller ellers minimere dannelsen av eventuelle tomrom ved grenseflaten mellom den elektriske leder og 20 isolasjonslaget. Foretrukne utførelsesformer ifølge den foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet kun som eksempel og under henvisning til de vedlagte figurer, hvor:Figur 1 er et perspektivisk tverrsnitt av en første kraftkabel ifølge den kjente teknikk for 25 anvendelse i en undervanns navlestreng; Figur 2 er et perspektivisk tverrsnitt av en andre signalkabel ifølge den kjente teknikk for anvendelse i en undervanns navlestreng; Figur 3 er et tverrsnitt av en elektrisk leder med henblikk på anvendelse i en navlestreng ifølge en første utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse; 30 Figur 4 er et tverrsnitt av den elektriske leder i figur 3 etter fylling av mellomrommene; Figur 5 er et tverrsnitt av en elektrisk leder i figur 4 etter tilveiebringelse av et ytre isolasjonslag rundt den elektriske leder; og Figur 6 er et tverrsnitt av en undervanns navlestreng ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse. 35 Idet det vises til tegningene, viser figur 1 og 2 henholdsvis en typisk kraftkabel ifølge den kjente teknikk og en typisk signalkabel ifølge den kjente teknikk som allerede beskrevet heri, idet de har henholdsvis enten en sentral kobberleder 2a eller fire individuelt mantlede NO/EP2622611 8 kobberledere 3a. Figur 3 viser et tverrsnitt av en elektrisk leder 4 som omfatter sju elektriske strenger 6. Hver elektriske streng 6 omfatter en kjerne 12 som generelt er tildannet av kobber eller muligvis 5 aluminium, omgitt av et ringformet individuelt belegg av et metallmateriale 10, som generelt er tinn. De relative dimensjoner av belegget 10 og kjernen 12, vist i figur 3, er kun ment å være av illustrerende natur og ikke begrensende. Eksempelvis er kjernen 12's diameter typisk på 10 mellom 0,5 mm og 5 mm avhengig av lederens type, art, tverrsnitt osv. (før et hvilket som helst isolasjonslag). I dette henseende omfatter signalkabelledere og lavspenningsledere generelt sju strenger, idet hver strengs kjernediameter typisk er på mellom 0,67 mm og 2,14 mm, for å gi et leder- 15 tverrsnitt på mellom 2,5 mm 2 and 25 mm 2. Kraftkabelledere omfatter imidlertid generelt flere strenger, slik som mellom nitten og sekstien strenger, avhengig av deres tverrsnitt, idet hver strengs kjernediameter typisk er på mellom 1,78 mm og 3,14 mm, for å gi et leder-tverrsnitt på mellom 50 mm 2 og 400 mm 2. 20 Tykkelsen på en strengs metallbelegg, slik som belegget 10 i figur 3, rundt hver streng, er typisk på mellom 0,5 og 10 mikrometer, fortrinnsvis på mellom 1 og 2,5 mikrometer. Sammenstillingen av de elektriske strenger 6 skaper seks mellomrom 14 mellom de elektriske 25 strenger 6's anliggende flater eller deler. Disse mellomrommene er tomrom i lederen, langs hvilke vann og gass (som kan komme inn i lederen ved å trenge gjennom eventuelle ytre mantler og isolasjonslag) kan migrere langs lederen til undervanns termineringer og potensielt føre til for tidlig svikt av den elektriske kabel og navlestrengen. Videre tilveiebringer tomrommene enkel migrasjon av eventuell dannet gass eller passasje inn i lederen. 30 Ifølge én fremgangsmåte ifølge den foreliggende oppfinnelse, og nærmende seg figur 4, kan den i figur 3 viste elektriske leder 4 passeres gjennom et bad av smeltet metallbasert materiale, slik som tinn, med det resultat at tinnet fra smeltebadet anbringes rundt utsiden av de elektriske strenger 6. Basert på smeltebadets økte temperatur, og valgfritt en hvilken som 35 helst forhåndsvarming av den elektriske leder 4, smelter tinnet fra smeltebadet og smelter sammen med tinnbeleggene 10, som deretter strømmer innad for å fylle mellomrommene 14 mellom de elektriske strenger 6. Dette tilveiebringer fylte mellomrom 15, med den i figur 4 viste, resulterende elektriske leder 18 som en nå sammensmeltet bunt av elektriske strenger. NO/EP2622611 9 Figur 4 viser også tinn fra smeltebad tilveiebringende et belegg 16 rundt de elektriske strenger 6's ytre eller ikke-interstitiale flater, dvs. rundt de elektriske strenger 6's utside. På denne måte overdekkes alt av den fylte elektriske leder 18 med tinn. 5 Tykkelsen på en leders belegg, slik som det i figur 4 viste belegg 16, er typisk på mellom 0,5 og 200 mikrometer, fortrinnsvis på mellom 1 og 10 mikrometer. Valgfritt sammenpresses den i figur 4 viste fylte elektriske leder 18 etter anbringelsen av tinnbelegget 16. Videre valgfritt, glattes den elektriske leder for å tilveiebringe en glatt ytre 10 lederform. Figur 5 viser den fylte elektriske leder 18 i figur 4, tilveiebrakt med et isolasjonslag 20 for å danne en isolert elektrisk leder 22. Det foretrekkes at isolasjonen 20 er tilveiebrakt i en trykkekstruderingsprosess for å minimere, fortrinnsvis unngå, dannelsen av eventuelle 15 tomrom ved grenseflaten mellom den elektriske leder 18 og isolasjonslaget 20, og for å tilveiebringe en glatt ytterflate, nærmere bestemt en "rundet" leder som enkelt kan anvendes i en ytterligere fremstillingsprosess. Den isolerte elektriske leder 22 i figur 5, og valgfritt den elektriske leder 18 i figur 4, er nå klar 20 til anvendelse i tildanning av en elektrisk kabel for en navlestreng med henblikk på anvendelse i offshore-produksjonen av hydrokarboner. En slik kabel kan omfatte et antall atskilte elektriske leder, slik som vist i figur 2, valgfritt individuelt mantlet, eller som en enkeltkjernekabel, som vist i figur 1. Navlestrengen kan omfatte én eller flere slike kabler, idet de er de samme eller forskjellige, valgfritt med én eller flere øvrige elektriske kabler, og 25 generelt med ett eller flere funksjonselementer som beskrevet heri tidligere. Figur 6 viser en navlestreng 28 ifølge den foreliggende oppfinnelse, idet navlestrengen omfatter elektriske kabler som er kraftkabler 35 som har en kraftleder 36, og signalkabler 37 som har signalledere 38, stålrør 30, fiberoptiske kabler 31, stål- eller komposittstenger 32 og 30 polymere fyllmaterialer 33, buntet sammen og overmantlet av en ytre polymermantel 34. Ifølge den foreliggende oppfinnelse omfatter i det minste én av lederne 36, 38 til i det minste én av de elektriske kabler 35, 37 en flerhet av elektriske strenger som har mellomrom som er fylt med et metallbasert materiale. 35 Eksempelvis ifølge et første eksempel av oppfinnelsen, er alle de trådete ledere 36,38 av alle navlestrengens elektriske kabler 35,37, TASC-ledere. NO/EP2622611 10 Ifølge et andre eksempel av oppfinnelsen har kun signalkablene 37 TASC-ledere 38. I alminnelighet er kraftkabler 35 generelt bedre beskyttet enn signalkabler 37 mot vann- og gassgjennomtrengning på grunn av deres tykkere isolasjonslag og elektrostatiske metallfolieskjerm. 5 Ifølge et tredje eksempel av oppfinnelsen har kun kraftkablene 35 TASC-ledere 36. Ifølge et fjerde eksempel av oppfinnelsen omfatter i det minste én av strømkablene 35's trådete leder 36 aluminiumsstrenger eller aluminiummatrisekomposittstrenger som har 10 mellomrom, idet mellomrommene er fylt med et metallbasert materiale, slik som for eksempel tinn. Eksempler på egnede aluminiumsmatrisekompositter er beskrevet i US6180232. Ved å skifte kobberstrenger ut med aluminiumsstrenger og/eller aluminiumsmatrisekomposittstrenger, reduseres i betydelig grad den hengende vekten til dypvanns kraftnavlestrenger. 15 Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å anvende en leder uten noen tomrom til en kabel med en undervanns navlestreng. Tomrom i en leder tillater vann og gass å komme inn i lederen ved å trenge gjennom kablenes polymere ytre mantel og isolasjonslag. Vann og gass kan deretter migrere langs lederen til undervanns termineringer og potensielt forårsake for 20 tidlig svikt. Gass kan også migrere til ovenbords koplingsbokser, hvilket potensielt medfører fare dersom den ikke avluftes. Ideelt sett vil det anvendes en massiv leder for på den måte å eliminere tomrom i lederen. En massiv leder har imidlertid dårlig fleksibilitet og vil være utsatt for utmattelsesskade under navlestrengsinstallasjon og for dynamiske navlestrenger i bruk. 25 I US7285726 beskrives en undervanns kraftkabel som har en leder bestående av trådete kobbertråder, hvor mellomrommene i lederen er fylt med en hydrofobisk vannblokkerende forbindelse. Selv om dette ville kunne eliminere slike mellomrom, er den ikke enkel å påføre på ledere med små trådstørrelser og således små tomrom, som i alminnelighet anvendes i undervanns navlestrenger. Videre kan vannblokkerende forbindelser slik som geléer, føre til 30 fremstillingsproblemer da de kan gasse ut under tilføying av isolasjon rundt lederen. I den foreliggende oppfinnelse fylles mellomrommene som dannes mellom de elektriske strenger idet de sammenstilles, med et metallbasert materiale som er enklere å tilføye, især til små trådstørrelser (som for eksempel har en diameter på <1 mm), og fører ikke til noen 35 påfølgende fremstillingsproblemer. Videre, i tilfelle av at en kabel blir skadet under vann og skjæres med henblikk på en reparasjon, forhindres vann fra å strømme mellom lederstrengene i kabelens lengderetning, NO/EP2622611 11 noe som potensielt kunne korrodere kobbertrådene. Tallrike endringer og variasjoner i de beskrevne utførelsesformer ifølge oppfinnelsene vil være innlysende for fagmannen uten at det avvikes fra oppfinnelsens omfang som definert i 5 de medfølgende krav. Selv om oppfinnelsen har blitt beskrevet i forbindelse med spesifikke foretrukne utførelsesformer, er det klart at oppfinnelsen som definert i kravene, ikke på urimelig vis skal være begrenset til slike spesifikke utførelsesformer. NO/EP2622611 12 Patentkrav 1. Navlestreng (28) for anvendelse i offshore-produksjonen av hydrokarboner, idet navlestrengen omfatter i det minst én elektrisk kabel (35, 37), idet den elektriske kabel 5 omfatter i det minste én elektrisk leder (36, 38, 18, 4), og i det minste én elektrisk leder som omfatter en flerhet av elektriske strenger (6) som har mellomrom (14), kjennetegnet ved at mellomrommene er fylt (15) med et metallbasert materiale. 2. 10 Navlestreng ifølge krav 1, hvor det metallbaserte materiale er det samme materiale som de elektriske strengers (6) ytterflate. 3. Navlestreng ifølge krav 1 eller krav 2, hvor de elektriske strenger (6) er metallbelagte metalltråder (10, 12). 15 4. Navlestreng ifølge krav 3, hvor de elektriske strenger (6) er tinnbelagte kobbertråder eller tinnbelagte aluminiumstråder. 5. Navlestreng ifølge krav 3 eller krav 4, hvor det metallbaserte materiale er det samme materiale som de elektriske strengers (6) metallbelegg (10). 20 6. Navlestreng ifølge et hvilket som helst av kravene 3 til 5, hvor det metallbaserte materiale er smeltet sammen med metalltrådenes (12) metallbelegg (10). 7. 25 Navlestreng ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, hvor det metallbaserte materiale er tinn. 8. Navlestreng ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, hvor den elektriske leder er en TASC-leder (38). 30 9. Navlestreng ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, hvor de elektriske strenger (6) også har ikke-interstititale overflater, og de ikke-interstitiale overflater er belagte (16) med det metallbaserte materiale. 10. 35 Navlestreng ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, hvor den elektriske leder (4) ytterligere omfatter et ytre isolasjonslag (20). 11. Fremgangsmåte for å danne en navlestreng (28) ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 10, som i det minste omfatter trinnene av: NO/EP2622611 13 (a) å føre sammen elektriske strenger (6) for å danne en elektrisk leder (4) og mellomrommene (14) derimellom; (b) å fylle mellomrommene med et materiale, hvilket resulterer i en fylt elektrisk leder (18); og 5 (c) å fremstille navlestrengen under anvendelse av den fylte elektriske leder (18) ifølge trinn (b); kjennetegnet ved at mellomrommene er fylt (15) med et metallbasert materiale. 12. 10 Fremgangsmåte ifølge krav 11, hvor trinn (a) og trinn (b) finner sted samtidig eller i sekvens. 13. Fremgangsmåte ifølge krav 11 eller krav 12, hvor fyllingen i trinn (b) omfatter å føre de elektriske strenger (6) gjennom et bad av det metallbaserte materiale. 15 14. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 11 til 13, hvilken fremgangsmåte omfatter å smelte de elektriske strengers (6) ytterflater med det metallbaserte materiale i løpet av trinn (b). 15. 20 Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 11-14, som ytterligere omfatter å sammenpresse den elektriske leder ifølge trinn (b). 16. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 11-15, hvor den elektriske leder ifølge trinn (b) er en TASC-leder (38). 25 17. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 11-16, som ytterligere omfatter å tilføye et isolasjonslag (20) rundt den elektriske leder (4) ifølge trinn (b). 18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, som omfatter å trykkekstrudere et isolasjonslag (20) rundt den elektriske leder (4) ifølge trinn (b). MURG * 118013 NO/EP2622611 1/3 Fig. 1 (Kjent teknikk) Fig. 2 (Kjent teknikk) NO/EP2622611 2/3 Fig. 3 Fig. 4 Fig. 5 NO/EP2622611 3/3 Fig. 6
© Copyright 2024