[發(fā)明專利]用于管道的苯乙烯類絕熱材料

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200880122114.6
• 申請(qǐng)日: 2008-12-19
• 公開（公告）號(hào): CN101903696A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P·杰克遜;A·杰克遜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 超科有限公司
• 主分類號(hào): F16L59/14
• 分類號(hào): F16L59/14;B32B1/08;B32B27/36;B32B33/00;B32B7/12;E21B17/01;F16L58/02;C09D125/04;F16L58/10;F16L59/10;F16L59/18
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 馬洪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于對(duì)流體和/或氣體輸送管路進(jìn)行絕熱和保護(hù)的聚合物涂層、用這些絕熱涂層進(jìn)行絕熱的輸送管路、及其生產(chǎn)和應(yīng)用的方法。更具體地說，根據(jù)本發(fā)明，絕熱和保護(hù)涂層包括至少一個(gè)具有低熱傳導(dǎo)性和高抗壓縮蠕變性的基于苯乙烯類聚合物的層，并且能夠以低成本用于流體和/或輸送管路、例如油氣管道的絕熱材料中。

背景技術(shù)

在油氣工業(yè)中，人們?cè)絹碓蕉嗟匦枰^高性能的熱涂層以便對(duì)在水深超過1000米、高溫下工作的離岸輸送管路進(jìn)行絕熱和保護(hù)。為了在這些深度和需要的操作溫度下保護(hù)管路，涂層必須具有低熱傳導(dǎo)性以便阻止會(huì)在管路中危及流體泵吸效率的水合物和蠟的形成。通過使涂層發(fā)泡而將熱導(dǎo)性降至某需要溫度，但涂層必須保持足夠高的熱穩(wěn)定性和抗壓縮蠕變性以便承受操作溫度和在深水下作用在涂層上的水靜壓。若沒有足夠的抗壓強(qiáng)度，則絕緣材料會(huì)在厚度上會(huì)被壓縮，由此會(huì)增加熱傳導(dǎo)性和改變尺寸、體系的熱性能和流體力學(xué)性能。另外，重要的是，在施用于管路上之后，涂層需要保持足夠延性以防止在操作和安裝期間發(fā)生開裂，例如在鋪管船上管路的卷繞和隨后由該鋪管船進(jìn)行安裝期間發(fā)生開裂。

多相流體流動(dòng)在海底流體輸送管路中很常見，例如在出油管和立管中。在這樣的體系中兩個(gè)主要關(guān)心的問題是天然氣-水水合物的形成和蠟的沉積。這些現(xiàn)象均與流體的溫度相關(guān)，并且在極端情況下，管路會(huì)發(fā)生嚴(yán)重收縮或甚至堵塞。這又可能會(huì)導(dǎo)致降低或喪失生產(chǎn)能力。在特別嚴(yán)重的情況下，這還會(huì)導(dǎo)致與更換管道部分或整個(gè)體系，相應(yīng)地導(dǎo)致財(cái)產(chǎn)價(jià)值的損失。絕熱材料用于在穩(wěn)態(tài)條件下或在計(jì)劃內(nèi)的及非計(jì)劃內(nèi)的停機(jī)的情況下控制體系的能量損失，由此為操作提供可靠的基礎(chǔ)。

在單管道出油管和立管中，使用粘合的外絕熱材料，機(jī)械負(fù)載以及對(duì)絕熱體系的機(jī)械性能和熱性能下的需求一般隨著水越深而增加。因此，在淺水中使用的傳統(tǒng)的熱絕緣材料泡沫技術(shù)和相關(guān)的設(shè)計(jì)及測(cè)試方法可能無法在深水工程中應(yīng)用。

現(xiàn)有技術(shù)包括單管道方案和所謂的套管體系，該單管道方案通常使用聚丙烯泡沫或聚氨酯泡沫作為絕熱體，以滿足傳熱系數(shù)為3-5W/m²K的絕熱要求，在上述套管體系中，第二管道圍住主管路，在這兩個(gè)管道之間的環(huán)形套筒填充有絕熱材料。

這些技術(shù)的限制和缺點(diǎn)包括：

·發(fā)泡的聚丙烯體系的相對(duì)高的熱傳導(dǎo)性，它需要極厚的涂層來達(dá)到所需的絕熱性能，并引起了發(fā)泡過程的潛在困難、殘余應(yīng)力下的潛在問題、在管道鋪設(shè)期間的困難和海床的不穩(wěn)定性。

在大水深下的抗壓縮和抗蠕變性問題會(huì)引起浮力的變化，從而導(dǎo)致體系設(shè)計(jì)中的重大挑戰(zhàn)。

·因很差的材料成本與性能比或高輸送及安裝成本而引起過高的成本。

·在套管體系中，因若不適當(dāng)解決重量因素會(huì)導(dǎo)致彎曲和焊縫故障和在管道鋪設(shè)期間需要高緊固載荷，從而引起安裝和操作的缺點(diǎn)。

因此，仍存在這樣的需求：用于對(duì)流體和/或氣體輸送管路、例如油氣管道進(jìn)行絕熱和保護(hù)的改進(jìn)型涂層，尤其用于在水深超過1000米、高溫下工作的離岸輸送管路。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明通過使用絕熱和保護(hù)性涂層來克服上述缺陷，該絕熱和保護(hù)性涂層在保持海底應(yīng)用所要求的機(jī)械特性的同時(shí)具有優(yōu)異的絕熱能力，實(shí)現(xiàn)較低的涂層厚度和成本以達(dá)到可接受的體系性能。

一方面，本發(fā)明提供了絕熱和保護(hù)涂層，該絕熱和保護(hù)涂層包括至少一層聚苯乙烯或基于苯乙烯的熱塑性材料的絕熱層，含有氣泡，并且在升高的溫度和壓力下具有低熱傳導(dǎo)性、高熱穩(wěn)定性和高壓縮強(qiáng)度的所需特性。

另一方面，本發(fā)明提供了絕熱和保護(hù)涂層，該絕熱和保護(hù)涂層包括至少一層聚苯乙烯或基于苯乙烯的熱塑性材料的絕熱層，包含中空聚合物微球、玻璃微球或陶瓷微球，在升高的溫度和壓力下具有低熱傳導(dǎo)性、高熱穩(wěn)定性和高壓縮強(qiáng)度的所需特性。

又一方面，本發(fā)明提供了絕熱和保護(hù)涂層，該絕熱和保護(hù)涂層包括至少一層未發(fā)泡的聚苯乙烯或基于苯乙烯的熱塑性材料的絕熱層，在升高的溫度和壓力下具有低熱傳導(dǎo)性、高熱穩(wěn)定性和高壓縮強(qiáng)度的所需特性。

又一方面，本發(fā)明提供了絕熱和保護(hù)涂層，該絕熱和保護(hù)涂層包括至少一層發(fā)泡的或?qū)嵭牡?未發(fā)泡的)的聚苯乙烯或基于苯乙烯的熱塑性材料的層和至少另一層不相類似的聚合物材料的層，在升高的溫度和壓力下具有低熱傳導(dǎo)性、高熱穩(wěn)定性和高壓縮強(qiáng)度的所需特性。

又一方面，本發(fā)明提供一種制造和施用所述絕熱和保護(hù)性涂層的方法，由此至少一層聚苯乙烯或基于苯乙烯的熱塑性材料被擠出并任選地進(jìn)行發(fā)泡，作為一個(gè)或多個(gè)絕熱層施用至鋼管的外部。