海底保温管道制造技术

适用于水中或水底的，由沥青组成（２０）保温的，改进了的廉价的保温管道（１０）或管道组件。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及保温管道、利用沥青组分的管道保温材料，具体涉及较价廉的保温海底管道。低温时，通过管道的流体会受到液体产物例如石油的高粘度和石蜡形成的阻滞，同时受到天然气之类产物中水合物形成的阻滞。这类问题可以通过采用保温管道减少，但是保温管道在陆地上的价格就很昂贵，而在海上尤其昂贵。对海底管道而言，为了减少对保温的需要而在产物中注入各种各样的化学试剂，这通常更会增加费用。但是新近，越来越多的石油和天然气是在更深、更冷的水中，从采用了减低粘度化合物而需用精致的管道将其送至井口的海底生产系统中生产出的。这一事实再加上保温管道的成本通常是随深度而增加的事实，就意味着保温管道在其它可供选择方法几乎无吸引力的地方就尤其昂贵。保温的陆地管道已采用过种种保温材料，包括多孔软木、聚合物泡沫材料、硅酸钙和其它一些材料。海底保温管道多少要较为复杂；这是因为绝大多数保温材料在浸没时会为水浸润。某些保温材料虽包括有不透水的封闭格栅结构，但都有某种深度极限，到达这一极限，格栅式的结构就会破碎，大部分是在几百英尺的水下破坏。此外，绝大多数普通的保温材料对冲击、磨损或挤压的抵抗性很差，于是必须加上封套。要是水深超过保温材料的水压限度，则此封套必然会从水的静压头开始即与保温材料脱离。要是将管道分段铺设，实际上就需将各个管段预先制造成独立的压力容器。由于耐压的套管硬到难以弯曲，一些用卷轴铺设的管道便装有结实的弹性材料或是以其它轻量材料充填和扩增的弹性材料构成的可弯曲外套。这类弹性材料的例子包括氯丁橡胶和EPDM橡胶(乙丙三元橡胶)、充填有玻璃微珠的EPDM和聚氨酯弹性材料，以及充填有软木的硬橡胶。除非是在对保温要求为极少的条件下，以上述方式使管道保温时的总费用甚至高于用耐压的封套来保护价廉保温材料的费用。部分地是由于这方面的费用原因，管道的承包商越来越多地采用“控制深度牵引法”来铺设成束的一批小管道，将石油从水下的井口引至附近的平台。在这种方法中，是在岸上将加工好的一批小型管道置入较大的套管中，如图8所示。此套管33的大小可用作管道32的浮体。采用了改变镇重物的技术来保持上述束的总密度与水的密度非常接近，使得成束的套管在牵引到它的海面地点时能以其某一端悬浮在牵引索之间。一旦当它到达目的地时，便加上镇重物使其下沉到海床。这种镇重物必须重到足以使成束套管在存在优势的水流中稳定于海床上。这批管道沿海底受到相似的牵引，但在此也仔细地控制着重量以减少阻力。要是必须或是希望进行保温，则最好使这种镇重物具有低的热导率。这在过去已采用过胶凝的石油产物。也采用过膨润土、水和飞灰煤胞的浆状物。由油漆和抗侵蚀涂层带来的热阻是很小的，因为这类涂层都很薄。沥青涂层曾普遍用作海底管道的抗侵蚀涂层。“涂覆和包绕”涂层则包括两或三层牛皮纸、毛毡或玻璃纤维织物，它们在由热的沥青或煤焦油沥青浸渍的同时裹绕到管道上，而这种沥青则是以粉碎的矿物填料例如飞灰、滑石粉、粉碎的石英粉或碳酸钙扩增的。上述涂层厚0.90至0.250英寸。“管道玛脂”则是指将沥青—混凝土挤压到管道上的较厚涂层。管道玛脂涂层包括碳酸盐、砂、碎石、玻璃纤维与沥青，厚1/2至3/4英寸。适才所述的这两类涂层中的填料减少了费用同时增大了粘度，但是这类填料的有效热导率则是纯沥青的5至10倍，因而它们显著地增加了这种混合料的热导率。玛脂涂层的热导率例如是纯沥青的3.5至4倍，“涂覆和包绕”涂层的热导率与织物包层有关而稍低些，但这种涂层较薄，同由于冲刷和水流使管道自然发生的“自埋”现象相比，能提供的保温值较低。由于织物层是由很薄的沥青层分开，像毛毡之类的多孔织物最终将会吸收水的。用来描述最一般各类沥青的术语是不一致的。“沥青(As-phalt)”通常用来指石油沥青和砂的天然沉积物。当前所用的绝大多数沥青是由提纯了的石油沥青制成，这实质上是纯烃。它原先被称为“直馏沥青”，但有时即简称为“沥青(Asphalt)”。几乎在所有的工业应用中都重新引入了矿物填料以提高暖温下的尺寸稳定性。这样，沥青一词既可以指纯石油沥青，也可以指广义的沥青(烃类及其非金属衍生物的混合物中可溶于二硫化碳者)或是其它的土质材料。由于纯沥青通常只用作为其它一般沥青的制品中的组分，它的热导率在绝大多数的普通工程手册中并未列出。上述这类制品的热导率值是很广的，普通也只是作为一般沥青的值列出，例如，在许多石油勘探和生产工业的手册中，发表的是在油井中找到的沥青的热导率，这种沥青包括烃类和其它矿物。管道工业的种种报告给出了沥青的和煤焦油的热导率。事实上，纯沥青的热导率是所有这类固体材料中最低的。业已知道，有种种聚合物改性剂能在保持沥青尺寸稳定的同时拓宽温度范围。一些是与沥青起化学反应所致或是在存在沥青时通过化学反应所致，而另一些则是具有可形成网络的或与沥青组分具有亲和性的第二种连续相。例如美国专利530675号公开说明了，含环氧化物的聚合物能够被促成进行提高抗变形性能力的反应。某些这类聚合物业已证明能通过与沥青形成连续相网络而提高了尺寸稳定性的，包括丁苯橡胶(SBR)、苯乙烯—丁二烯—苯乙烯(SBS)橡胶、苯乙烯—乙烯/丁二烯—苯乙烯(SEBS)橡胶、乙烯—乙酸乙烯酯、其它的嵌段共聚物、聚烯烃、聚氯丁橡胶，以及其它弹性材料。以上材料中的某些可以降低脆变温度和提高熔化温度。填料的作用是在所有温度下提高粘度，甚至在沥青熔点之上的温度下来提高粘度。高度充填的沥青具有玛脂的性能，甚至是当沥青本身为熔融液体时。填料同聚合物改性剂相结合能将软化点提高到超过它们各自单独时所能达到的水平。某些聚合物改性剂例如是橡胶或聚烯烃类的粉碎粒料。这类材料的行为与作为第二种连续相相比可能更按近于填料，但却不同于矿物填料，它们的弹性性质还会提高沥青在低温时的柔软性。某些上述聚合化熔体当与熔融的沥青混合时，具有乳胶的性能而不起到连续相的作用。矿物填料通常是用来降低沥青成本和提高其尺寸稳定性，而不论它是否含有能与沥青起反应或形成网络的化合物或聚合物修饰剂。还知道硫与碳黑也可提高沥青的软化点。本专利技术的目的在于提供防水的保温组成料、廉价的保温管道、以及包括有能涂布上述组成的适当衬底的保温叠层结构。这种保温组成料显示出先有技术中用于保温海底管道上的已知橡胶或塑料保温材料的许多性质，但是它们的价格则远为便宜。这样的保温料具有两个基本特征(1)它基本上根据的是煤焦油之类的沥青材料或是沥青；以及(2)对沥青的添加剂，填料或改性剂与纯沥青相比不会显著升高热导率。还可以采取措施来提高沥青组成料的尺寸稳定性和防止管道的运动。这种措施表现为一种机械式的约束件或是沥青本身的一种改性剂。在本说明书中，改性剂是指相对于沥青的而不是沥青本身的任何填加剂，包括与沥青起反应的材料、与沥青形成连续相网络的材料、或是最具惰性但与沥青本身相比则在管道的整个工作温度范围内更具尺寸稳定性的填料。应该注意到，这里的沥青已表征为环境温度下的胶体体系，其中的沥青烯为分散相。在此所用的“填料”或“扩增剂”包括不同于天然烃组分的粒状物质。填料可以是聚合物的、弹性的或蜂窝状的材料，粒状或是纤维状。填料可以是开孔的或稍微疏松的材料例如火山岩粒料、蛭石或硅藻土，它所具备的孔隙度小到足以使熔融的沥青质粘合剂在把填料混合到其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
有沥青叠层于表面上的管道，其中所述沥青未用粒状填料扩增。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：格伦R萨姆纳，
申请(专利权)人：格伦R萨姆纳，
类型：发明
国别省市：US[美国]