管道内部涂层制造技术

本发明专利技术提供了用于井下并输送诸如油和／或天然气的烃燃料的管道，所述管道具有粘附到管道的内表面上的不粘涂层，所述涂层为至少约５０μｍ厚并包括至少两个层，所述两个层构成彼此粘附的内层和外层，每个所述层包含聚合物基料和含氟聚合物并为至少约１５μｍ厚。在所述不粘涂层暴露于高压釜测试时的增压和减压期间，所述内层中与所述外层中的所述聚合物基料与所述含氟聚合物的重量比例有效地保持所述层之间的粘附性，并且在所述不粘涂层暴露于酸浸泡测试期间，所述内层与所述外层中的所述含氟聚合物的比例有效地保护所述内表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】管道内部涂层专利技术背景 1.专利
本专利技术涉及输送来自地球内沉积物的烃燃料的管道，更具体地讲涉及用于此类管 道的内表面的涂层。2.相关领域描述美国专利公布2006/0017281公开了油管被暴露于其中的腐蚀环境，尤其是在来 自地球内的地下沉积物的油的输送中。此类油井管还面临油中存在的浙青质、石蜡和污垢 带来的堵塞问题。该专利公布使用油管的内表面的衬里解决了这些问题，其中所述衬里的 暴露表面包含全氟聚合物。通常，衬里由粘附到管道的内表面上的底漆层和粘附到底漆上 的罩面层组成，全氟聚合物优选位于两层中以便在烘焙时罩面层内的全氟聚合物熔融粘结 到底漆层内的全氟聚合物上W010]。底漆层还包含耐热聚合物基料，其使得底漆层能够 粘附到油管内表面上W030]。罩面层基本上不含任何不同于全氟聚合物的成分以提供最 佳的不粘表面W045]。对钢基底上的涂层形式的衬里在石蜡、浙青质和污垢的沉积、粘附 及盐水渗透方面进行了测试。盐水渗透测试在包含分层接触流体的高压釜内进行，并且在 251° F(122°C )下加热并且在1026psi(70. 8MPa)下保持29天。高压釜暴露结束时，将高 压釜在几小时内冷却至104° F(400C )，接着以约100/ps i/min的速率释放其余的高压釜 压力，之后测试涂层的阻抗。阻抗的降低指示了涂层的可渗透性。管道即输送来自地球内沉积物的烃燃料的井下管道的内部的环境条件随地理位 置而不同。术语“管道”包括管子和管材，它们有时为管道的替代术语。在这点上，井下管 道可称作管子，而用于表面输送烃燃料(包括海底下输送)的管道通常称作管道。术语“管 道”也包括壳体，即支撑空穴并防止周边地面塌陷的管状结构。烃燃料包括存在于相同沉积 物中的液体燃料(最值得注意的是油)、液体/气体燃料混合物(最值得注意的是未精炼的 天然气)、以及它们的混合物。一些钻井位置处的环境条件比其他位置处的条件更加严苛。 这些更加严苛的条件既可存在于井下管道中，也可存在于用于输送燃料以贮藏或精炼的管 道(即燃料输送管道)中。针对这些更加严苛的条件，更严格的测试已被提议用于此类管道的内表面上所用 的涂层，使得测试涂层在实际使用中合格。这些测试在本文的测试方法中被描述为高压釜 测试和酸浸泡测试两者。酸浸泡测试是测试涂层对浓酸的不可渗透性并且需要涂层相当 厚，即至少约50 μ m,以防止基底被腐蚀。高压釜测试类似于美国专利公布2006/0017281中 所公开的高压釜测试，其中具有两个主要差别。第一，增压更高；第二，利用快速减压而非逐 渐减压。更高的增压迫使存在于高压釜中的测试流体渗透到涂层中，而快速减压导致渗透 的(吸收的)流体(蒸汽)快速离开涂层。基于含氟聚合物的不粘涂层在提供避免石蜡、浙 青质和污垢沉积所需的不粘特性时不可避免地需要涂层为多层，至少一个内层用于提供对 基底的粘附性，并且至少一个外层用于提供对涂层的不粘特性。测试流体中的一种或多种 在高压釜测试期间渗透所有这些层。在快速减压期间被吸收蒸汽的迅速离开往往造成由于涂层内的蒸汽捕集而引起的起泡，即吸收的蒸汽不能快速渗透出涂层，这就出现了问题。通 常，起泡发生在内层内或内层与外层之间的接触面处。根据其严重性即气泡尺寸，这种起泡 代表潜在的腐蚀进攻的位置及利用涂覆管道的实际使用中的涂层破坏。涂层厚度越大(尤 其是对于外层来说)，则蒸汽由涂层逸出越困难，导致源于蒸汽捕集而起泡。酸浸泡测试也 具有造成不粘涂层内起泡的能力，并且两种测试均会损害各层之间以及不粘涂层与基底之 间的粘附性。 —方面，需要通过高压釜测试和酸浸泡测试这两种测试，另一方面，需要含氟聚合 物基的不粘涂层，二者发生矛盾，问题由此产生。涂层需要很厚，以阻止酸浸泡测试中的腐 蚀，但是又要很薄，以避免高压釜测试中的涂层起泡。在这两种测试期间还必须保持涂层对 管道的内表面的合理粘附性。专利技术概述本专利技术通过提供具有粘附到管道的内表面上的不粘涂层的管道而解决了该问题， 所述涂层为至少约50 μ m厚并包括至少两层，所述两层构成彼此粘附的内层和外层，每个 所述层包含聚合物基料和含氟聚合物并且为至少约15 μ m厚，所述内层中与所述外层中的 所述聚合物基料与所述含氟聚合物的重量比率有效地使得所述不粘涂层能够通过本文测 试方法中所述的高压釜测试和酸浸泡测试这两种测试，1级。这些测试提供了用作油井管的 管道使用中所遇条件的实验室模拟，以便这些测试的通过指示所述涂层在实际使用中作为 油井管的内表面上涂层的成功性能。就两种测试而言，构成以1级通过这些测试的气泡及粘附性等级也描述于测试方 法中。为获得1级等级所实施的测试条件非常严苛。优选地，不粘涂层在2级条件下通过 这些测试，所述2级条件比1级条件更严苛，并且构成2级通过的气泡及粘附性等级也公开 于测试方法中。由内层和外层的涂层厚度组成的高的涂层厚度增加了通过高压釜测试和酸浸泡 测试的难度。在这点上，一方面，涂层需要抵抗酸浸泡测试条件下测试酸的渗透。另一方面， 涂层需要对高压釜测试中涂层所吸收的测试蒸汽是可渗透的，以便蒸汽可在测试的快速减 压期间由涂层逸出而不会造成涂层的起泡，所述起泡一旦发生，将是在涂层夹带吸收的测 试蒸汽时发生。选择涂层内层和外层的每一个层中的聚合物基料/含氟聚合物的重量比 率，以使所用层的厚度能有效地使得这些矛盾需求得到成功解决。外层中的含氟聚合物的重量％含量一般大于内层中的含氟聚合物的重量％含量。 这可通过使聚合物基料与含氟聚合物在内层中的重量比率大于聚合物基料与含氟聚合物 在外层中的重量比率来实现，其为使含氟聚合物存在于外层中的量大于存在于内层中的量 的一种方法。外层中较大的含氟聚合物含量也可通过使内层包含其他成分来实现，其具有 降低内层中含氟聚合物含量的效应。通常，外层中的含氟聚合物的重量比内层中的含氟聚 合物的重量大至少约20%，更优选大至少40%。同时，外层中的聚合物基料的重量在内层 中的聚合物基料的重量的约20%内。此外，内层中的聚合物基料量通常大于其存在于外层 中的量，但仍以基本量存在于外层中，即聚合物基料量的至少约80重量％存在于内层中。 根据一个实施方案，聚合物基料与含氟聚合物在所述外层中的重量％为约60 40至约 15 85，构成总计100%的聚合物基料与含氟聚合物的合并重量。根据另一个实施方案，聚 合物基料与含氟聚合物在所述外层中的重量％为约40 60至约15 85，构成总计100%的这些成分的合并重量。 外层中高的、通常较大的含氟聚合物含量与相对高的外层厚度一起对于酸浸泡测 试中的优良性能以及相当优良的不粘性能是必要的。然而，外层中的含氟聚合物含量不能 过高，这是由于伴随高压釜测试的快速减压会造成严重起泡甚至外层分层，从而使高压釜 测试失败。这种差的结果没有通过由15 μ m减少外层厚度得以改善，并且此类层厚度减少 伴随差的酸浸泡测试性能。优选的外层的最小厚度为约20 μ m,并且确定超过该厚度的实际 外层厚度及高含氟聚合物含量以便有效地通过高压釜测试以及酸浸泡测试，1级。随着外 层厚度由15 μ m或20 μ m增加，希望聚合物基料与含氟聚合物在外层中的重量比率增加以 便获得这些期望的测试结果。要通过酸浸泡测试，就需本文档来自技高网...

【技术保护点】
管道，所述管道具有粘附到其内表面上的不粘涂层，所述涂层为至少约５０μｍ厚并包括至少两个层，所述两个层构成彼此粘附的内层和外层，每个所述层包含聚合物基料和含氟聚合物并且为至少约１５μｍ厚，所述内层中与所述外层中的所述聚合物基料与所述含氟聚合物的重量比率有效地使得所述不粘涂层能够通过高压釜测试和酸浸泡测试两者，１级。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：RC阿尔伯特，CK亨尼西，LW麦基恩，JFA霍夫曼斯，R梅恩斯，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]