管道输送系统技术方案

一种非粘性设备，所述设备包括：包含第一材料的流体-固体物流贮存或输送设施；包含第二材料的在所述设施内表面上的涂层；其中所述第二材料对蜡沉积物的粘附力降低至小于第一材料对蜡沉积物的粘附力的30%。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
公开了一种带有改进的非粘性涂层的流体-固体物流贮存和输送设施。
技术介绍
已经将各种涂层和其它表面处理施用到管道、贮罐和其它液体贮存和输送设施的内表面和外表面上。美国专利公开No. 2006/0186023公开了一种通过管道输送所产生的流体同时在要求的管道内壁位置处限制沉积的方法，所述方法包括提供在所述要求的管道内壁位置处内表面粗糙度Ra小于2. 5微米的管道，迫使所产生的流体通过管道，其中所产生的流体在所述要求的管道内壁位置处具有至少I达因/平方厘米的壁剪切应力。美国专利公开·No. 2006/0186023在这里作为参考全文引用。美国专利No. 7，300, 684公开了通过连接偏压以使工件用作阴极和在工件的每个开孔处连接阳极而获得工件内表面涂层的方法。在入口开孔处引入气源，而在出口开孔处连接真空源。监控工件内的压力，并且将所得的压力信息用于维持表现出中空阴极效果的条件。任选地，通过引入烃混合物和向工件施加负偏压从而应用氩气从工件上快速除去污染物，由此可以提供预清洁。在处理涂层的过程中也可以引入氩气以再次溅射涂层，由此改进沿工件长度方向的均匀性。涂层可以为金刚石类碳材料，该材料的特性通过控制离子冲击能来确定。美国专利No. 7，300, 684在这里作为参考全文引用.共同待审PCT专利申请PCT/US2010/020420公开了一种非粘性设备，其包括包含第一材料的液体贮存或输送设施；包含第二材料的在所述设施内表面上的涂层；其中所述第二材料包括小于75mN/m的临界表面张力值和按Moh规模测量至少5的硬度值。PCT专利申请PCT/US2010/020420在这里作为参考全文引用。蜡和/或水合物的沉积物可能与物流中固体的聚集物一起导致生产/输送系统中物流堵塞。为了避免这些，可以使系统保温和对生产进行处理。通过保温使输送物流的热损失减小。如果物流的温度可以保持足够高，则可以避免沉积。如果对物流进行化学处理，则发生沉积的温度可以降低。如果沉积温度低于物流温度，则可以避免沉积。通过应用任意一种这些方法即保温或化学处理(或者它们的组合)，均可以防止沉积。但这些防止沉积的方法可能是非常昂贵的。现有技术中对用于流体-固体物流贮存和输送设施内表面的非粘性的改进的低成本和/或替代涂层存在需求。
技术实现思路
本专利技术的一个方面提供一种非粘性设备，所述设备包括包含第一材料的流体-固体物流贮存或输送设施，在所述设施内表面上带有涂层，所述涂层将与蜡沉积物的粘附力降低至小于没有涂层时的粘附力的30%。本专利技术的另一个方面提供一种用于防止管道、贮罐和容器上的沉积物的涂层。本专利技术的优点包括如下一个或多个改进的用于管道和贮罐的非粘性涂层；低成本的用于管道和贮罐的非粘性涂层；和/或 替代的用于管道和贮罐的非粘性涂层。附图说明图I给出了按这里所公开的实施方案粘附到生产/输送设备内表面上的沉积颗粒。图2描述了水合物颗粒和导体间粘附力与距离之间的关系。具体实施例方式在一个方面，这里所公开的实施方案总体上涉及在流体输送系统中应用的设备的一个或多个表面上提供的等离子体生成的涂层。更具体地，这里所公开的实施方案涉及使生产和/或输送设备的内表面改性从而抑制在其上形成沉积物和防止这种沉积物堵塞通过设备的流体流动的方法。正如这里所应用的，术语〃沉积物〃用于指生产流体中的沉积物或固体，例如蜡、浙青质、水合物、有机盐和无机盐。已知这些沉积物堵塞和/或损坏设备如用于油和气生产的海底管道和提升管以及用于标准生产井中的生产管线。在生产系统中发现的蜡或高分子量链烷烃通常包括支链和直链高碳数(平均碳数为18+)的链烷烃链。浙青质定义为原油、浙青或煤的馏分，它在正庚烷中不可溶，但在甲苯中可溶。电磁力和管道壁的拓扑特性可能对沉积物(如蜡、浙青质或水合物颗粒)"粘附"于管道内壁有贡献。水合物为包含水和足够小以适合于在晶体骨架内存在的客体分子如甲烷、乙烷和丙烷的结晶固体。具体地，水合物晶体通常具有10个电子，它们占据了每个氧-氢对的轨道，即氧的Is轨道中的两个电子和4个氧的SP3轨道中的八个电子。水合物晶体的外表面被带或不带氢核的外凸SP3轨道覆盖。从水合物晶体的外侧看，水合物晶体表面被电偶覆盖。也就是说，从水合物晶体外侧，水合物晶体的外表面好象被带有正电和带有负电的局部区域覆盖。这种局部的带正电和带负电的晶体外表面可以与邻近导体(例如钢管壁)形成强的粘附。但与较远导体的粘附可能明显更弱一些。浙青质是可能包含碳、氢、氮、氧和硫的复杂烃分子，并经常具有偶极矩。无机盐可以包括通常在所产出物流中存在并且可以沉淀形成称为水垢的盐沉积物的任何无机盐。这些无机盐包括硫酸盐(例如BaS04、CaSO4和SrSO4)和碳酸盐(例如CaC03、MgCO3和FeCO3)以及更常见的钠、钙和镁的氯化物。盐通常为正电阳离子和负电阴离子之间的离子复合物。有机盐为包含含碳阳离子的盐。最初，如上面所提到的固体可能溶解于生产流体中；但一些溶解的固体可能由于热力学参数如温度和/或压力改变而固化和/或从溶液中沉淀出来。例如，当温度和压力降低时，蜡的溶解度降低。类似地，温度和压力降低时盐的溶解度也发生变化。降低压力时通常形成浙青质。水合物沉积物通常在降低的温度和高压下形成。另外，当化学组成参数改变，例如通过混合两个或多个物流导致组成发生变化时，一些溶解的固体可能会从溶液中沉淀出来。例如，当与新鲜水混合时，水合物可能会沉淀出来，通过加入低级链烷烃可以会诱导浙青质沉淀，和当混合多种盐水时导致的不兼容性，盐可能沉淀出来。 用于从油井向用于流体分离和处理的主体设施输送油、气和含水流体的海底流动管线或管道通常组合来自几个井或者甚至几个油田的流体(即混合几个不同的流体)。这些流动管线或管道通常非常冷(即接近水的冻点)，例如小于50T或小于40T。当在流动的管线、油井或管道中发生冷却时，蜡或链烷烃、水合物、浙青质和盐固体的形成是不想要的，因为随着固体通过部分沉积到壁上和/或沉降到底部而在管道中累积，会减小流通截面积和最终导致沉积物脱落和堵塞管线。这可能会导致管线停车和油井的生产临时停止。累积通常由沉积过程造成，其中在系统壁上形成固体并持续生长，从而堵塞系统或管道。通常，只要流体温度大于与流体接触、流过的壁〃表面〃温度，并且压力和温度有益于固体形成，则固体持续在流动管线内壁上沉积。等温条件通常不会导致沉积，但仍可能会引导有限量的固体形成(由于局部冷却作用)和当流动停止时靠重力沉降析出。通常，已经认识到当流动停止时沉降不可能形成真正的沉积物，而是倾向于在流动重新启动时被脱除。固体的任何累积均会减小流通截面积或流动管线体积，这有可能导致产量下降和最终完全堵塞。因此，本专利技术的实施方案提供了确保流体最大或不受阻碍通过流动管线例如·管道或管子的系统和方法。通常，本专利技术的实施方案涉及通过在其上沉积涂层而使生产和/或运输设备的内表面改性的方法和系统，在中等和较高的输送流量下沉积物对于该涂层具有非常弱的吸引力和因此不会发生沉积。在一个实施方案中，改性(即涂覆)的设备可以通过减小管道结构内表面与位于蜡或水合物晶体表面上的正电荷和负电荷之间的原子引力而抑制在管道结构(例如管线、管道、管子、流动管线等)的内表面上形成沉积物。可以应用各种用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：G·J·哈顿，A·P·梅塔，C·K·蔡，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：
国别省市：