管道——国外新兴的复合材料和先进制造技术在油田中的应用_董鹃
高压复合软管内衬修复技术在塔河油田的应用
高压复合软管内衬修复技术在塔河油田的应用庞文彬，梁婷婷，王超，贾超中国石油化工股份有限公司西北油田分公司，新疆乌鲁木齐830011doi:10.3969/j.issn.1001-2206.2018.03.015摘要：为解决塔河油田集输管道腐蚀穿孔严重状况，采用高压复合软管内衬修复技术对老旧管道进行内防腐层修复。
首先简要介绍了高压复合软管结构特点、高压复合软管内衬修复技术的特点；而后较为详细地介绍了修复工艺应用的工程概况、内衬管管材选择、现场施工工序、施工难点及技术措施。
应用高压复合软管内衬修复技术在塔河油田一次最大修复管道长度2.93km，修复后管道设计压力4.0MPa、设计温度70℃。
管道修复至今未发生因修复管道管径缩小而导致井口回压高和管道泄漏污染事件。
关键词：集输管道；复合软管；内衬修复；塔河油田Application of high-pressure composite flexible pipeline lining repair technology in Tahe OilfieldPANG Wenbin，LIANG Tingting，WANG Chao，JIA ChaoSinopec Northwest Oilfield Company，Urumqi830011，ChinaAbstract：In order to solve the serious corrosive perforation of the pipeline in Tahe Oilfield，the high-pressure composite flexible pipeline lining repair technique was used to repair the internal coating of the old pipeline.The structural characteristic of the flexible pipeline and the feature of lining repair technique of the flexible pipeline are briefly introduced.The outline of the project applying the lining repair technique，the selection of flexible pipeline material，field construction procedure，difficult points of construction and technical measures are described.In Tahe Oilfield，the maximum length of repaired pipeline applying high-pressure composite flexible pipeline lining repair technique is2.93km，with the design pipeline pressure of4.0MPa and the design temperature of70℃.So far，the wellhead back pressure increasing due to pipeline diameter decreasing after pipeline repair and the event of pipeline leakage and pollution have not happened.Keywords：gathering and transportation pipeline；composite flexible pipeline；lining repair；Tahe Oilfield高压复合软管具有弹性好、柔软，耐高压、耐磨损、耐油、耐溶剂、耐老化，耐H2S、CO2、高CI-等输送介质腐蚀的特点。
柔性复合管在油田集输中的应用解析
柔性复合管在油田集输中的应用解析摘要：社会经济的快速发展加大了油气资源的消耗，强化了对油气管道的腐蚀。
柔性复合管是一种耐腐蚀、抗酸性良好、寿命长的管道，将其应用到油气集输系统中能够强化对各类油气资源的管理，提升油气资源管理效率。
关键词：柔性复合管；油田集输；应用能源是人类一切活动开展的重要物质基础，而石油资源是影响我国社会能否长远、可持续发展的重要资源。
在石油资源日益紧缺的背景下这样提升其利用率成为相关人员需要思考和解决的问题。
管道运输是一种安全、有效、环境污染小的运输方式，从实际运输情况来看，油气管道一般会承受较大的拉伸和腐蚀，破损现象严重。
为了能够减少油气管道的破损，相关人员研发出一种柔性复合管。
为此，文章结合实际就柔性复合管在油田集输中的应用问题进行探究，旨在能够延长油气管道的使用寿命，更好的促进油田开发建设。
一、柔性复合管概述我国油气资源丰富多样，在使用的过程中主要是依靠管道来实现的，在油气资源传输的过程中深受地形和环境的限制，油气管道很容易被腐蚀，由此为社会经济发展带来了巨大经济损失。
柔性复合管是一种由高分子复合材料构成的管道，其中芯管是由纳米材料改造而成，各个纤维层之间应用了粘合剂。
和玻璃钢管结构相比，柔性复合管道具有耐腐蚀、抗污垢、光滑、污染小、操作方便的特点。
将柔性复合管应用到油气集输管道中能够避免外界因素对注水管线、集水管线的腐蚀，简化油气资源现场开发的难度，将油气资源开发对周围环境的污染降低到最低。
二、柔性复合管的效益第一，经济型宏观评价。
柔性复合管外壁直接应用了防腐蚀材质，在使用的过程中具有节能、抗腐蚀、费用低、隔热性能好的优势特点。
另外，在使用的过程中，柔性复合管还能够根据需要自行弯曲处理，在铺设操作的过程中有效节省了人力、物力和财力，缩短了整个工程建设的发展工期。
和玻璃钢管相比，柔性复合管的使用减少了钢管材料的焊接费用，具有良好的社会效益和经济效益。
第二，潜在综合效益评价。
国内外油气管道腐蚀及防护技术研究现状及进展_胡鹏飞
0 前言
随着石油天然气开采量的日益扩大 , 油气管道的腐蚀及防护也越来越受到重视。 CO2 作为石油、 天然 气或地层水的组分存在于油气层中, 采用 CO2 混相技术提高原油采收率时, 也会将 CO2 带入原油生产系 统。CO2 溶于水后, 在相同 PH 值时其总酸度比盐酸高, 故对井内管材的腐蚀比盐酸更严重
[ 10]
。
文献 [ 18] 报道了管道外防腐绝缘层与阴极保护的联合使用是最经济、 最合理的防腐措施 , 还报道了燕 山石化公司对埋地管道采用防腐涂层结合牺牲阳极的阴极保护法, 对管道的防腐起到了良好的效果。 3. 7 镀铝钢在管道防腐技术上的应用 早在 1893 年 , 德国人就发明了钢材热浸镀铝技术, 随后法国、 美国也公布了热浸镀铝的技术专利 , 20 世纪 50 年代到 60 年代 , 国外钢带热浸镀技术处于迅速发展时期 几个镀铝生产厂家
第 24 卷 第 2 期 2003 年 6月
河 南 科 技 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) Journal of Henan University of Science and T echnology ( Natural Science)
Vol. 24 No. 2 June 2003
文章编号: 1000- 5080( 2003) 02- 0100- 04
3 常用的腐蚀防护技术
3. 1 采用缓蚀剂 采用缓蚀剂防腐主要是利用缓蚀剂的防腐作用来达到减缓油管腐蚀的目的。其防腐效果主要与井 [ 12] 况、 缓蚀剂类型、 注入周期、 注入量等有关。该技术成本低, 初期投资少 , 但工艺复杂, 对生产影响较大 。 此外 , 不同井况要求缓蚀剂的类型也不尽相同 , 通常情况下 , 中性介质中多使用无机缓蚀剂, 以钝化型和沉 淀型为主 ; 酸性介质使用的缓蚀剂大多为有机物, 以吸附型为主。但现在的复配缓蚀剂根据需要在用于中 性介质的缓蚀剂中也使用有机物, 而在用于酸性水介质的缓蚀剂中也添加无机盐类。不同金属的原子外 层电子排布、 电位序列、 化学性质等有所不同 , 它们在不同介质中的吸附和成膜特性也不相同
浅谈柔性复合管在油田集输中的应用研究
浅谈柔性复合管在油田集输中的应用研究作者：王译然来源：《中国科技博览》2017年第30期[摘要]柔性复合管优势是耐腐蚀性较高，抗酸性与抗碱性的能力比较强；内壁光滑不容易积垢，摩擦阻力的系数比较低，在高矿化度的油气田中的应用效果非常理想；柔韧性比较好，质量相对较轻，输送流体的阻力非常低，使用过程中可以自由的弯曲。
在实际的施工应用当中，可以有效降低因为地形起伏、地址断层所导致的管道弯曲影响，提升油气管道的施工效率，提升管道的使用寿命。
总而言之，柔性复合管在油田集输当中的应用非常理想，具备非常显著的应用意义。
[关键词]柔性复合管；油田集输；管道中图分类号：TE973 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）30-0007-010 引言本文以某油田为例，该油田是从1996年开始投入使用，至今为止已经使用了21年，油气水管道的总量为300余条，当前的综合含水量已经达到90%。
油田的产出水矿化率已经可以达到900mg/L，主要是以K+、CL-为主，其中PH值比较低，具备一定的腐蚀性。
近些年，腐蚀率已经逐渐超过0.076mm/a的标准，导致管道腐蚀穿孔的发生率不断提升，严重影响正常的生产。
最终将柔性复合管应用在该油田的集输中，获得了显著的应用效果。
1 柔性复合管概述柔性复合管是一种由高分子复合材料制作而成的管道，其具备较高的强度、高压力、耐腐蚀性、摩擦阻力系数较小、保温性能较好、柔韧性较好以及寿命较长等特点，在石油天然气工业当中的应用频率比较高，应用效果比较理想。
柔性复合管结构由内到外主要是由管芯、增强层、外包层构成，其中芯管主要是以硅烷交联高密度聚乙烯管以及纳米改善之后的聚录乙烯管为主。
强化层主要是以管芯上编织和缠绕的增强纤维丝以及钢丝绳为主，其增强纤维层之间采用年结合剂进行粘连。
外包层主要是以聚乙烯防腐材料为主，具备较高的防腐蚀性功能。
柔性复合管的工作压力为0至32MPa，尺寸一般为内径20至300mm。
海底管道内衬复合软管修复技术国内外应用现状
可以通过增加受力纤维数量和降低经线和纬线之间的编织角度来提高复合软管的承压能力[1]。
另外，为了增强复合软管的强度，可以采用斜纹组织结构。
3 内衬管修复技术的施工程序3.1 海管清管检查及干燥对海管进行清管，检查管线是否存在可能对缆绳及内衬管穿插造成不利影响的尖锐突出物。
必要时可以采用内窥镜进行全线检查。
管线清洗时采用压缩空气为介质推动专业清管器进行管道内部清洗，并进行吹扫和干燥。
3.2 缆绳穿插缆绳穿插采用清管球拖带的方式进行。
穿插之前需采用法兰将发球筒与立管连接，用软管将打压设备和发球筒连接。
将缆绳和清管球连接后，打开发球筒盲板，塞入清管球，关上盲板，开始通球。
收球筒收到清管球后，通球停止。
打开收球筒盲板，将缆绳和内衬管的拖拉接头连接。
准备内衬管的穿插。
3.3 内衬管的穿插内衬管的穿插方式一般采用U 型变形模式，穿插之前需要将管线压成U 型，压缩后的内衬管外部缠绕一层专用胶带，其作用是保持软管U 型状态，提高软管的通过性。
两个平台的作业人员协同作业，建立可靠的通讯连接。
一个平台的人员负责放管作业，沿管线路由设置人员对放管作业进行检查，防止管材受损。
另一个平台的人员负责缆绳牵引作业，在牵引过程中需监控牵引力变化，最大牵引力不得超过软管安全许用应力，防止内衬压力过大。
缆绳牵引和放管同时进行，牵引和放管速度匹配一致，以大约8～10m/min 的平稳速度完成内衬管的穿插，直到软管到达目的平台。
静置软管一段时间，以观察内衬管的回弹情况。
尤其注意的是内穿插过程中内衬管与钢丝绳连接处必须安装万能旋转拖拉头，以释放拖拉过程中钢丝绳与内衬管传递的扭矩，防止局部扭矩集中造成内衬管发生扭转。
3.4 内衬管端部接头安装将不再回弹的内衬管切断，在两端安装端部接头。
采用短接将内衬管的端部接头和原海管端面的法兰固定在一起。
3.5 内衬管的膨胀贴合将打压设备与内衬管的端部接头连接，打压，使整条管线的内衬管膨胀并与海管内壁贴合，直到压力达到1bar ，且压降符合规定的要求。
油田注水柔性复合管应用及修复技术创新研究
油田注水柔性复合管应用及修复技术创新研究摘要：随着钢制注水管道投运时间逐年增长，管线腐蚀破漏问题逐渐显现，安全环保问题日益凸显，不能适应新形势的发展需求。
通过逐步应用以柔性复合管为主的非金属管材，并创新柔性复合管修复方法，有效降低了管线失效率，消除了安全环保隐患，延长了使用寿命。
同时，同等规格型号条件下柔性复合管投资更小，降本增效成效显著。
具有广阔的应用前景。
关键词：注水管道（线）；管材；钢制；柔性复合管1 研究背景由于注水管道大部分为埋地金属管道，长期位于地下，受到地形复杂、土壤性质、水中矿化度及各种腐蚀结垢离子、各种自然灾害以及管道老化的影响，导致钢制管线易发生腐蚀刺漏，2022年我单位注水管线一共破漏15次，有10次是因为钢制管线引起的，钢制管道失效率0.013次/km年。
钢制管线不但易发生破漏、失效几率大，而且存在较大安全环保风险；同时，钢制管材由于其本身的金属属性，有使用年限限制，寿命一般为20年，超出“保质期”后只能报废，更换新管线。
钢制注水管线已不能适应目前安全环保形势的发展需要。
因此，为消除钢制管线易受环境影响和使用寿命较短的弊端，逐步将管线材质由金属变为非金属。
2 现状我单位从2009年以来，逐步开始引进并推广应用非金属管材。
经过十多年的发展，非金属管材应用规模逐渐扩大，从注水干线、注水支线再到单井注水管线，均有应用.非金属管材应用数量逐年提高，目前累计使用各类非金属管线796.4km，占比已超过钢制管线，达到52%；其中，柔性复合管应用最多，占非金属管线的66%。
同时，同等公称通径条件下非金属管材尺寸虽与钢制管线略有不同，但适应性强，型号可通用。
3 柔性复合管3.2 柔性复合管3.2.1 工艺简介柔性复合管主要为非金属材质，主要原料为高分子聚合物芯管+增强纤维丝+增强钢丝绳。
由内向外依次为内芯管、增强层、防腐保护层。
内层为改性高分子聚合物芯管；中间层是在芯管上缠绕纤维丝或钢丝的增强层；外层为改性聚合物弹性体的防腐保护层。
非金属管道在新疆油田的应用及分析
注水 、单井集油管道 ，截 至 ２ ０ １ １ 年１ １ 月建成柔性 题进 行如 下分 析 ： 复合连续管道约 １ ４ ． ５ ｋ ｍ。 （ １ ）由甲公司提供的塑料合金防腐蚀复合管材
２ 对 非金属管材 的性 能要求
对于应用在油 田注水管 网中的非金属管道 ，其 性能要求主要体现在管道的压力 、温度 、抗腐蚀性
合管承压普遍不高，限制 了其使 用范围，建议进行技术改造 ， 提 高压力等级 。
关键 词 ：新疆 油 田；非 金属 管 道 ；性 能 ；压 力 ；应用
ｄ ｏ ｉ ： ｌ Ｏ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６ — ６ ８ ９ ６ ． ２ ０ １ ３ ． １ １ ． ０ ８ ９
２ ０ １ １ 年 ¨ 月建成钢骨架塑料复合管道约 ２ ９ ６ ． ８ ｋ ｍ； 塑料合金防腐蚀复合管在新疆 油田主要应用于油 田
注 水 管 网 、原 油 集 输及 外 输 ，截 至 ２ ０ １ １ 年１ １ 月 建
在４ ７。 Ｃ 热 水工 况 条 件下 运 行 ６ ｈ 后 ，在 离 ８ ０ １ 注水 成塑料合金防腐蚀复合管道约 １ ２ ８ ０ ｋ ｍ；柔性复合 泵站 １ ２ ０ ｍ处又出现管线接头脱落现象。 连续管在新疆油田主要应用于单井注醇 、油 田单井 对塑料合金 防腐蚀 复合管在运行 中出现 的问
１ 非金属管 道在新 疆油 田的应用 情况 ３ 典型案例 分析
新疆油 田于 １ ９ ９ ９ 年 初 将 非 金 属 管 道 应 用 于 油 ２ ０ ０ ３ 年 对 新 疆 油 田采 油 二 厂 某 区块 注 水 管 网 ０ １ ～ ８ ０ ２ 注 田集输及注水管 网，取得成功后于 ２ ０ ０ １ 年在全 油 进行 了相 应 的调 整 、扩边 和改 造 ，其 中 ８ Ｎ １ ５ ０ 、１ ８ ＭＰ ａ的塑 料 合 金 防 腐 蚀 田推广 使用 。新 疆油 田使 用 的非 金属 管道 主要 有 四 水 管 线 采 用 了 Ｄ
中国油气产业用增强热塑性塑料管RTP的发展
我国油气产业用增强热塑性塑料管RTP的发展张玉川北京塑料工业协会2014-4增强热塑性塑料管RTP是一种把热塑性塑料柔韧，抗腐蚀，耐磨损等独特优点和增强材料高强度等特长结合起来的新型管道。
在不少应用领域RTP比传统管道有明显的优势，甚至成为唯一的选择。
随着全球经济的发展和科技的进步，高技术含量高附加价值的RTP在世界各国都在日新月异地发展。
1中国的RTP已经从探索孕育期进入发展增长期我国塑料管业对于增强热塑性塑料管RTP一直很积极，起步也比较早。
多年来经过努力探索，不断发展，已经打开不小的市场。
过去十年可以说是中国RTP 的探索期，孕育期，预期今后十年将是中国RTP的发展期，增长期。
预期进入发展增长期的依据是：一方面，RTP的优异特性逐步被广泛认识，近年我国石油天然气产业对应用RTP很积极，多次组织专题调研，制定了一批相关的标准。
RTP已经越来越多应用于陆地和海上油气田的注水管、集输管等。
石油天然气产业还提出希望能够把RTP应用到‘长输管道’，认为突破后每年将有数万公里的工程量[1]。
同时其他领域的管道用户也在扩大应用RTP，在建筑和市政输水输气工程应用继续扩展的同时，在矿井输水、盐田输卤、军用输油、海底管道，温泉利用等领域RTP 都已经有成功应用的实例。
另一方面，国内通过自主创新，结合引进和借鉴国外技术，积累了不少经验和教训。
目前，各种RTP的生产工艺技术，机械装备，专用材料，和铺设施工的条件都已初步配套，具备了加快发展增长的基础条件。
国内现在已经有一批生产RTP的骨干企业，有了多家制造RTP设备的企业，有了配套的材料企业。
中国作为全球第二大经济体，能源产业无疑是我国最迫切需要发展和最优先投资建设的产业。
目前还依靠大量进口的石油和天然气更是保证我国持续发展和国家安全的基础。
我国油气管网建设任重道远，尤其是油气资源西部很多在沙漠，东部很多在沼泽，海滩和海上。
可以肯定地预计我国石油和天然气产业的RTP应用会有较快增长。
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国外新兴的复合材料和先进制造技术在油田中的应用董 鹃(大庆油田有限责任公司勘探开发研究院,163712)摘 要 在油田生产中,输油管道的腐蚀是有待解决的大问题。
在过去的多年里,油田一直采用金属管道,其造价昂贵,防腐效果又不是很好,所以人们一直在寻求一种造价低,防腐效果更佳的材料来取代它。
复合材料因其重量轻、耐腐蚀、价格低等特点,成为取代金属材料的首选而被广为采用,从而带动了复合材料工业的迅猛发展。
各种性能更高的新型复合材料层出不穷,各种复合材料加工的新技术不断涌现。
本文介绍了国外新兴复合材料和先进制造技术,并分析了它们在油田中的应用和发展。
关键词 复合材料,输油管,防腐蚀Application of New Composites and Advanced ManufacturingTechnology for Oil FieldDong Juan(Exploration and Development Research Institute,Daqing Oil Field Co.Ltd,163712) ABSTRACT Due to the advantages such as high strength,lightweight,corrosion resistance,composites are the first choice to be widel y used to reduce the costs and improve corrosion res istant property of metal pipes in the oil production.This paper briefly in-troduces the new composites and advanced manufacturing technology and analyzes its application and develop ment in oil field in-dustry.KEYWORDS Composites,oil pipe,corros ion resistace1 前 言在油田管道输送中,腐蚀一直是一个有待攻克的难关。
世界各国每年因管道腐蚀造成巨大的经济损失,据专家统计:美国约20亿美元,英国约17亿美元,德国和日本约33亿美元。
人们正在寻找一种新材料来代替传统的防腐保温金属管道,从根本上解决管道腐蚀问题。
复合管道以其强度大、重量轻、耐腐蚀等特点应运而生,在油田广泛采用。
复合管道的发展也与今后油气管道改进息息相关。
尤其是对地处气候恶劣地区的油田,开发和应用高性能的复合材料显得尤为重要。
随着管道工业的迅猛发展,对耐蚀油气管道的要求越来越高,各种新兴的高级复合管道材料和更先进的制造技术层出不穷。
当今世界先进的工业国家,如美国、俄罗斯、加拿大、英国、瑞典、日本等,应用复合管的数量与日俱增,对高性能的复合材料和复合管制造的研究也十分积极和深入。
2 先进复合材料在油田中的应用过去,石油工业一直使用传统的玻璃纤维增强塑料(FRP)。
在相对低温低压腐蚀环境中,FRP因其较低的成本,而成为替代诸如碳钢等传统材料的首选。
而相对于传统的FRP,新兴的先进复合材料除具有重量轻、易加工、绝缘且耐腐蚀的共同特点外,还具有坚固、耐热和导电性好的特性。
先进复合材料(ACM)是现代最引人注目的复合材料。
在AC M开发的最初,应用于国防及航天工业,随着AC M在油田中的应用开发取得了进展, ACM在油田勘探生产中开始大展身手。
现有的三种先进复合材料(聚合物基、金属基和陶瓷基复合材料)中,聚合物基复合材料是其中最有效也是成本最低的一种。
这里着重叙述聚合物基复合材料。
通常,聚合基复合材料中含有高性能热固性或热塑性材料、连续纤维、涂敷钢带、金属单晶纤维或陶瓷粒状填料。
以下是国外新开发的几种ACM管材。
2.1 钢带夹层管(SSL)1997年11月Ameron国际公司推出商业化钢带第2期纤维复合材料No.245 2003年6月F IBERC OMP OS ITES J un.,2003夹层管道技术,标志着ACM技术的重大发展,该技术源于英国火箭和导弹的军工制造。
SSL的主要特点是采用高强度涂敷马氏丁钢带芯,内外层防腐采用玻璃纤维增强环氧树脂。
经过一系列试验表明,SSL管接口处比管壁还要坚固,安装速度快而且简便,操作温度可达99.3℃。
压力等级高。
与其他耐腐蚀管(包括热塑增强管)比较成本相对低,与涂敷FBE的碳钢管相比,SSL管的全部寿命周期费估计可节省约45%。
委内瑞拉石油公司、壳牌公司、巴西国家石油公司、英国阿莫克公司(阿尔及利亚)、沙特Ara mco公司以及在西伯利亚等地,SSL的现场试验及应用均在进行。
2.2 热塑加强管(RTP)AC M的另一个最新发展是1997年Tubesd Aquitaine推出的商业化RTP系统。
由于RTP含有凯夫拉纤维和高性能热塑材料,因此可承受高压。
其特点是采用高强度凯夫拉纤维,内防腐采用高密度聚乙烯衬里,外防腐采用高密度聚乙烯。
RTP的优点是操作压力高,为3～20MPa;操作温度高,为65.5℃;韧性好,便于安装且安装速度快。
RTP的首次现场试验和应用是在阿拉拍。
1997年PDO油田对RTP进行了试验,目前已形成150条总长60km,管径100mm和150mm的输油管线管网。
沙特Aramco公司的首次RPT现场试验也正在进行。
2.3 AC M在海上的应用深海石油勘探,对设施的最轻化要求加速了复合材料在海上应用的进程。
目前,多数海上平台的建造均与FRP材料相关。
特别是墨西哥湾Mars浮式张力腿平台共使用了1.6×104m2的FRP的花格板,消防水和排水系统均使用FRP管材,使平台上部重量减轻了72.6吨。
节约了近300万美元。
Mars 是第一座使用酚醛花格板的张力腿平台,这种材料具有良好的隔热及耐火性能。
AC M在海上609m～1220m的水深范围内被认为是经济的。
在超过1220m水深时在经济技术方面也是可行的。
与钢材相比,ACM具有良好的韧性,与其他大多数材料相比其重要轻30%～50%。
新兴的大多数AC M在海上的应用大致可分为三类:1)大管径、同长度的高压管用作钻井立管、生产立管、钻杆、气流/压井管线、油管、套管;2)张力腿平台上的系缆和可连续卷绕链条束及浮标;3)挠性管或可连续卷绕的高压小管径管作为盘道、速度管柱、毛细管、海底管道清扫管、海底出油管线以及海底控制管线,同时还用于修井作业、斜井测井和完井作业。
在北海挪威城,ACM的应用包括泥浆气分离器的高压容器;在墨西哥湾Ram-Po well张力腿平台与Mar平台一样使用ACM储能器作为生产立管的张力器。
全世界拥有6100座海上平台。
2001年后将有更多的平台处于设计中,未来和张力平台无疑将采用更多的复合材料。
3 国外新技术制造的复合管道在油田中应用 复合管道生产工艺先进、成本低、性能优良、施工费用少且技术易配套,为此深受世界各国的普遍重视,欧、美、德、英、日、俄等国家早在70年代就开始研究复合管生产技术,目前已进入工业化生产,先进的生产工艺,使复合管道具有更好的机械性能、阻热性能、耐酸碱盐等腐蚀性能,以及耐多种油类和有机溶剂的性能。
根据复合结构的特点,复合管道一般可分为金属骨架复合管道和非金属玻璃纤维增强树脂复合管。
金属骨架塑料复合管道由金属骨架层、粘结剂层和塑料制品层组成;而非金属玻纤增强树脂复合管道是由玻璃纤维与热固性树脂(如聚酯、环氧和酚醛树脂)组成。
目前,国外在油田用复合管道结构、生产工艺的设计研究中取得了卓著的成果。
3.1 金属骨架复合管道3.1.1 钢丝骨架塑料复合管近年来,俄罗斯管道设计研究所对油田的管道结构、生产工艺进行了大量的研究,并开发生产出耐高压、耐腐蚀的钢丝骨架塑料复合管。
这种钢丝网骨架塑料复合管是由热塑材料、钢丝网骨架和聚氯乙烯缠绕胶带组成。
热塑材料为高密度聚乙烯或聚丙烯,钢丝网骨架采用碳钢或普通低合金钢制成。
这种钢丝骨架塑料复合管在俄罗斯中部、北部、萨哈林地区、哈萨克思地区的15个采油企业、石油集输等系统进行了大量的应用。
保持17年运行无事故,而钢管在这些地区的应用寿命是3年。
3.1.2 钢丝网骨架混凝土复合管道美国Bekaert混凝土管道公司新近研制出一种钢丝网骨架混凝土复合管。
这种钢丝网骨架混凝土复合管道是由专用设备把钢丝压成波浪型圆圈,并与混凝土料组合而制成,最后黏结上衬里层。
混凝土复合管具有强度高、耐腐蚀、工作寿命长等综合特点,并已在美国排污系统中应用了许多混凝土复合管道,在恶劣的排污环境中发挥重要作用,保证管道稳定运行30～50年之久。
46 纤 维 复 合 材 料2003年3.2 玻璃纤维增强树脂复合管3.2.1 玻璃纤维增强树脂管玻璃纤维增强树脂管主要采用缠绕法制作。
缠绕法是将连续的玻璃纤维粗纱浸渍树脂基体后而不间断地缠绕到相应于成型体内径尺寸的芯模上,然后经过室温固化或加热固化而成型的一种工艺。
这种工艺制取的复合管具有很高的强度。
3.2.2 玻璃纤维增强树脂夹砂管这种复合管的成型工艺流程是:按管壁结构设计要求在完全成防渗内衬层的基础上,依次用连续玻璃纤维缠绕内结构层、树脂砂夹心层和外结构层,然后固化、脱模和加工处理,整个成型过程可在机械缠绕机或计算机控制的纤维缠绕机及相应的附属设备上完成。
这项技术适用于380mm 以上的复合管的制作。
3.3 主要独特优势以上复合管的最大特点是克服了钢管耐压不耐蚀,塑料管耐蚀而不耐压的弱点,并具有强高度、耐温性能好、刚性及尺寸稳定、热膨胀系数小、复合均匀可靠、双面防腐、不结垢、易加工、安装和维修方便等优点,将会逐渐取代目前油田大量应用的内外防腐钢管,以降低管道运行中的成本。
具体表现为:1)机械强度高 通过测试表明,其拉伸、抗弯、抗冲击指标几乎接近A3钢管,如果钢丝网采用低合金钢材,其强度还可提高15%左右,并满足用户在低压、中压条件下选择使用。
2)耐腐蚀老化 复合管道能抵抗酸、碱、盐、未经处理的污水、腐蚀性土壤或众多化学流体的侵蚀。
在一般情况下,钢管使用年限为15年,铸铁管为5～10年,而复合管可使用25～50年。
3)施工方便、效率高、费用低 复合管与金属管相比,施工操作简单,安装费用低,单口连接仅需几分钟,质量可靠,对内外表面不必增加防腐措施,重量比钢管小3～5倍,运输效率高,劳动强度低,一般不需要大型施工机械。
4)应用范围广 复合管适用于民用输水、石油、化工等领域。
5)工程综合效益好 综合效益是指建设投资、安装维修费、使用寿命、节能节钢等多种因素构成的总体成本和长远效益。
如考虑管道和各种功能和使用的长期性,复合管道的综合效益是可取的,特别是管径越大,其成本越低。