CN103115202A - 油田用多层柔性复合管及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明旨在提供一种陆地及海上油气等工业领域介质输送的经济化解决方案。管道整体为管状结构，管道的中间层为分别由网状钢丝编织结构和柔性螺旋缠绕带结构组成，这种结构可以提供管道轴向的抗拉能力、环向的抗外压能力和内部的承压能力。管道外层为管状保护层，用来保护管体不受外界环境的力学损伤和腐蚀。不同的应用场合下，外保护层的内部和外部还需要添加热绝缘层或配重层。

Description

油田用多层柔性复合管及其制备方法

技术领域

 本发明涉及一种用于陆地或海洋油气及其它特殊介质输送的柔性复合管道。

背景技术

本发明旨在提供一种陆地及海上油气等工业领域介质输送的经济化解决方案。管道包含介质输送层，结构层和外保护层；管道的结构层金属丝编织层，金属带或纤维带缠绕层。内层为高分子材料层，用于介质的输送，最外层保护管道本身不受环境的损伤和腐蚀。结构层中，金属丝编织层和螺旋缠绕层共同作用为管道添加不同的功能的同时，确保此结构具有一定的经济性。管道可用于输送腐蚀性介质，在陆地和海上油气田领域具有较长的使用寿命，并且管道在使用期内可以反复安装、清洗、利用。

发明内容

本发明旨在提供一种陆地及海上油气等工业领域介质输送的经济化解决方案。设计一种柔性油气输送管道，管道包含多层结构，功能分别为介质输送，力学结构和外保护层，其中力学结构层由网状编织结构和螺旋缠绕结构提供管道轴向和环向的力学性能。

网状编织结构由细金属丝或纤维丝编织而成，编织层与管道轴向成20度到80度的夹角，整体覆盖面积约为40%～95%；螺旋缠绕结构为柔性带缠绕，与管道成30度到70度的夹角，整体覆盖面积约为50%～95%；螺旋缠绕层由角度相同正反方向缠绕组成，为管道整体提供扭矩平衡，高压设计管道需要重复使用编织结构或螺旋缠绕结构，对于温度有要求的管线可以设计添加热绝缘层，热绝缘层一般覆盖在外保护层内侧或外侧；在陆地中应用，柔性带可以采用轻质的纤维材料；如在海洋中应用，管道根据设计添加配重层，配重层可以是金属或其它材料。

具体实施方式

所述柔性管道包含多层管状结构，编织结构和螺旋缠绕结构，下面将从内至外描述管道主要结构。

图1中，内层管（A层）编织增强层（B层）覆盖，B层由多跟细金属丝编织而成，编织层（B层）与管道轴向形成20度到80度的夹角。B层覆盖A层的管体面积约为40%～95%，B层赋予管道轴向抗拉及环向的抗压能力。

图2中，B层外侧覆盖一层管状结构层C，A层B层C层整体粘合在一起，粘合层具有抗海水压溃的能力。

图3中，螺旋缠绕增强层（D层）为通过缠绕设备将柔性带缠绕与管道轴向形成30度到70度的夹角，这层螺旋层赋予管道轴向及环向的抗拉压能力，螺旋缠绕层的层数取决于柔性带的宽度及被覆盖的面积情况，D层覆盖里层管体面积约为50%～95%。

图4中，第二螺旋增强层（E层）与D层的缠绕方向相反，与D层相同，E层同样赋予管道轴向及环向的抗拉压能力，E层与D层的缠绕角度相同，方向相反，螺旋缠绕方式与D层相同，同D层协同实现管体的扭矩平衡。

在应用最外保护层（F层）之前，E层外面会缠绕覆盖一层聚酯带，防止软质外保护层材料填充增强层之间的间隙。图5中，外保护层（F层）可以保护管体免受外界环境的损伤和腐蚀。

对于高压设计的管道，D层可以采用双层结构，D层的第二层覆盖第一层的间隙见图6，与D层相同，E层也可以采用双层结构，E层的第二层覆盖第一层的间隙，见图7。D层与E层的双层结构同样形成一个扭矩平衡的增强层，对于编织结构B同样可以采用多层设计用于高压管道。

对于超高压管道设计，可以重复添加B层+D层（单层或双层）+E层（单层或双层）以满足管道的抗高压设计。

按照设计可以添加热绝缘层，热绝缘层可以添加在外保护层的内侧和外侧，如果在内侧，可以取消聚酯带层，将外保护层挤压在热绝缘层上。

按照需求B层可以作为电加热层，可以在两层的B层中间添加绝缘层形成电气屏障。

如果在陆地应用，D层和E层可以采用轻质高强的纤维带缠绕，如果在海上应用，D层和E层可以采用金属带缠绕，如需在海上应用，为保证管道稳定性，可以添加配重层，配重层可以采用金属或其它材质。

设计变化

以下是针对现有专利产品的所做的变化

a: 材质的变化

螺旋缠绕层材质可以是金属条（包括钢带及合金，铝，铜及其合金），也可以是复合材料或纤维材料或纤维增强复合物，编织结构的材质是金属丝（包括钢及合金，铝，铜及其合金），也可以是复合材料或纤维材料或纤维增强复合物。

b: A层，B层和C层之间可以是不粘合的，C层可以由带条层代替挤出层。

c: 管道结构的变化

B层，D层和E层的随意组合，是本发明区别于现有发明的变化，B层可以在D层/E层的里面，也可以在D层/E层的外面。

本发明设计简单设计包含A层，B层和C层，或是A层，D层，E层和F层；特殊的设计需要包含A层、B层、C层、D层、E层和F层。

中等压力的管道设计可以包含A层，多层B层，C层；或A层，多层B层，C层D层E层和F层。高压管道的设计可以是A层加B层D层E层F层的随意组合。

螺旋缠绕层外面的高分子材料层可以特殊设计，C层可以被去掉或被另外的增强层或聚酯带层替换。

热绝缘层可以使任意一种泡沫材料，可以采用人工或机器缠绕上去。

d: 柔性带横切面形状的变化

柔性带横切面通常是长方形或其它任何的形状，丝线的横切面通常是圆形或其它任何的形状。

e: 每层覆盖区域的变化

特殊的覆盖区域大概在60%～95%之间，实际的覆盖区域可能达到40%～150%。

f: 外保护层的变化

外保护层可以完全是挤出层F或包带层。

Claims (10)

1.管状内层（A层），为介质提供纵向输送通道，编织层（B层），由一些细钢丝或其它材质丝线编织而成，覆盖在A层上面，高分子材料层（C层），由挤出机挤出将A层，B层融合在一起，第一层柔性螺旋缠绕层（D层），为单层或双层，缠绕在C层外面，第一层缠绕形式为柔性带之间可以留有缝隙或交叠覆盖，第二层柔性螺旋缠绕层（E层）为单层或双层，反向缠绕在D层外面，第二层的缠绕形式为柔性带之间可以留有缝隙或交叠覆盖，与第一层柔性螺旋缠绕方式相同；聚酯带层缠绕在螺旋缠绕层之外，最外层(F层)管状层包裹在聚酯带层之外，可以是挤出层或包裹层。

2.对于高压管道的设计，采用多层的B 层+ 多层D 层（单层或双层）+多层E 层（单层或者双层）来提高管道强度，另外的B层由细钢丝或其它材质的丝线编织而成，与原有的B层完全相同，这道工序可以被重复多次；增加螺旋缠绕层时，第三层柔性螺旋增强层（D 层，单层或者是双层）被螺旋缠绕在第二个螺旋增强层的外面，跟第二个螺旋增强层缠绕的方向正好相反，第三层需要缠绕在第二层带子留下的缝隙上见；第四个柔性螺旋增强层（E 层，单层或者双层）被反向缠绕在第三个增强层外面，第四层需要覆盖第三层上面的菱形缝隙。

3.聚酯带层根据管道轴向方向按照大角度缠绕在增强层外侧，聚酯带层可以重叠缠绕，不需要留有缝隙。

4.热绝缘层可以被包裹在保护层（F层）之外；根据需求，可以添加配重层以确保稳定性的要求。

5.生产中从管道一端到另一端来实现权利要求1到权利要求4的管道要求。

6.特殊设计的柔性管，制造方法包含如下：管道外面的编织层或者螺旋增强层，可以被重复多次，C 层外面的D 层，即第一个螺旋增强层，包裹的方式为，钢带之间留有一小条缝隙，或者交叠覆盖，包裹在第一个螺旋增强层外面的第二层螺旋增强层（E 层，单层或者双层）跟第一个螺旋增强层的缠绕方向正好相反，包裹的方式为，钢带之间留有一小条缝隙，或者交叠覆盖。

7.额外的增强层D层 和E 层包裹在第二个螺旋增强层外面的第三个螺旋增强层跟第二个螺旋增强层的缠绕方向正好相反，缠绕方式为带子之间留有一小条缝隙，或者交叠覆盖，包裹在第三个螺旋增强层外面的第四个螺旋增强层跟第三个螺旋增强层的缠绕方向正好相反，缠绕方式为带子之间留有一小条缝隙，或者交叠覆盖。

8.可选聚酯带层，在最外层的螺旋缠绕层外侧缠绕，采用较大的角度，不需要留有缝隙。

9.热绝缘层可以被应用在外保护层的里面或外面。

10.生产中从管道一端到另一端来实现权利要求6到权利要求9的管道要求。

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