[发明专利]基于聚酰胺的组合物在用于输送原油或天然气的柔性管中的用途以及使用该组合物的柔性管

说明书

本发明涉及基于聚酰胺的组合物在制造用于输送石油或天然气的柔性 管中的用途，更具体地说，本发明涉及基于聚酰胺的组合物在制造用于开采 海底(offshore)石油或天然气矿床的柔性管中的用途。

本发明还涉及用于输送石油或天然气的柔性管，该管包含至少一个由上 述基于聚酰胺的组合物得到的层。

对位于海底的石油储藏的开采使得所用材料经历极端的条件，对于连接 钻井平台周围的各种设备并输送所开采的碳氢化合物的管来说更是如此，所 述碳氢化合物通常在高温(约135℃)和高压(例如700巴)下输送。

因此，在各装置的操作期间遇到所用材料的耐机械性、耐热性和耐化学 性的严重问题。具体地说，该管必须对热油、天然气、水以及这些物质中的 至少两种的混合物在可延续至20年的期间内具有耐受性。

通常，这些管包含由卷绕成螺旋状的挤压成型金属条(例如连结 (interlocked)的条)形成的可渗透金属内层。这种赋予管形状的金属内层一般 通过挤出而覆盖有用于赋予不渗透性的聚合物层。还可以围绕该不渗透性聚 合物层设置其它保护和/或加强层，例如金属纤维和橡胶的层。

对于低于40℃的操作温度，所述聚合物为HDPE(高密度聚乙烯)。对于 40℃～90℃的温度，使用聚酰胺，且对于高于90℃的温度，使用PVDF(聚偏 二氟乙烯)。

考虑到PVDF的高成本，并且尽管PVDF意味着比推荐值高的温度，但 聚合物的选择已经集中在例如PA-11和PA-12的聚酰胺上，聚酰胺因它们良 好的热性能、它们的耐化学性(尤其是耐溶剂性)、它们对不利气候和辐射的 耐受性、它们对气体和液体的不渗透性以及它们的电绝缘性质而众所周知。

目前这些聚酰胺已经用来制造用于输送从位于海底和岸上的石油储藏 中开采的碳氢化合物的管，然而，它们具有老化过快的缺陷。

为克服该缺陷并从而改善这些基于聚酰胺的管的抗老化性，本申请人的 文献US2003/0220449提出了这样的组合物，该组合物包含：

-70～96重量％的至少一种聚酰胺，所述聚酰胺选自PA-11、PA-12、得 自具有6～12个碳原子的脂族二胺与具有9～12个碳原子的脂族二酸的缩合的 脂族聚酰胺、和具有超过90％的PA-11单元或超过90％的PA-12单元的共聚 酰胺PA-11/12；

-4～10％的增塑剂；和

-0～25％的选自丁腈橡胶(NBR)和氢化丁腈橡胶(H-NBR)的弹性体，

增塑剂的量与弹性体的量的总和为4～30％。

与仅基于聚酰胺和增塑剂的在先的组合物相比，在文献US2003/0220449 所描述的组合物中使用NBR或H-NBR型弹性体具有若干优点。

具体地说，引入这些弹性体中的任一种都可以显著提高包含该层的柔性 管的抗老化性，当限制增塑剂的重量含量时更是如此。

然而，NBR和H-NBR弹性体是昂贵的。尽管增塑剂的量显著下降，但 NBR和H-NBR弹性体价格昂贵这一经济因素不可避免地对含有这样的弹性 体的组合物的总体成本具有影响。

此外，这些NBR和H-NBR弹性体以球或片的形式出售。因此，为了制 备组合物，该外形使得需要进行预备步骤，所述预备步骤在于使这些球或片 转化为更合适的形式(例如通过研磨)，以使它们经历后续的配混步骤(特别是 使用挤出机的配混步骤)。

因此，这些弹性体的使用对制备热塑性组合物的方法施加了额外的限 制，这需要额外的装置和至少一个额外的转化步骤。这种改变还进一步提高 了由NBR或H-NBR原材料产生的现有成本。

因此，本发明涉及基于聚酰胺的组合物在制造用于输送石油或天然气 (特别是用于在海底油田中输送石油或天然气)的柔性管中的用途，该组合物 不仅具有至少与使用文献US2003/0220449中所述组合物所获得的优点相同 的优点(特别是对现有技术柔性管的抗老化性的改善)，而且还克服了至少一 个上述经济缺陷，即，选择成本较低的原材料和/或不需要额外的、不可避免 地昂贵的工业加工步骤。

根据本发明，通过使用下述组合物来制造用于输送石油或天然气的柔性 管(特别是制造用于开采海底石油或天然气矿床的柔性管)，从而实现了该目 的，所述组合物包含：