[发明专利]一种耐高温、耐高压增强热塑性复合管及其生产装置

说明书

技术领域

本发明涉及增强热塑性复合管技术领域，尤其涉及一种适用于油气田、高压注水管及高压潜油管的柔性增强热塑性复合管及其生产装置。

背景技术

油气田的开采要克服井下（2000～4000m）注水、井下抽油等难题，因而对管道的特性提出了很高的要求，应用于油气田的管道必须耐高温耐高压。目前用于油气田的管道一般采用钢管或玻璃钢管，但是钢管重量大、易腐蚀、使用寿命短；而玻璃钢管抗蠕变性能差，维修难度大、报废后难以再利用，易造成环境污染。此外，这两种管材的连续长度仅为6～9m，用于井下2000～4000m的深度，需要大量的连接管件，这对于实际生产过程是不利的。而单纯的塑料管对温度非常敏感，可承受的压力也大大下降。为解决上述难题，增强热塑性塑料管（RTP）得以推广和应用，该管材既能够承受较高工作压力，同时还保持了聚乙烯管道一定的柔韧性，适宜于应用在石油及天然气开采、高压长距离输送天然气以及各种需要较高压力输送介质的管线领域。

目前，现有技术增强热塑性塑料管其增强材料主要有芳纶纤维、聚酯纤维、钢丝、钢带等。但芳纶纤维价格高；聚酯纤维尽管降低了成本，但性能不佳；以钢丝、钢带作为增强材料，虽然比传统的钢管及铸铁管质量轻、耐腐蚀、使用寿命长，但不能盘卷供应、使用压力不够高。

此外，从目前实际应用情况来看，RTP管已在陆上油气田，如大庆油田、长庆油田、塔里木油田等使用或试用，主要用于输水管线、注醇管线，以及油气的集输管线等；而井下的连续管由于在现场油气井工艺操作方面往往达不到相应的技术指标，因此井下高温高压连续管的开发目前只是一个开始，是井下油气田及高温高压应用领域急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以承受高温、高压的增强热塑性复合管，使得管道能适应复杂的油气田环境，以及作为高压注水管及高压潜油管等使用。本发明的另一目的在于提供上述增强热塑性复合管的生产装置，以实现几千米连续管道的生产和盘卷供应。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种耐高温、耐高压增强热塑性复合管，由内向外依次包括内管、增强层、外管；所述内管和增强层之间设置有内绝热层，所述增强层和外管之间设置有外绝热层。

本发明复合管在中间增强层的内外均敷设了绝热层，使得管道具有保温隔热的性能，同时，内绝热层/外绝热层还能够使增强层处于稳定的环境中，不致影响增强层的使用性能。

为有效防止管道输送流体的热量散失，本发明所述内绝热层、外绝热层采用中空陶瓷微珠/中空玻璃微珠与塑料混合组成的绝热材料，所述中空陶瓷微珠/中空玻璃微珠占绝热材料的30～60wt%。为不影响管道的柔性，所述内绝热层/外绝热层的厚度为2～10mm。

进一步地，本发明所述增强层至少为二层、且呈紧密缠绕排列；所述增强层间还设置有呈螺旋状缠绕的纵向增强带，即在增强层间呈间隙地缠绕增强材料而形成螺旋状纵向增强带。增强热塑性复合管，通过紧密缠绕排列在内管上而呈直线状缠绕的增强层，增强了管道的拉伸强度和承压能力。在此基础上，通过纵向增强带的敷设，进一步提高了管道产品纵向拉伸强度的同时，也使得弯曲半径变小并受力均匀。本发明所述纵向增强带与内管轴向之间的角度为0～60°，优选0～15°，以获得高指标的纵向拉伸强度。

上述方案中，本发明所述二层增强层与一层纵向增强带呈间隔设置，即纵向增强带每隔二层增强层进行缠绕敷设，也可以在多层增强层之间敷设。

为进一步增加管道的承压能力，本发明所述增强层采用玻璃纤维预浸带；根据耐温指标性能的不同，所述内管采用耐热聚乙烯PERT、聚酰胺PA、聚偏氟乙烯PVDF，所述外管采用聚乙烯PE、交联聚乙烯PEX、耐热聚乙烯PERT、聚酰胺PA、聚偏氟乙烯PVDF。

本发明的另一目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的上述耐高温、耐高压增强热塑性复合管的生产装置，包括依次串联设置的包含有内绝热层挤出机的内管设备装置、缠绕机组、包含有外绝热层挤出机的外管设备装置；所述内绝热层挤出机、外绝热层挤出机均以独立式/共挤式设置。

进一步地，所述缠绕机组由一个或一个以上缠绕设备单元串联形成；所述每个缠绕设备单元包括依次串联设置的至少一个增强层缠绕机、纵向增强带敷设缠绕机、至少一个增强层缠绕机。通过在原有增强层缠绕的基础上，增加纵向增强带敷设缠绕机，实现纵向增强带在增强层层间的敷设。