[发明专利]包含含聚丙烯嵌段共聚物的护套的水下管道

说明书

本发明涉及一种水下管道、其制备方法以及其用于运输烃的用途，该水下管道包含在可与烃接触的内部聚合物密封护套周围的金属增强层，其特征在于该内部聚合物密封护套包含聚丙烯嵌段共聚物或者聚丙烯嵌段共聚物的混合物，其中所述聚丙烯嵌段共聚物或者所述混合物具有大于0.900g/cm³的密度以及在230℃下在2.16kg的质量下测量的小于10g/10min的熔体指数。这种护套可被用于在高温下与烃接触。

技术领域

本发明涉及用于在深层水中运输烃的水下管道。

这些管道可能在高于100巴或者甚至最高达1000巴的高压下以及在高于130℃或者甚至为170℃的高温下被使用长的时间周期，例如若干年，典型地为20年。

背景技术

用于在深层水中运输烃的水下管道包含在内部聚合物密封护套周围的金属增强层，烃在该内部聚合物密封护套中流动。

内部聚合物密封护套的构成材料必须是化学上稳定的并且能够机械抵抗所运输的流体及其性能(组成、温度以及压力)。这些材料必须结合延展性、耐候性(通常至少20年的管道寿命)以及对热和压力的机械抗性的性能。这些材料必须特别是对于构成所运输的流体的化合物是化学上惰性的。典型地，所运输的烃包含原油、水以及加压气体，例如通常在100ppm量级的浓度的硫化氢(H₂S)，通常在1巴至100巴的压力下的二氧化碳(CO₂)以及通常在1巴至几百巴的压力下的甲烷(CH₄)。有机酸可例如为苯甲酸、甲酸和/或乙酸。这些酸增加了原油的酸值(例如在0.1至8之间的TAN)。该酸值可导致某些聚合物如聚酰胺的过早降解。

水下管道可为柔性的或者刚性的。刚性的水下管道的内部聚合物密封护套通常基于聚乙烯。

各种聚合物材料被用在用于水下柔性管道的内部聚合物密封护套中，例如：

-用于低温应用(典型地低于80℃)的聚乙烯，尤其是高密度聚乙烯，

-聚酰胺(PA)，特别是聚酰胺11。与聚乙烯相比，聚酰胺具有当其被加压时并且在温度下良好的抗起泡性，以及当其与石油流体接触时低溶胀的倾向。聚酰胺通常在高压以及温度优选地保持低于90℃、或者甚至对于可升高至最高达110℃的温度的运输烃的条件下使用。

另一方面，聚酰胺的缺点之一在于它倾向于在水(经常在原油的开采中含有的水)存在下发生水解(化学老化)。当经受温度(110℃及其以上量级)以及低pH值(pH低于7)时水解是快速的。另一个缺点在于它的购买成本，其显著地高于聚乙烯的购买成本。

-聚偏1,1-二氟乙烯(PVDF)具有非常良好的化学惰性。PVDF护套可承受高运行压力以及最高达130℃至150℃的温度。

聚偏1,1-二氟乙烯的主要缺点在于它的价格远高于聚乙烯或者聚酰胺的价格。

此外，一些PVDF对空化作用是敏感的，这限制了其作为柔性管道的护套的使用。在柔性管道中内压的作用下，相对柔性的聚合物护套抵靠压力拱的内表面被挤压。没有被增强层局部支撑的聚合物护套的部分(例如与间隙相对的部分)在压力的作用下变形。聚合物护套在增强层的间隙中的这种变形现象被称作蠕变或者聚合物护套的挤出。在这些条件下，这些变形可以是在聚合物护套上出现空化作用的起因。空化作用是指在响应机械应力(变形)的物质中微真空的出现和/或生长。该现象可与材料的应力致白有关或者无关。这些空化作用可最终导致裂纹的出现以及聚合物护套密封性的损失。

在API RP 17B(2008)的第6.2.2节中总结了在未束缚的柔性管道中热塑性材料的使用。

寻求开发更加便宜的替代的内部聚合物密封护套，其性能相容于它们与高温烃接触的用途(低溶胀，对空化作用的低敏感性，良好的机械抗性，尤其是蠕变抗性……，对烃成分良好的化学耐受性)。