石油作為非能源,人們對它的需求量越來(lái)越大,在我國陸上石油開(kāi)采中占有很大比重,海上石油開(kāi)采量相對較小。海上石油的開(kāi)采由于環(huán)境因素,開(kāi)采的成本遠大于陸上石油開(kāi)采的成本,然而海洋中又蘊藏著(zhù)大量的油氣資源,目前我國海上油氣田開(kāi)采已經(jīng)形成規模,這些開(kāi)采的油氣田大都是比較大的油田,對于儲量較小的油氣田,由于成本較高,很多都沒(méi)有被開(kāi)采,通常人們稱(chēng)之為邊際油田,對于邊際油田的也是各國都在研究的課題。
管道運輸是油氣運輸的主要方法之一,隨著(zhù)海上油、氣田的不斷,管道輸送工藝已被廣泛應用于海洋石油工業(yè)。全世界已經(jīng)有超過(guò)175000km的海底管線(xiàn),在墨西哥灣較深的海底管線(xiàn)的達到了2743m,在挪威較長(cháng)的海底管線(xiàn)長(cháng)度達到了120km。中海油為邊際油田曾提出“三一”模式,即“一個(gè)平臺、一條海底管線(xiàn)、一條海底電纜”,對于海底管線(xiàn),我國使用的主要還是鋼管,由于鋼管的鋪設費用較高,因此海管的成本在油氣田中也占了的比重,如果能夠將海管的成本降低,會(huì )對邊際油田的起到很大的作用。
海底管道按流體分類(lèi)可分為輸油管道、輸氣管道、油氣混輸管道、油水混輸管道、油氣水混輸管道、輸水管道;按結構分類(lèi),可分為單層管加配重層結構、雙層管保溫管結構、單層保溫管加配重層結構、柔性軟管圖。海洋軟管的使用可以追溯到1968年,NKT公司建造了一條4寸海洋用軟管,用于兩個(gè)海島之間的淡水輸送。隨后的時(shí)間在油氣田中,軟管在海底管道和立管中應用越來(lái)越廣泛,特別是應用在深水浮式平臺中作為柔性立管和海底油氣輸送管道中。復合軟管因其在動(dòng)力特性、地形適應性、性、安裝等多方面的,越來(lái)越多的油田考慮采用軟管來(lái)代替鋼管,與傳統的鋼管相比,整體可以降低20%~50%的費用。
因軟管結構的性和復雜性,不能采用傳統的焊接形式進(jìn)行管端連接,而且在復合軟管運行過(guò)程中,輸送介質(zhì)中會(huì )有氣體滲透到金屬愷裝層,如果這部分氣體不能順利排出,經(jīng)過(guò)較長(cháng)時(shí)間的累積,會(huì )在金屬愷裝層中產(chǎn)生較高的壓力,破壞軟管結構。本文設計了一種適用于軟管結構的接頭形式,在壓力作用下軟管的強度和密封性,同時(shí)能夠釋放金屬愷裝層中累積的滲透氣體,成功實(shí)現復合軟管的連接和保護。
首先,通過(guò)傳統的單純外扣方法,復合軟管接頭與管材本體連接的強度有限,無(wú)法復合軟管在長(cháng)時(shí)間高壓工作下的性,復合軟管扣壓部分在高壓下伸長(cháng)、變形,很容易導致油氣泄漏,甚至接頭的脫落,嚴重影響油氣運輸的。另外,由于傳統接頭的內徑遠小于管道的正常內徑,產(chǎn)生嚴重的縮徑現象,影響管道的油氣輸送量,而且為通球清掃等日常操作帶來(lái)很大的麻煩。
其次,單純的扣壓過(guò)程不能為復合軟管接頭提供足夠的氣密性,復合軟管中輸送的油氣可能在高壓的作用下通過(guò)接頭與軟管之間的進(jìn)人接頭前端的空腔,進(jìn)而進(jìn)人復合軟管的金屬增強層,破壞復合軟管,造成重大損失。
然后,使用聚合物制成的內管,在油氣輸送過(guò)程中,會(huì )有部分氣體滲出內管,滲透氣體通常為CH4、H2S和CO2。雖然氣體滲透速度很小,但如果不能及時(shí)排出,經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間積累,會(huì )在內管和包覆之間形成很大的壓力,破壞軟管的外包覆層,使復合軟管的金屬增強直接暴露在海水中,在海水腐蝕作用下失去作用,導致復合軟管被破壞,產(chǎn)生嚴重的后果。為了防止滲透氣體聚集形成高壓對軟管造成損壞,需要在復合軟管接頭處安裝排氣閥,將滲透人金屬增強層的氣體及時(shí)排除。在軟管接頭設計了空腔結構,便于安裝排氣閥,又設計了排氣閥保護套進(jìn)一步的保護了排氣閥在施工過(guò)程中不被破壞。根據復合軟管包覆層的厚度設計排氣閥,當空腔壓力超過(guò)0.8MPa時(shí),排氣閥自動(dòng)打開(kāi),釋放部分氣體,降低金屬增強層內氣體壓力,當空腔壓力低于0.4MPa時(shí),排氣閥自動(dòng)關(guān)閉,了空腔的密封性,防止海水滲入。了復合軟管內部壓力控制在范圍之內,復合軟管的運行。