[发明专利]聚芳基醚酮/全氟聚合物组合物制成的挠性管

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2009.9.19提交的美国临时申请61/098,291的优先权，其全部内容出于所有目的通过引用结合在此。

发明领域

本发明涉及一种新式挠性管，该挠性管包括由一种特殊的聚合物组合物制成的至少一个层。

发明背景

许多因素诸如政治因素以及油价已经促进了在深海石油勘探上高达3000m的深度增长。新技术诸如浮式生产储油和卸油(FPSO)平台以及水下采油井已经能够有效地进行深水海上勘探。该技术必需使用挠性立管、支应线、控制管缆、以及其他挠性管。从设计系统的观点看，挠性管提供可移动性和挠性。挠性管适合于从海洋和水下井的底部至海平面的浮式平台来回运输化学加工品(process chemicals)。它们的长度可以是从大约1500m至大约3000m长度的范围。挠性管还适合于输送除原油之外的其他流体，包括烃类液体和气体，如天然气。事实上，挠性管可以实际上对在任何环境下输送任何流体有用，包括当有待输送的流体和/或所输送至的环境具有化学侵蚀性时。

挠性是挠性管的区别性特征。典型的8”内径挠性管应当希望弯曲到约2m或甚至更小的半径。该挠性对于浮式开采系统而言，以及还有对于安装在难以应对的海床条件下的出油管线而言是特别重要的；挠性使之进一步有可能将该管缠绕在卷轴上或在圆盘传送器中用于有效和快速的输送和安装。然而，挠性管还必须足够坚固以承受得住由波浪、液流、以及潮汐连同严苛的压力以及急剧的温度波动所传递的应力。

挠性管一般是由以模块式的构造安排的几个层构成，即这些管层中至少一些是彼此独立的；所希望的是所有管层都是彼此独立的。此类独立的、不粘合的层在某一程度上能够相对于彼此移动以便允许该管弯曲。它们还具有另外的优点，即它们可以适合于其目的来进行制造并且独立地进行调整以最好地满足领域发展的要求。

挠性管一般包括耐腐蚀钢丝作为主要的惯用组成部分。钢丝一般是螺旋缠绕的，以便给予该结构其耐高压性和优异的弯曲特征，因此提供挠性和优越的动态行为。所希望的是缠绕的钢丝是通过中间聚合物磨耗层彼此绝缘的。

精确地，聚合物层是挠性管的其他惯用的主要组成部分。除它们的可能的作为抗磨损护套的高度有益的用途之外，聚合物层还作为防漏阻挡层有用。挠性管的最外层可以有利地由一个聚合物防漏阻挡层构成，该阻挡层防止外部环境介质(诸如，当进行海上钻井时的海水)渗入挠性管结构内部。在相反侧，挠性管的最内层也可以有利地由一个聚合物防漏阻挡层构成，该阻挡层防止输送流体(如原油或天然气，例如当进行海上钻井时)移向挠性管的更外的一层或多层。

非常适合于海上勘探的现有技术挠性管设计描述于由美国石油学会(API)出版的标准化文件中，并且尤其是文件API 17J以及API RP 17B。这种类型的管包括彼此独立的顺序的多个层，包括一方面成型的线丝和/或带子的螺旋缠绕体，以及另一方面包括至少一个由一种聚合物材料制成的护套。然而，金属层的作用是承接机械力(内部和外部的力均包括)，聚合物护套的作用是提供内部或外部密封。不同层在某一程度上能够相对于彼此移动以便允许该管弯曲。对此类管而言存在不同的结构，然而，它们总体上都具有旨在承接径向力的一个多层组件(称作压力拱形)以及旨在承接轴向力的一个多层组件。定位在朝向管内部的压力拱形总体上是由短间距螺旋缠绕的成型的线丝构成，而旨在承接轴向力的这些层(定位在朝向管外部)总体上由以长间距螺旋缠绕的铠装线丝的一对交叉帘布层构成。此外，为防止这些铠装帘布层中的至少两个直接互相接触(这将导致它们过早磨损)，置入一个相对薄的塑料中间层。装备有抗磨损层的挠性管描述于US 5,730,188(授予Wellstream，Inc.)和WO 2006/120320(授予Technip France)，这两个专利标题的全部内容都通过引用结合在此。读者可以参考US’188的图1，其中聚合物层14和16被用作挠性管的抗磨损护套；该同一管还包括聚合物层12，该聚合物层起包覆性流体阻挡层的作用。读者还可以参考Technip的PCT申请的图1：一个挠性管，其设计相当接近于Wellstream的设计，包括抗磨损塑料层22和24，连同一个压力护套8以及一个覆盖层10，压力护套8和覆盖层10还可能由聚合物制成。

不论在挠性管多层组件中这些聚合物层的位置和作用是如何，它们需要满足多种严苛的要求，包括高抗压强度、高耐热性、在高温下的水解稳定性、对缠绕而言的韧性以及延展性、环境应力致裂耐受性以及耐磨性。