[发明专利]由双套管管段制成的隔热加热管道及此管道的铺设方法

说明书

技术领域

本发明的技术领域涉及到碳氢化合物运输管道的加热方式，即保持碳氢化合物的温度。 

背景技术

众所周知，碳氢化合物的运输管道，即通常所说的管线可通过不同方法加热。安装在水下的管道，多采用电加热方式，以避免碳氢化合物内形成固体阻塞物，又称堵塞物。电加热方式可将管内温度保持在20或20摄氏度以上。在海底油井典型压力条件(几十到几百巴)下，管道内部会在20摄氏度时出现汽水合物，如果液体内含有固化温度较高的石蜡时，温度甚至超过30、40度，甚至60摄氏度。 

电加热方式可通过多种途径实现。通过在管壁上制造涡流，可制造出磁场来加热管道。专利EP-0441814对该方法有详细阐述。专利EP-0441814方法的缺点之一是：需要第二套套管，从而影响保温效果(液体管与海底环境之间的热交换系数“U”低于2甚至1W/(m2.K))。第二套套管使用碳钢制成，形成了一层电磁屏，妨碍了对第一层内套管形成的主管进行加热。 

另外一种方式如专利US-3293407所述：直接向金属壁内注入电流。但管道内通了电的管壁对于进入管道作业的操作人员来说危险重重。而且，一旦管线周围发生漏电现象，将导致管道的腐蚀和提前老化。 

专利EP-1461559则阐述了使用焦耳效应通过电热电缆来加热双层壁的管道。双层壁管道及绝缘装置的配合使用使得热交换降低到上述水平(“U”低于2甚至1W/(m2.K))，而且当电源在通常的3到50W/m2时，可加热 更长的管道。 

不过，EP1461559里提到的双壁管道必须使用卷管技术。当安装的管道直径小，且长度适中，在已安装就位的容器的承受范围之内时，该技术十分具有优势。 

该铺设技术原本是用来铺设很短的管道，最多铺几十公里，而且管道的弯曲硬度与已安装就位的容器的卷绕及拉直系统的变形能力相兼容。形成碳氢化合物管道的塑形弯曲力矩，实际上与其厚度和直径的平方的乘积成正比。 

双壁管道与耐热材料的结合使用在紧密性和含能性方面优势明显，因为除了提高保温性能外，还可通过使用小口径管的电线均匀加热。 

当卷起的管道被拉直后，空置的容器必须回到端点装载另外一卷管道。装载了新的卷起管道的容器必须回到铺设点，恢复已经铺设的那部分管道，以便在拉直新管道前做好衔接。 

对于重要的间距，S或J形铺设技术更适用，或仅仅适用于大口径管道。该铺设技术用于组装已安装就位的容器的短直段管道，例如12到71米，以便构造长度合适的管道。组装时，即可水平铺设(S形铺设)，也可垂直铺设(J形铺设)。 

专利EP1461559提到的管道加热方法的另外一个缺陷是双壁管内定位在确定部位的加热回路一旦发生故障，故障点以下所有管道的加热完全罢工。 

发明内容

本发明的目的旨在克服以前工艺的一个或多个缺陷，以S或J形的铺设方式安装管段，并优化管道的保温及加热。目标是碳氢化合物运输管道的管 段用于海底环境，上述管段由至少包括一个有内部和外部套管的双层套管，双层套管放置在环形空间内，环形空间包括保温绝缘材料。其特点为：上述的管段包括至少一个加热回路，该回路布置在上述环形空间内；连接基座固定在外部套管上，并与连在外部电源电缆相连的插座相连接；连接基座靠近与环形空间通信的入口段；加热回路由连接基座供电；连接基座形成闭合的加热电回路用来加热管段。 

实际上，最重要的是将S或J形铺设技术用于运输管道，并结合耐电加热和出色的保温性能，因为近海的电力耗损的减少可大大提高利用率。 

本发明的特色之一是：闭合密封的环形空间。该空间在预先设定的压力水平内工作，可优化保温性能。 

其优势是，施加在环形空间上的压力，如上所述，是预先设定的优化值，其压力水平低于大气压。 

本发明的特点之一是：加热回路包括电加热线路，该线路独立于外部套管和内部套管。 

这种形状使得近海部分通过与内部管道焊接而连接在一起。管段的外部套管并未焊接在一起，可通过安装加强绝缘套筒的方式加强弯曲强度并加固焊缝周围的保温层。 

本发明的另外一个特征是：布置在环形空间内部的加热回路，该加热回路的电源与管段外部的电源并联。这样一来，管段内部和外部的电缆即可区分开来。 

本发明的另外一个特征是：加热回路里包括一个加热闭合电路，该闭合电路仅用于焦耳效应的加热，并由外部电缆单相供电。 

本发明的另外一个特征是：加热回路里包括三个加热三角回路，或首尾 相连的回路，并由外部电缆三相供电。