[发明专利]一种海底夹层管道及其专用相变微胶囊

说明书

本发明公开了一种海底夹层管道及其专用相变微胶囊。该相变微胶囊由芯材和包裹所述芯材的壳材组成；所述芯材为相变材料；所述壳材为麦芽糊精、海藻胶、环氧树脂和聚丙烯腈中的任一种。本发明将相变材料及纤维增强复合材料应用于海底油气输送管道，在油气开采过程中从管道内输油气吸热，在关井或停输过程中向管道内介质放热，利用开采油气热量进行管道自保温，节约能源；可以保证海底管道满足耐压、轻质便于安装、保温、抗疲劳的要求，形成可靠性高、成本低的海底油气输运解决方案。本发明海底夹层管道结构简单，力学性能好、保温效果突出、安全性高，是一种用于连接水下井口及海上采油平台的新型回接管道。

技术领域

本发明涉及一种海底夹层管道及其专用相变微胶囊，属于海底油气输送管道领域。

背景技术

目前，深海油气代表了当今世界石油开发的一大趋势，深海管道长距离输送中以蜡结晶及水合物生成为代表的流动保障问题日益凸显。

保温技术的分类很多，根据有无电源可以分为被动保温技术和主动加热技术，主动加热方式分为热流体加热和电加热，例如：平台电加热、集肤效应伴热和直接电加热等；被动保温技术主要是指对管道的结构和材料进行优化设计从而达到更好的保温效果，例如聚丙烯复合保温体系、不发泡聚氨酯复合保温体系、钢套钢保温体系和单层管保温体系等。针对流动保障问题所应用的海底管道保温技术虽然已得到发展，但是由于被动保温方式安全可靠性低、主动保温方式成本投入大，其效果均不能满足深远海油气长距离输运的流动保障要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种海底夹层管道及其专用相变微胶囊，该海底夹层管道利用相变微胶囊中的高分子相变材料使得管道内油气温度始终保持在蜡结晶及水合物形成的临界温度以上，从而根本解决其流动保障问题。

本发明提供的一种相变微胶囊，它由芯材和包裹所述芯材的壳材组成；所述芯材为相变材料；所述壳材为麦芽糊精、海藻胶、环氧树脂和聚丙烯腈中的任一种。

上述的相变微胶囊中，所述相变材料可为下述1)-4)中的任一种：

1)高分子类相变材料；

2)相变温度为25～45℃(如38～41℃)的高分子类相变材料；

3)聚乙二醇和高密度聚乙烯中的任一种；

4)分子量为2000～4000(如2000)的聚乙二醇和高密度聚乙烯中的任一种。

上述的相变微胶囊中，所述聚丙烯腈的分子量可为30000～80000，如50000。

上述的相变微胶囊中，考虑到相变微胶囊的直径、体积和相变材料的相变，所述相变材料的质量可为所述相变微胶囊的质量的42％～55％，具体可为50％。

上述的相变微胶囊中，所述相变微胶囊的直径小于0.8mm，具体可为142μm，密度可为110～130kg/m³，具体可为110kg/m³，储能密度高、热稳定性好。

本发明进一步提供了上述相变微胶囊的制备方法，包括如下步骤：将所述壳材包覆在所述芯材的表面，即可得到所述相变微胶囊。

上述的制备方法中，所述方法具体可包括如下步骤：

(1)在分散相和连续相的混合液中加入乳化剂，搅拌乳化，得到乳化液；所述分散相由所述芯材和所述壳材组成；所述连续相为水或有机溶剂；

(2)搅拌所述乳化液进行所述包覆，得到所述相变微胶囊；

步骤(1)中，所述分散相与所述连续相的质量比可为20％～30％：1，具体可为25％：1。

所述分散相中，所述芯材和所述壳材的质量比可为1：0.8～1.2。