石油作為非能源,人們對它的需求量越來越大,在我國陸上石油開采中占有很大比重,海上石油開采量相對較小。海上石油的開采由于環(huán)境因素,開采的成本遠(yuǎn)大于陸上石油開采的成本,然而海洋中又蘊(yùn)藏著大量的油氣資源,目前我國海上油氣田開采已經(jīng)形成規(guī)模,這些開采的油氣田大都是比較大的油田,對于儲(chǔ)量較小的油氣田,由于成本較高,很多都沒有被開采,通常人們稱之為邊際油田,對于邊際油田的也是各國都在研究的課題。
管道運(yùn)輸是油氣運(yùn)輸?shù)闹饕椒ㄖ唬S著海上油、氣田的不斷,管道輸送工藝已被廣泛應(yīng)用于海洋石油工業(yè)。全世界已經(jīng)有超過175000km的海底管線,在墨西哥灣較深的海底管線的達(dá)到了2743m,在挪威較長的海底管線長度達(dá)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、一條海底電纜”,對于海底管線,我國使用的主要還是鋼管,由于鋼管的鋪設(shè)費(fèi)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?qū)⒑9艿某杀窘档?,?huì)對邊際油田的起到很大的作用。
海底管道按流體分類可分為輸油管道、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(jié)構(gòu)分類,可分為單層管加配重層結(jié)構(gòu)、雙層管保溫管結(jié)構(gòu)、單層保溫管加配重層結(jié)構(gòu)、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(yīng)用越來越廣泛,特別是應(yīng)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(fù)合軟管因其在動(dòng)力特性、地形適應(yīng)性、性、安裝等多方面的,越來越多的油田考慮采用軟管來代替鋼管,與傳統(tǒng)的鋼管相比,整體可以降低20%~50%的費(fèi)用。
因軟管結(jié)構(gòu)的性和復(fù)雜性,不能采用傳統(tǒng)的焊接形式進(jìn)行管端連接,而且在復(fù)合軟管運(yùn)行過程中,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)過較長時(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(jié)構(gòu)。本文設(shè)計(jì)了一種適用于軟管結(jié)構(gòu)的接頭形式,在壓力作用下軟管的強(qiáng)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(xiàn)復(fù)合軟管的連接和保護(hù)。
首先,通過傳統(tǒng)的單純外扣方法,復(fù)合軟管接頭與管材本體連接的強(qiáng)度有限,無法復(fù)合軟管在長時(shí)間高壓工作下的性,復(fù)合軟管扣壓部分在高壓下伸長、變形,很容易導(dǎo)致油氣泄漏,甚至接頭的脫落,嚴(yán)重影響油氣運(yùn)輸?shù)?。另外,由于傳統(tǒng)接頭的內(nèi)徑遠(yuǎn)小于管道的正常內(nèi)徑,產(chǎn)生嚴(yán)重的縮徑現(xiàn)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很大的麻煩。
其次,單純的扣壓過程不能為復(fù)合軟管接頭提供足夠的氣密性,復(fù)合軟管中輸送的油氣可能在高壓的作用下通過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(fù)合軟管的金屬增強(qiáng)層,破壞復(fù)合軟管,造成重大損失。
然后,使用聚合物制成的內(nèi)管,在油氣輸送過程中,會(huì)有部分氣體滲出內(nèi)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)過長時(shí)間積累,會(huì)在內(nèi)管和包覆之間形成很大的壓力,破壞軟管的外包覆層,使復(fù)合軟管的金屬增強(qiáng)直接暴露在海水中,在海水腐蝕作用下失去作用,導(dǎo)致復(fù)合軟管被破壞,產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。為了防止?jié)B透氣體聚集形成高壓對軟管造成損壞,需要在復(fù)合軟管接頭處安裝排氣閥,將滲透人金屬增強(qiáng)層的氣體及時(shí)排除。在軟管接頭設(shè)計(jì)了空腔結(jié)構(gòu),便于安裝排氣閥,又設(shè)計(jì)了排氣閥保護(hù)套進(jìn)一步的保護(hù)了排氣閥在施工過程中不被破壞。根據(jù)復(fù)合軟管包覆層的厚度設(shè)計(jì)排氣閥,當(dāng)空腔壓力超過0.8MPa時(shí),排氣閥自動(dòng)打開,釋放部分氣體,降低金屬增強(qiáng)層內(nèi)氣體壓力,當(dāng)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(fù)合軟管內(nèi)部壓力控制在范圍之內(nèi),復(fù)合軟管的運(yùn)行。