CN110177969A - 包括扩散屏障的石油流体输送柔性管道 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于输送石油流出物的管道，所述流出物包含水以及二氧化碳CO2和硫化氢H2S中的至少一种酸性化合物，管道包括至少一个机械增强金属部分(3，5)以及管状聚合物压力护套(2)，所述金属部分(3，5)位于所述压力护套(2)的外侧，扩散屏障(B)位于所述压力护套(2)和所述机械增强金属部分(3，5)之间。根据本发明，所述屏障(B)包括围绕护套(2)缠绕的至少一个金属条带(F)，以提供35％至75％的金属覆盖和插入其中的聚合物材料(P)。
Description
本发明涉及一种在海上石油生产领域使用的用于输送石油流体的柔性管状管道。
本发明针对的柔性管道由不同同轴叠置层的组件形成，并且被称为是非粘结型的，因为这些层相对于彼此具有一定的移动自由度。除此之外，这些柔性管道满足美国石油协会出版的API 17J规范性文件“非粘结的柔性管道的规范(pecification for UnbondedFlexible Pipe)”(第4版，2014年5月)和API 17B“柔性管道实践指南(RecommendedPractice for Flexible Pipe)”(第5版，2014年3月)的建议。柔性管道的组成层具体包括聚合物护套，其通常提供密封性功能；以及增强层，其旨在承受机械力并由条带、金属制成的线、各种不同的带或复合材料制成的成型元件(profiled element)缠绕形成。
这些柔性管道具体用于将油型或气体型烃从位于海床上的海底设备(例如，井口)输送至位于水面的浮式生产平台(floating production unit)。该管道可以部署在很深的深度处，通常部署在超过2000米的深度处，因此它们必须能够承受几百巴的静水压力。此外，它们还必须能够承受所输送烃的非常高的压力，该压力本身也可能是几百巴。
当正在使用柔性管道时，其可能承受高静态和动态载荷，这可能导致疲劳现象。通常在连接海床至水面的上升管的上部观察到最严峻的载荷。这是因为在该区域中，柔性管道经受与管道重量有关的高静态拉伸应力，加上与膨胀和波浪作用下浮式生产平台移动有关的横向弯曲应力和动态拉伸。关于在海床上伸展的柔性管道部分(管线)，所施加的负载基本是静态的。
在海上石油工业中最广泛使用的非粘结型柔性管道通常由内向外包括：内部胎体，其由不锈钢制成的成形条带组成，该成形条带以短间距螺旋缠绕继而彼此互锁，所述内部胎体主要用于防止柔性管道在外部压力的作用下坍塌；由聚合物制成的内部密封护套；由以短螺距螺旋缠绕的互锁形式的至少一根金属丝组成的压力拱，所述压力拱用于承受与内部压力有关的径向力；拉伸防御(armor)层，其由金属丝或复合线以长节间距螺旋缠绕形成，所述拉伸防御层旨在于承受柔性管道受到的纵向力；以及最后的外部密封护套，其旨在于保护增强层免受海水侵蚀。在本专利申请中，“短间距缠绕”理解为表示以绝对值接近90°、实际为70°至90°的螺旋角度缠绕。术语“长间距缠绕”本身表示任意缠绕，缠绕的螺旋角度绝对值小于或等于55°。
在本专利申请中，术语“内部密封护套”和“压力护套”具有相同的意思，并且无区别地使用。
内部胎体可以使得柔性管道具有足够的抗塌陷性以允许其承受高外部压力，特别是当柔性管道浸入很深深度(1000米、甚至2000米或更深)时的静水压力，或在海上作业和安装操作期间持续的外部接触压力。包括内部胎体的柔性管道被称为“粗镗(rough bore)”管道，因为最内部的元件是内部胎体，其由于互锁条带的金属匝之间的绕包间隔(buttspace)而形成粗镗。
压力拱的主要功能是使内部密封护套能够承受由管道输送的石油流体所施加的压力而不会破裂，内部密封护套的外表面靠在压力拱的内面上。压力拱还有助于改善内部胎体的抗塌陷性，特别是因为其限制了内部胎体在流体静压力作用下变形的可能性。
拉伸防御层的主要功能是承受纵向力，特别是当柔性管道由位于水面的铺设船安装在海床上时与柔性管道的簧上重量有关的纵向力。在上升管将位于海床上的装置永久连接到浮在水面上的设备上的情况下，这些与簧上重量相关的纵向力会永久地施加。当管道浸入很深的深度时，在安装和/或使用期间与簧上重量相关的纵向力可达到数百吨。
由柔性管道输送的石油流体包括从一些油田中提取的烃，其可能具有极强的腐蚀性。具有多相烃的情况尤为如此，所述多相烃包含高硫化氢(H2S)分压(通常至少2巴)和/或高二氧化碳(CO2)分压(通常至少5巴)并且另外具有高浓度氯化物(通常为至少50000ppm)。该流体通常是强酸性的(pH＜4.5)。此外，其温度可以超过90℃，甚至130℃。
内部胎体与这些腐蚀性流体直接接触，因此必须由高度抗腐蚀的材料如不锈钢制成。另一方面，压力拱和拉伸防御体通过内部密封护套与这些流体分隔开，并且因此发现在一个腐蚀性明显低于内部胎体环境的环境中，因为只有一些腐蚀性气体可以缓慢扩散通过内部密封护套。因此，压力拱和拉伸防御体可以由碳钢制成，碳钢比用于内部胎体的不锈钢便宜得多。
虽然压力护套(内部密封护套)相对于输送的烃以及其它流体(例如水)密封，但是少量气体可以缓慢扩散通过护套，特别是当温度和压力较高时。该现象主要涉及小尺寸分子，特别是蒸气相中的水，以及二氧化碳(CO2)气体、硫化氢(H2S)气体和甲烷(CH4)气体。因此，当石油流体含有这些气体中的一种或多种时，该气体或这些气体可以扩散通过压力护套并且累积在位于压力护套和外部密封护套之间的环形空间中。这些扩散气体存在于环形空间中可以产生对压力拱和拉伸防御体的金属丝具有腐蚀性的介质。特别是这些迁移和腐蚀机制通过温度和酸性实体的含量得以放大。
通过严格选择所用钢的等级(抗酸钢(sour service steel))和适用于压力拱和拉伸防御体的钢厚度，可以预测腐蚀的影响。已知用于酸性介质(酸性环境(sourservice))的钢等级比购买用于基本中性介质(无硫化氢环境(sweet service))的钢等级更昂贵，并且导致更重的柔性结构，因为在相同的截面处，抗酸钢等级的机械性质比无硫化氢环境钢等级差。
文献EP 844 429提供了将对酸性化合物(H2S和/或CO2)具有化学活性的产品引入由聚合物材料制成的护套，从而不可逆地中和所述酸性化合物的腐蚀作用，从而防止对管道金属部件的腐蚀作用。
其它方案提供使用连续金属护套，其气体渗透性可视为零；然而，这些柔性管道的使用可能非常复杂，并且管道的柔性约束导致复杂的金属类型内衬方案，所述金属类型内衬通常随时间流逝表现出耐受性不足。
文献US 4 903 735是已知的，其描述了在由聚合物制成的护套上缠绕金属带，其带的边缘粘性粘结在一起。然而，在管道在卷轴(reel)上缠绕期间，粘性粘结可能不能保持完整，导致在金属带处泄漏。这是因为在表面的精细制备之后，除了静态构造外，金属与金属的接触不是密封的。
本发明旨在于通过优化扩散屏障层来改进该原理。
本发明的装置
本发明涉及用于输送石油流出物的柔性管道，所述流出物包含水以及二氧化碳CO2和硫化氢H2S中的至少一种酸性化合物，所述管道包括至少一个机械增强金属元件和压力护套，所述金属元件位于所述压力护套的外侧，扩散屏障位于所述抗压护套和所述机械增强金属元件之间，其特征在于，所述扩散屏障包括围绕所述抗压护套缠绕的至少一个金属带，以在所述金属带宽度的35％至75％的距离上提供金属重叠部，并且聚合物材料插入该重叠部。
根据一个实施方式，所述金属带在至少一个面上至少部分覆盖有一层所述聚合物材料。
或者，所述扩散屏障通过所述金属带和所述聚合物材料带形成。
有利的是，所述聚合物材料带的宽度基本等于所述金属带的宽度。
根据一个实施方式，所述金属带由不锈钢制成，由碳钢制成，或者由镍的合金、钛的合金或铝的合金制成。
有利的是，所述扩散屏障的所述聚合物材料是选自以下等级的弹性体或者热塑性聚合物：NBR(丁二烯/丙烯腈共聚物)，CR(聚氯丁二烯，氯丁橡胶)，EPDM(乙烯/丙烯/二烯单体)，CO(聚氯甲基环氧乙烷)，TFE(四氟乙烯)，PU(聚氨酯)，硅酮，PE(聚乙烯)，PA(聚酰胺)或PVDF(聚偏二氟乙烯)。
根据一个实施选项，所述扩散屏障包括以平放(flat)方式缠绕的至少两层金属带，第二层金属带形成所述重叠部。
或者，所述扩散屏障包括以S形式缠绕的至少一层金属带，从而形成所述重叠部。
在替代性形式中，所述扩散屏障包括以“双S”形式缠绕的至少一层金属带，从而形成所述重叠部。
根据一个实施方式，所述扩散屏障的宽度为25mm至150mm。
根据本发明的一个实施方式，所述扩散屏障的所述聚合物材料层的厚度为0.5mm至4mm。
根据一个实施方式，所述扩散屏障的所述金属带的厚度为0.2mm至2mm。
根据一个实施选项，将弹性体层插入所述扩散屏障和所述机械增强金属元件之间。
附图说明
通过阅读以下非限制性实施方式的描述，参考在下文中进行描述的附图，根据本发明的方法的其它特征和优点将变得显而易见。
图1以透视方式图示了根据现有技术的一种柔性管道。
图2a、2b和2c以沿轴向平面的截面方式显示了根据本发明的柔性管道的三个实施方式。
图3以透视方式图示了本发明金属带的一个实施方式。
图4显示了用于本发明扩散屏障有效性的理论评估的几何方案。
图1表示根据现有技术的一种柔性管道。该管道从管道内侧到外侧由如下所述多层组成。柔性管道是非粘结型的，并且符合规范性文件API 17J中规定的规格。
内部胎体(internal carcass)1由以短间距围绕螺旋体缠绕的金属带组成。其旨在于抵抗施加到管道上的外部压力的作用下的塌陷。
内部密封护套2通过挤出聚合物材料而产生，所述聚合物材料通常选自聚烯烃、聚酰胺或氟化聚合物。
由互锁或嵌套的金属丝制成的压力拱3提供了对管道中内部压力的抵抗力。
拉伸防御层4由沿着绝对值为20°至55°的角度螺旋缠绕的金属丝组成。管道有利地包括两个叠置交叉的拉伸防御层4，如图1所示。例如，如果内部拉伸防御层以等于30°的螺旋角度缠绕，则外部拉伸防御层以等于-30°的螺旋角度缠绕。这种角度对称使得可以使管道在扭转时平衡，从而减小其在拉力作用下旋转的趋势。
当两个叠置交叉的拉伸防御层4以基本上等于55°的螺旋角度缠绕时，可以任选地省略压力拱3，因为55°的螺旋角赋予拉伸防御层4对内部压力的良好抵抗力。
由聚合物制成的外部密封护套5形成了管道的外部保护。
图1所示的管道是粗镗型的，也就是说，移动通过管道的流体与内部胎体1接触。
或者，管道可以是滑膛(smooth bore)型的。在该情况下，图1所示的管道不包括内部胎体1。聚合物护套2与流动通过管道的流体直接接触。
具体实施方式
本发明的柔性管道包括至少一个压力护套以及至少一个机械增强金属元件。在本专利申请中，术语“机械增强金属元件”是指压力护套周围的柔性管道的任意金属层，其功能是承受管道所经受的机械力。因此，由金属防御丝产生的各拉伸防御层来构成机械增强金属元件。此外，金属压力拱本身也构成机械增强金属元件。此外，本发明的柔性管道可以有利地包括参考图1所述的柔性管道的其它层中至少一个，特别是内部胎体、外部密封护套和/或其它另外的层。优选地，本发明的柔性管道是非粘结型的，并且符合规范性文件API17J中规定的规格。
根据本发明，通过在压力护套上设置扩散屏障来限制机械加强金属元件内的水酸度(aqueous acidity)，以限制所述压力护套相对于酸性气体的相对渗透性的后果。扩散屏障位于压力护套和机械增强元件之间。
根据本发明，扩散屏障包括围绕压力护套缠绕以提供金属重叠部的至少一个金属带。金属重叠部是指金属带F一缠绕匝叠置在前一匝上：金属条带的两个连续缠绕匝重叠。根据本发明的扩散屏障的基本原理是基于几种材料之间的组合的相互作用，各材料具有特定的功能。由于金属材料几乎彻底气密(例如不锈钢)而使用金属材料(即，金属带)，并且由于聚合物的柔性和有限的渗透性而使用聚合物。术语“聚合物”应当理解为是指热塑性聚合物和弹性体。在密封之后，在重叠部中存在聚合物使得可以对密封性(金属/聚合物密封性)进行更好地控制。
有利的是，扩散屏障可以直接形成在柔性管道压力护套的外表面上。为此目的，金属层缠绕在压力护套上，以便于在柔性管道中保持一定柔性，并且具有足够宽的重叠部，以形成一部分扩散表面的掩模(并因此降低向环形部的流速)。所产生的曲折部具有增加扩散路径长度并因此降低流速的作用。该曲折部的空白空间填充有聚合物材料，该聚合物材料优选是弱渗透性的。
有利地，金属带F以绝对值大于55°、优选大于70°的螺旋角度缠绕。
根据本发明的第一实施方式，扩散屏障可以包括在金属带的至少一个面上至少部分地覆盖有聚合物的金属带(也称为金属条带)。因此，聚合物直接附着于金属带。至少部分覆盖有聚合物的该金属带用术语“多层带”(优选双层或三层)表示。以此方式，组合可以采用多层带的形式，例如，其可以在制造过程中以围绕柔性管道的压力护套重叠的方式螺旋缠绕。该实施方式可以有助于柔性管道的制造。
可以设想多种生产技术，以在聚合物和金属带之间提供预定的粘着：
-粘性粘结(仅用于某些聚合物/弹性体)。该方案具有相对便宜的优点。
-“粘附(adherization)”；该技术由在钢条带上直接使用聚合物/弹性体构成。粘着是化学和物理的，其确保较好的耐受性和耐久性。
根据本发明的第二实施方式，扩散屏障可以包括不同的金属条带和不同的聚合物带。这两个带不能组合(其在添加到抗压聚合物护套之前彼此不粘附或并未粘性粘结)。聚合物带至少设置在金属带重叠部的区域中。有利的是，聚合物带的宽度基本等于金属带的宽度。因此，所述带可以同时进行设置并以这种方式帮助制造柔性管道。或者，可以独立地缠绕这两种带(具有或不具有基本相等的宽度)。优选地，可以通过制造期间的铺设拉力和使用中的内部压力在各带之间提供足够的粘附(不存在相对移动)。
根据本发明，产生通过金属带F的缠绕而提供的金属重叠部，以使得重叠距离(沿着柔性管道的垂直方向)为金属带宽度的35％至75％，以产生扩散屏障的性质。因此，金属带的设置是通过金属带之前在金属带宽度的35％至75％的距离上缠绕所产生的。可以按照金属带宽度的函数选择重叠程度。高于75％，则扩散屏障的厚度太厚(需要四层金属带)。有利的是，为了提高扩散屏障性质，金属重叠距离大于金属带宽度的40％，以使得掩模尽可能大。优选地，为了优化该扩散屏障性质，金属重叠距离为金属带宽度的45％至55％。这是因为约50％的重叠程度接近使扩散屏障性质最大化的最佳值。
可以设想用于生产扩散屏障的多个实施方式。在这些实施方式中，可以提到以平放方式重叠、S重叠和“双S”重叠(对于该重叠，金属条带形成由两个弯曲部分分开的三个基本平坦的水平面)。图2a至图2c图示显示了沿柔性管道的截面，并且非限制性地显示了根据本发明的扩散屏障的实施方式的这些实例。在这些附图中，与图1所示的现有技术的柔性管道的元件类似的元件采用相同的附图标记。
金属内部胎体1设置在管道中央。该金属内部胎体1覆盖有压力护套2。将扩散屏障B设置在该压力护套2上。在该扩散屏障B中，金属条带F缠绕有插入金属带重叠部之间的聚合物材料P。由聚合物制成的外部密封护套5、金属压力拱3、金属拉伸防御层4设置在扩散屏障B的外侧。附图标记T表示填充有聚合物材料的曲折部长度或重叠部长度。
例如，该缠绕以具有纵向重叠部的两个叠置层(金属条带和聚合物)的形式制成平面(图2a)。两个层具有基本相等的宽度。对于该实施方式，重叠部基本等于50％。
根据图2b，也可以产生具有纵向重叠部的S设置。对于该构造，一部分金属带F与压力护套2直接重叠，并且另一部分与另一个的金属条带F缠绕物重叠。对于该实施方式，重叠部基本等于50％。
根据图2c的实施方式，缠绕根据“双S”形状进行；该实施方式涉及超过带宽度50％的金属重叠部。以此方式，金属带是叠置的。对于该实施方式，重叠部基本等于66％。
图2a、图2b和2c所示的管道是粗镗型的，也就是说，移动通过管道的流体与内部胎体1接触。
或者，管道可以是滑膛型的。在该情况下，图2a、2b和2c分别显示的管道都不包括内部胎体1。聚合物护套2与流动通过管道的流体直接接触。
在密封之后，在曲折部中存在聚合物使得可以优化扩散屏障B的密封性(金属/聚合物密封性)。对此，金属带F优选以一定程度的张力设置，以便在柔性管道的所有使用条件下(无论生产中还是停工时)提供不同层之间的接触以及与压力护套2的接触。在使用中，柔性管道内部的压力甚至更有助于提供层的约束。
围绕压力护套2的扩散屏障B以不同的方式制造。优选地，其可以通过在至少一个面上至少部分覆盖有聚合物P层的金属条带F的螺旋缠绕来制造，也就是说通过缠绕多层带来制造。
金属带可以呈现出不同的几何形状。图3示意性地和非限制性地显示了在护套2上缠绕金属带F。金属带F覆盖有聚合物(未显示)。
因此，曲折部的最终几何形状取决于设置的形式(平放、S、双S或其它)以及金属层的几何形状。
根据本发明的一个替代性实施方式，可以设想由裸(未涂覆)的金属带制造扩散屏障的方法。将第一层金属带(钢制条带)缠绕在柔性管道上，并将聚合物直接挤出在金属条带上，然后以充分重叠的方式通过添加钢制条带的第二根带来形成扩散屏障以形成曲折部，并且在弹性体的情况下，可以在设置金属带后进行交联。该实施方式在制造中更难控制，但具有能够生产连续弹性体或聚合物护套的优点，而每个金属带之间没有空间，所述金属带完全嵌入聚合物中。
根据本发明的一个实施方式，扩散屏障的金属带的厚度可以为0.2至2mm。该厚度范围使得可以正确地提供阻挡酸性气体扩散的屏障功能，并且可以用相对低功率的机器(例如编带机)进行设置。此外，该厚度可以限制柔性管道的重量和成本。
根据本发明的一个实施方式，扩散屏障的聚合物层(与金属带粘性粘结或未与金属带粘性粘结)的厚度可以为0.5至4mm。可以根据聚合物层的宽度选择该厚度。特别是，可以选择聚合物层的厚度/宽度比率以保证扩散屏障的曲折部。该聚合物厚度可以提供与曲折部相关的效果(扩散屏障的作用)，同时保证密封性。
有利的是，扩散屏障的金属带宽度为25mm至150mm。因此，可以使用用于生产柔性管道其它层的现有生产手段。
通过众多理论构造的成品元件的研究，可以确定扩散屏障的主要几何和物理参数对渗透性下降的影响：金属层的宽度、曲折部的厚度、其长度、其位置、其渗透性、两个连续带之间的空间等的影响。在大部分情况下，根据构造和使用的材料，渗透性降低高达10至106倍。最佳构造的选择常常是折衷方案，其至少考虑：柔性管道的使用模式、压力和温度条件、柔性管道的尺寸、柔性管道的机械性能和成本。
根据图4的方案，从理论扩散屏障几何形状开始进行第一次计算。考虑厚度为4mm的聚合物基质，其中嵌入长度为L的不可渗透的金属带，所述金属带被厚度e_T的聚合物分开。在该情况下，重叠部是约50％。气体通过该组合的流速Q与没有金属板的相同厚度的聚合物中相同气体的流速Q0进行比较。比率Q/Q0表示该组合的渗透性的降低倍数，并且可以直接量化该组合的屏障效果。该比率越小，渗透性下降越多，屏障效果越大。对于该几何形状进行的计算使得可以根据条带的宽度和曲折部的厚度确定相对于给定的重叠程度，屏障性质的变化。还可以改变重叠程度，而其它条件相同，通过计算已经显示出约50％的重叠程度接近使屏障性质最大化的最佳值。然而，考虑到其它机械、制造或成本限制，可以考虑对于石油的灵活(flexible)应用，25mm至约150mm的金属带宽度L是合适的，并且重叠部可以为35％至75％，优选大于40％，虽然优选50％是最佳折衷方案。
计算的主要结果涉及扩散屏障的设置，所述扩散屏障包括多个双材料带(根据本发明第一实施方式涂覆有聚合物的金属带)，并且宽度为100mm，以平放方式或S形设置在由聚合物(聚酰胺，PA)制成的厚度5mm的压力护套上。与这些组合有关的流速Q的计算与由聚合物(PA)制成的具有相同总厚度(并且没有根据本发明的扩散屏障)的压力护套中的流速Q0进行比较，即，所研究屏障的厚度为7mm或9mm。例如，本发明的扩散屏障的流速是相同总厚度的PA(在该情况下为7mm)的1/40，所述扩散屏障包括在5mm PA(聚合物)的压力护套上的两层1mm形式的以平放方式配置的HNBR(氢化丙烯腈/丁二烯橡胶)和不锈钢。
可以从计算中推导出多项信息：
-从屏障的角度来看，在其它方面都是相同的情况下，平放设置似乎比S形的设置更有效；
-在其它方面都是相同的情况下，设置四个1毫米的条带似乎比设置两个2毫米的条带更有效；
-填充曲折部的材料的性质对流速的减小倍数有显著影响。如果用PA(热塑体)代替HNBR(弹性体)，则减少倍数从22变为165。在计算中，PA的渗透性是HNBR的1/14。
综合计算表明选择存在于曲折部中的材料很重要。该材料应具有尽可能低的渗透性，同时能够在各疲劳循环中显著地弹性变形。这就是材料优选选自弹性体的原因。另外，选择聚合物材料的一个标准可以是其与聚合物护套材料的相容性。
这是因为柔性管道的反复弯曲优选不会在金属带中产生显著的变形，特别是在柔性管道用作上升管并且因此经受多次弯曲循环的情况下尤为如此。变形应保持小于0.2％、优选0.1％，从而不会使金属可塑，因而大幅缩短其寿命。在一些情况中，金属带可以通过“滑动”来适应柔性管道的弯曲而不会变形或几乎不会变形。然后选择足够厚的带以具有足够的刚性。滑动可以是真正的滑动，但是这可能产生磨损并且需要润滑，或者由柔性中间层容纳，该柔性中间层由能够被剪切而不会在金属带或基材中产生显著力的聚合物材料组成。该功能通过将插入由金属带的缠绕提供的金属重叠部中的聚合物材料来实现。
此外，可以设想将弹性体层插入压力护套和金属带之间，以防止两个元件之间直接滑动。在其它情况下，如果金属带由超弹性类的金属材料形成，则该“滑动”受到限制，甚至可以防止。
优选地，聚合物材料还可以承受两个金属带之间的开口和闭合，这将在弹性体中产生显著的局部变形。
机械计算可以限定金属带和弹性体的最佳厚度以及两个带之间的空隙。其还可以指导弹性体的选择。
目标应用优选在用于输送所生产石油流出物的管道(管线和上升管)上进行。管道上所考虑的负载是：
-制造和安装中的负载，其特征是高曲率、低接触压力、环境温度(-15℃至+50℃)、少量弯曲循环(数千)。
-生产中的负载。其受限于高接触压力、高温，并且接触压力和温度随时间变化小。
在将应用扩展到上升管的情况下，可以考虑相对于上升管的特定生产中的动态负载，其可以是低曲率、高接触压力、温度、大量弯曲循环(数百万)。
存在于曲折部中的聚合物材料可以具有以下准确特征：
-渗透性；
-在气体和水的溶解性作用下膨胀；
-机械性质(硬度、弹性变形、疲劳、蠕变)；
-在存在于环形部中的化合物的存在下的耐久性。
确定这些特征的方法基本上是非常常规的：对不同气体和液体的渗透性测试，在代表性气氛中老化，机械测试(拉伸、压缩，蠕变、疲劳、硬度等)。
应该记住，扩散屏障的聚合物可以是弹性体或热塑性聚合物。例如，多个类别的弹性体的渗透性表征显示出产品(美国科暮公司(The Chemours Company))和Butyl产品包含在最不可渗透的等级中，因此适用于根据本发明的扩散屏障。发现渗透性随着硬度的增加而降低。因此，在渗透性(尽可能低的)和机械性能(足够的剪切柔韧性，疲劳强度)之间肯定存在折衷。这些材料的价格也可以是选择的一个因素。可提及的可以是：HNBR 80或90Shore、AFLAS 80(美国密封设计公司(Seal and design)，USA)，Viton 75或80(美国科暮公司)，HYPALON 60(美国杜邦公司)，Butyl 60Shore，Coflon(法国德希尼布公司(Technip))。
此外，扩散屏障的聚合物材料可以选自以下等级：NBR(丁二烯/丙烯腈共聚物)，CR(聚氯丁二烯，氯丁橡胶)，EPDM(乙烯/丙烯/二烯单体)，CO(聚氯甲基环氧乙烷)，TFE(四氟乙烯)，PU(聚氨酯)，硅酮，PE(聚乙烯)，PA(聚酰胺)或PVDF(聚偏二氟乙烯)。
根据本发明第一实施方式的实例，因为弹性体良好的剪切机械性质，用于生产通常经受静态和动态应力的柔性上升管的扩散屏障的聚合物材料可以选自弹性体。
根据本发明第二实施方式，用于生产在海床上延伸的通常经受静态应力的柔性管道(“管线”)的扩散屏障的聚合物材料可以选自聚酰胺，所述聚酰胺更硬，使得可以限制滑动，并且更便宜。
金属条带(扩散屏障的金属带)的规格可以考虑环形介质的腐蚀性，并且使用不锈钢可能并不够。研究了许多金属材料(不锈钢和镍/钛/铝合金等)的耐腐蚀性，并且可以按操作条件的函数从如下选择所确定的要使用的最佳钢等级：不锈钢、碳钢、双相钢(Duplex)、超级双相钢(Super-Duplex)、蒙乃尔合金(Monel)、(美国特种金属公司(Special Metals Corporation))，哈斯特合金或等同物。有利的是，金属带可以由具有良好耐腐蚀性特征的低碳钢制成。这是因为该类型钢的腐蚀以一般腐蚀的形式存在，通常比某些钢中所形成的点腐蚀更慢。
Claims (13)
1.一种用于输送石油流出物的柔性管道，所述流出物包含水以及二氧化碳CO2和硫化氢H2S中的至少一种酸性化合物，所述管道包括至少一个机械增强金属元件(3，5)和压力护套(2)，所述金属元件(3，5)位于所述压力护套(2)的外侧，扩散屏障(B)位于所述抗压护套(2)和所述机械增强金属元件(3，5)之间，其特征在于，所述扩散屏障(B)包括围绕所述抗压护套(2)缠绕的至少一个金属带(F)，以在所述金属带(F)宽度的35％至75％的距离上提供金属重叠部，并且聚合物材料(P)插入该重叠部。
2.如权利要求1所述的管道，其中，所述金属带(F)在至少一个面上至少部分覆盖有一层所述聚合物材料(P)。
3.如权利要求1所述的管道，其中，所述扩散屏障(B)由所述金属带(F)和所述聚合物材料(P)带形成。
4.如权利要求3所述的管道，其中，所述聚合物材料(P)带的宽度基本等于所述金属带(F)的宽度。
5.如前述权利要求中任一项所述的管道，其中，所述金属带(F)由不锈钢制成，由碳钢制成，或者由镍的合金、钛的合金或铝的合金的合金制成。
6.如前述权利要求中任一项所述的管道，其中，所述扩散屏障(B)的所述聚合物材料(P)是选自以下等级的弹性体或者热塑性聚合物：NBR(丁二烯/丙烯腈共聚物)，CR(聚氯丁二烯，氯丁橡胶)，EPDM(乙烯/丙烯/二烯单体)，CO(聚氯甲基环氧乙烷)，TFE(四氟乙烯)，PU(聚氨酯)，硅酮，PE(聚乙烯)，PA(聚酰胺)或PVDF(聚偏二氟乙烯)。
7.如前述权利要求中任一项所述的管道，其中，所述扩散屏障(B)包括以平放方式缠绕的至少两层金属带(F)，第二层金属带(F)形成所述重叠部。
8.如权利要求1-6中任一项所述的管道，其中，所述扩散屏障(B)包括以S形式缠绕的至少一层金属带(F)，从而形成所述重叠部。
9.如权利要求1-6中任一项所述的管道，其中，所述扩散屏障(B)包括以“双S”形式缠绕的至少一层金属带(F)，从而形成所述重叠部。
10.如前述权利要求中任一项所述的管道，其中，所述扩散屏障(B)的宽度为25mm至150mm。
11.如前述权利要求中任一项所述的管道，其中，所述扩散屏障的所述聚合物材料(P)层的厚度为0.5mm至4mm。
12.如前述权利要求中任一项所述的管道，其中，所述扩散屏障(B)的所述金属带(F)的厚度为0.2mm至2mm。
13.如前述权利要求中任一项所述的管道，其中，将弹性体层插入所述扩散屏障(B)和所述机械增强金属元件(3，5)之间。
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