CN116717725B - 一种海面输油管路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海面输油管路，它是由油轮围栏管、油轮尾管段、右侧漂浮主管段、漂浮变径管、左侧漂浮主管段和端部增强漂浮管依次连接而成。本专利的海面输油管路中的漂浮主管的外形采用了外径渐变设计，解决了漂浮软管出现应力集中的问题，并且还延缓了微动疲劳及断裂失效等问题；本专利输油管路中串接了漂浮变径管，对油液起到增压增速的作用，以提高抵抗海浪扰流的能力；本专利的管路结构中增设了缓冲层，实现了橡胶的柔性和刚性钢丝的缓冲过渡，延长了管路的使用寿命；本专利采用了双耐油层的防护设计，当第一耐油层破裂时，第二耐油层能有效暂缓油液的外泄，为顺利完成输油作业挣取了时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种输油管路，具体是涉及一种海面输油管路。
背景技术
据不完全统计，海洋中已探明有1350亿吨石油，140万亿立方天然气。我国也拥有丰富的海洋资源。探明的石油估计为240亿吨左右，天然气资源量估计为14万亿立方。随着我国海洋油气勘探及开采进一步加大，未来会有更多的石油和天然气来自海上石油终端。海上石油终端（offshore terminal），指油轮系泊、停泊（DP定位作业）、货物转运的停靠处。包括常见的海上石油终端分为固定终端、单点系泊系统、多浮筒系泊系统、转塔系泊系统4种。穿梭油轮是专门为海上终端到沿岸炼厂往返而设计的专用油轮，但是因为其装货及动力系统复杂，造价是传统油轮数倍，且对操作人员资质要求高。因此，利用现有油轮承运海上终端石油产品依然是国内大部分液货运输企业的优先选择。
海上油轮的液货装卸作业离开漂浮输油软管，常年漂浮于海面上，极易受到风、浪、流等环境载荷的作用下，会出现应力集中、微动疲劳及断裂失效等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种的海面输油管路。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种海面输油管路，它是由油轮围栏管、油轮尾管段、右侧漂浮主管段、漂浮变径管、左侧漂浮主管段和端部增强漂浮管依次连接而成，所述油轮围栏管包括油管本体、左减振层、右减振层和耐磨层，所述的左减振层和右减振层分别包裹在油管本体上且靠近其两端的管体圆周面上，所述的耐磨层包裹在左减振层和右减振层的表面；所述右侧漂浮主管段和左侧漂浮主管段的结构相同，都是由多个漂浮主管串接而成，所述漂浮主管包括主管本体、浮体和耐腐蚀层，所述的浮体包裹在主管本体的圆周面上，所述的耐腐蚀层包裹在浮体的表面，所述浮体的直径，从主管本体的进油端到出油端由大逐渐变小；所述漂浮变径管包括变径管本体、等径浮体和耐腐蚀橡胶层，所述的等径浮体包裹在变径管本体的圆周面上，所述的耐腐蚀橡胶层包裹在等径浮体的表面，从变径管本体的进油端到出油端，所述变径管本体的内径由大变小，所述等径浮体是指浮体上各段的外径大小相同；所述端部增强漂浮管是在靠近管本体一端的管本体圆周面上包裹有增强浮体，在增强浮体的表面包裹有耐腐耐磨胶层。
进一步地，所述漂浮主管的浮体、端部增强漂浮管的增强浮体、漂浮变径管的等径浮体，均采用的是闭孔PE泡沫；所述闭孔PE泡沫的拉伸强度为450KPa，撕裂强度为20N/cm，压缩强度为40KPa，吸水性为0.002G/cm2。采用上述的闭孔PE泡沫能保证和橡胶同等的硫化条件下变形较小。
进一步地，所述油轮围栏管的左减振层、右减振层的材质为海绵。在油输送的过程中，管路易产生振动，左减振层和右减振层的增设具有很强的减振效果，在油轮围栏管的中部管外径较小，有利于油管绕过油轮围栏时向下弯曲，使油轮尾管段能很好的贴在船壁上。
进一步地，所述漂浮主管的耐腐蚀层、所述端部增强漂浮管的耐腐耐磨胶层、所述漂浮变径管的耐腐蚀橡胶层以及油轮围栏管的耐磨层，其材质均采用的是氯丁橡胶。海水中含有无机盐、微生物等，并且海上紫外线极强，所以在如此复杂的环境中需要良好的耐海水和耐候性，一般采用氯丁橡胶，氯丁橡胶的氯原子直接与双键连接，两者发生共轭作用，使得双键和氯活性都下降，反应性降低，耐老化性更好。
进一步地，所述油轮围栏管的油管本体、所述漂浮主管的主管本体、所述漂浮变径管的变径管本体、所述端部增强漂浮管的管本体以及油轮尾管段的油管本体的管体结构，从内到外依次是由第一耐油层、缓冲层、第一增强层、橡胶填充层、第一耐候外胶层、第二耐油层、第二增强层和第二耐候外胶层，其中，在所述的橡胶填充层中设有螺旋钢丝。
进一步地，所述第一耐油层和第二耐油层的材质均采用改性丁腈橡胶。丁腈中含有丙烯腈极性基团，丙烯腈含量为40%，实现了原油、液化天然气油气两用的输送，胶料按照ISO1817 进行检测，在40℃ 50pphm的50%异辛烷+50%甲苯溶液中中浸泡48h,体积溶胀率为29%，远远高于标准规定的不得大于60%；在23℃的正戊烷溶液中浸泡7天，质量增长5%，远远小于BS EN1762规范标准的＜10%。其他性能均高于标准要求。
进一步地，所述缓冲层选用的是特种涤纶网格布，所述特种涤纶网格布的性能指标如下：经向强力为2900N/5cm，纬向强力为1900N/5cm，经向断裂伸长率为29%，纬向断裂伸长率为45%，粘合力为305N/inch，含水率为0.9%。特种涤纶网格布的强度大，伸长小。特种涤纶网格布在使用前先进行擦胶处理，因涤纶线的耐疲劳性能好，强度高，可以实现橡胶的柔性和刚性钢丝的缓冲过渡，同时还可以有效的控制橡胶的变形。
进一步地，所述第一增强层和第二增强层均是由聚酯帘子线绕制而成。第一增强层和第二增强层主要是管路的承压层，其主要性能特点是强度高，伸长小，弯曲性能好。
进一步地，所述聚酯帘子线是由多股聚酯单线合并加捻而成，其性能参数如下：规格结构为1000D3；线径为1.1mm；断裂强度为320N；断裂伸长率为20%；幅宽为91cm。
进一步地，所述螺旋钢丝的直径为15mm，抗拉强度为1000MPa，伸长率为12%。
本发明的有益效果在于：
1、本专利的海面输油管路中的漂浮主管的外形采用了外径渐变设计，当海浪冲击基于仿生学而设计的变径漂浮软管节时，一部分海水会沿着漂浮软管节的管外面轴向流动，大大缓冲和分散了海浪的冲击力，减少和降低了漂浮软管的扰动，解决了漂浮软管出现应力集中的问题，并且还延缓了微动疲劳及断裂失效等问题；
2、本专利在漂浮软管中段的最大扰动处串接漂浮变径管，油液在漂浮软管中流动，流经漂浮变径管的过程中，油液被增压并从漂浮变径管的出口加速流出，以提高抵抗海浪扰流的能力；
3、本专利的管路结构中增设了缓冲层，实现了橡胶的柔性和刚性钢丝的缓冲过渡，可以有效的控制橡胶的变形，从而延长管路的使用寿命；
4、本专利中的所述油轮围栏管，将减振层设在油轮围栏管的两端，不仅具有极佳的减振效果，而且还有助于油轮围栏管中部的变形弯曲；
5、本专利中的耐腐蚀层、耐腐耐磨胶层、耐腐蚀橡胶层以及油轮围栏管的耐磨层，其材质均采用的是氯丁橡胶。海水中含有无机盐、微生物等，并且海上紫外线极强，所以在如此复杂的环境中需要良好的耐海水和耐候性，一般采用氯丁橡胶，氯丁橡胶的氯原子直接与双键连接，两者发生共轭作用，使得双键和氯活性都下降，反应性降低，耐老化性更好；
6、本专利海面输油管路的管本体采用了双耐油层的防护设计，当第一耐油层破裂时，第二耐油层能有效暂缓油液的外泄，为顺利完成输油作业挣取了时间。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图：
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1所示漂浮主管的结构示意图；
图3为图1所示油轮围栏管的结构示意图；
图4为图1所示漂浮变径管的结构示意图；
图5为图1所示端部增强漂浮管的结构示意图；
图6为本发明管路中各个管路本体的结构示意图。
图中：1、漂浮主管；2、油轮围栏管；3、油轮尾管段；4、右侧漂浮主管段；5、漂浮变径管；6、左侧漂浮主管段；7、端部增强漂浮管；8、主管本体；9、浮体；10、耐腐蚀层；11、油管本体；12、左减振层；13、右减振层；14、耐磨层；15、变径管本体；16、等径浮体；17、耐腐蚀橡胶层；18、管本体；19、增强浮体；20、耐腐耐磨胶层；21、第一耐油层；22、缓冲层；23、第一增强层；24、橡胶填充层；25、第一耐候外胶层；26、第二耐油层；27、第二增强层；28、第二耐候外胶层；29、螺旋钢丝；30、油轮；31、采油平台。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上表面”、“下表面”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“正转”、“反转”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，一种海面输油管路，它是由油轮围栏管2、油轮尾管段3、右侧漂浮主管段4、漂浮变径管5、左侧漂浮主管段6和端部增强漂浮管7依次连接而成，其中油轮围栏管2与油轮30上的进油端口连接，端部增强漂浮管7与海上的采油平台31连接；所述右侧漂浮主管段4和左侧漂浮主管段6的结构相同，都是由多个漂浮主管1串接而成。
如图2所示，所述漂浮主管1包括主管本体8、浮体9和耐腐蚀层10，所述的浮体9包裹在主管本体8的圆周面上，所述的耐腐蚀层10包裹在浮体9的表面，所述浮体9的直径，从主管本体8的进油端到出油端由大逐渐变小。本专利的海面输油管路中的漂浮主管的外形采用了外径渐变设计，当海浪冲击基于仿生学而设计的变径漂浮软管节时，一部分海水会沿着漂浮软管节的管外面轴向流动，大大缓冲和分散了海浪的冲击力，减少和降低了漂浮软管的扰动，解决了漂浮软管出现应力集中的问题，并且还延缓了微动疲劳及断裂失效等问题。
如图3所示，所述油轮围栏管2包括油管本体11、左减振层12、右减振层13和耐磨层14，所述的左减振层12和右减振层13分别包裹在油管本体11上且靠近其两端的管体圆周面上，所述的耐磨层14包裹在左减振层12和右减振层13的表面。所述油轮围栏管的左减振层12、右减振层13的材质为海绵。在油输送的过程中，管路易产生振动，左减振层和右减振层的增设具有很强的减振效果，在油轮围栏管的中部管外径较小，有利于油管绕过油轮围栏时向下弯曲，使油轮尾管段能很好的贴在船壁上。
如图4所示，所述漂浮变径管5包括变径管本体15、等径浮体16和耐腐蚀橡胶层17，所述的等径浮体16包裹在变径管本体15的圆周面上，所述的耐腐蚀橡胶层17包裹在等径浮体16的表面，从变径管本体15的进油端到出油端，所述变径管本体15的内径由大变小，所述等径浮体16是指浮体上各段的外径大小相同。本专利在漂浮软管中段的最大扰动处串接漂浮变径管，油液在漂浮软管中流动，流经漂浮变径管的过程中，油液被增压并从漂浮变径管的出口加速流出，以提高抵抗海浪扰流的能力。
如图5所示，所述端部增强漂浮管7是在靠近管本体18一端的管本体圆周面上包裹有增强浮体19，在增强浮体19的表面包裹有耐腐耐磨胶层20。
另外，所述漂浮主管的浮体9、端部增强漂浮管的增强浮体19、漂浮变径管的等径浮体16，均采用的是闭孔PE泡沫；所述闭孔PE泡沫的拉伸强度为450KPa，撕裂强度为20N/cm，压缩强度为40KPa，吸水性为0.002G/cm2。采用上述的闭孔PE泡沫能保证和橡胶同等的硫化条件下变形较小。
在本实施例中，漂浮主管的耐腐蚀层10、所述端部增强漂浮管的耐腐耐磨胶层20、所述漂浮变径管的耐腐蚀橡胶层17以及油轮围栏管的耐磨层14，其材质均采用的是氯丁橡胶。海水中含有无机盐、微生物等，并且海上紫外线极强，所以在如此复杂的环境中需要良好的耐海水和耐候性，一般采用氯丁橡胶，氯丁橡胶的氯原子直接与双键连接，两者发生共轭作用，使得双键和氯活性都下降，反应性降低，耐老化性更好。
如图6所示，所述油轮围栏管的油管本体11、所述漂浮主管的主管本体8、所述漂浮变径管的变径管本体15、所述端部增强漂浮管的管本体18以及油轮尾管段3的油管本体的管体结构，从内到外依次是由第一耐油层21、缓冲层22、第一增强层23、橡胶填充层24、第一耐候外胶层25、第二耐油层26、第二增强层27和第二耐候外胶层28，其中，在所述的橡胶填充层24中设有螺旋钢丝29。所述螺旋钢丝的直径为15mm，抗拉强度为1000MPa，伸长率为12%。
本专利的管路结构中增设了缓冲层，实现了橡胶的柔性和刚性钢丝的缓冲过渡，可以有效的控制橡胶的变形，从而延长管路的使用寿命；本专利海面输油管路的管本体采用了双耐油层的防护设计，当第一耐油层破裂时，第二耐油层能有效阻止油液的外泄，为顺利完成输油作业挣取了时间。
在本实施例中，所述第一耐油层21和第二耐油层26的材质均采用改性丁腈橡胶。丁腈中含有丙烯腈极性基团，丙烯腈含量为40%，实现了原油、液化天然气油气两用的输送，胶料按照ISO1817 进行检测，在40℃ 50pphm的50%异辛烷+50%甲苯溶液中中浸泡48h,体积溶胀率为29%，远远高于标准规定的不得大于60%；在23℃的正戊烷溶液中浸泡7天，质量增长5%，远远小于BS EN1762规范标准的＜10%。其他性能均高于标准要求。
缓冲层22选用的是特种涤纶网格布，所述特种涤纶网格布的性能指标如下：经向强力为2900N/5cm，纬向强力为1900N/5cm，经向断裂伸长率为29%，纬向断裂伸长率为45%，粘合力为305N/inch，含水率为0.9%。特种涤纶网格布的强度大，伸长小。特种涤纶网格布在使用前先进行擦胶处理，因涤纶线的耐疲劳性能好，强度高，可以实现橡胶的柔性和刚性钢丝的缓冲过渡，同时还可以有效的控制橡胶的变形。
第一增强层23和第二增强层27均是由聚酯帘子线绕制而成。第一增强层和第二增强层主要是管路的承压层，其主要性能特点是强度高，伸长小，弯曲性能好。所述聚酯帘子线是由多股聚酯单线合并加捻而成，其性能参数如下：规格结构为1000D3； 线径为1.1mm；断裂强度为320N；断裂伸长率为20%；幅宽为91cm。
此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (8)
1.一种海面输油管路，其特征在于：它是由油轮围栏管、油轮尾管段、右侧漂浮主管段、漂浮变径管、左侧漂浮主管段和端部增强漂浮管依次连接而成，所述油轮围栏管包括油管本体、左减振层、右减振层和耐磨层，所述的左减振层和右减振层分别包裹在油管本体上且靠近其两端的管体圆周面上，所述的耐磨层包裹在左减振层和右减振层的表面；所述右侧漂浮主管段和左侧漂浮主管段的结构相同，都是由多个漂浮主管串接而成，所述漂浮主管包括主管本体、浮体和耐腐蚀层，所述的浮体包裹在主管本体的圆周面上，所述的耐腐蚀层包裹在浮体的表面，所述浮体的直径，从主管本体的进油端到出油端由大逐渐变小；所述漂浮变径管包括变径管本体、等径浮体和耐腐蚀橡胶层，所述的等径浮体包裹在变径管本体的圆周面上，所述的耐腐蚀橡胶层包裹在等径浮体的表面，从变径管本体的进油端到出油端，所述变径管本体的内径由大变小，所述等径浮体是指浮体上各段的外径大小相同；所述端部增强漂浮管包括管本体，所述端部增强漂浮管是在靠近管本体一端的管本体圆周面上包裹有增强浮体，在增强浮体的表面包裹有耐腐耐磨胶层；所述漂浮主管的浮体、端部增强漂浮管的增强浮体、漂浮变径管的等径浮体，均采用的是闭孔PE泡沫；所述闭孔PE泡沫的拉伸强度为450KPa，撕裂强度为20N/cm，压缩强度为40KPa，吸水性为0.002G/cm2；所述油轮围栏管的油管本体、所述漂浮主管的主管本体、所述漂浮变径管的变径管本体、所述端部增强漂浮管的管本体以及油轮尾管段的油管本体的管体结构，从内到外依次是由第一耐油层、缓冲层、第一增强层、橡胶填充层、第一耐候外胶层、第二耐油层、第二增强层和第二耐候外胶层，其中，在所述的橡胶填充层中设有螺旋钢丝。
2.根据权利要求1所述的海面输油管路，其特征在于：所述油轮围栏管的左减振层、右减振层的材质为海绵。
3.根据权利要求2所述的海面输油管路，其特征在于：所述漂浮主管的耐腐蚀层、所述端部增强漂浮管的耐腐耐磨胶层、所述漂浮变径管的耐腐蚀橡胶层以及油轮围栏管的耐磨层，其材质均采用的是氯丁橡胶。
4.根据权利要求3所述的海面输油管路，其特征在于：所述第一耐油层和第二耐油层的材质均采用改性丁腈橡胶。
5.根据权利要求4所述的海面输油管路，其特征在于：所述缓冲层选用的是特种涤纶网格布，所述特种涤纶网格布的性能指标如下：经向强力为2900N/5cm，纬向强力为1900N/5cm，经向断裂伸长率为29%，纬向断裂伸长率为45%，粘合力为305N/inch，含水率为0.9%。
6.根据权利要求5所述的海面输油管路，其特征在于：所述第一增强层和第二增强层均是由聚酯帘子线绕制而成。
7.根据权利要求6所述的海面输油管路，其特征在于：所述聚酯帘子线是由多股聚酯单线合并加捻而成，其性能参数如下：规格结构为1000D3；线径为1.1mm；断裂强度为320N；断裂伸长率为20%；幅宽为91cm。
8.根据权利要求7所述的海面输油管路，其特征在于：所述螺旋钢丝的直径为15mm，抗拉强度为1000MPa，伸长率为12%。
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