CN218152777U - 一种耐高温柔性复合管 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于复合管技术领域，具体的讲涉及一种耐高温柔性复合管，尤其适用于油气田高温高压介质输送。其结构包括耐高温内层、支撑层和外护层，其中，所述耐高温内层由聚四氟乙烯、聚苯硫醚、聚醚醚酮或聚酮制成，所述支撑层和外护层均由聚烯烃制成，所述耐高温内层与支撑层间设置耐高温夹层，所述耐高温夹层包括气凝胶复合材料。该耐高温柔性复合管适用于特别适用于油气田高温高压输送工况兼具耐腐蚀抗冲击、机械性能优异、综合使用成本低等优点。

Description

一种耐高温柔性复合管

技术领域

本实用新型属于复合管技术领域，具体的讲涉及一种耐高温柔性复合管，尤其适用于油气田高温高压介质输送。

背景技术

在原油输送过程中，输送管道面临着隔热保温、抗压、输送效率等问题，对现有的输送管道提出了新的技术挑战。当前输油管道在输送原油的途中，由于原油与环境进行热交换，以致于原油每公里温降大，原油的温度骤降导致其粘度增加，易在管道中造成堵塞，影响原油在管道中的流动，并且对原油输送的安全性无法进行保障，影响原油的输送效率，同时为保持原油正常的输送状态，需对输送管中的原油进行能量补给，从而提高了原油开采的成本。

目前，随着非金属柔性复合高压输送管线在油气田的普遍使用，传统钢制管线易腐蚀、施工效率低、工作寿命短、综合使用成本高等问题得到了极大的解决。但是，现在投入使用的非金属柔性复合高压输送管线的适用温度大都低于80℃，当高于80℃ 的工况下，需使用特定的高分子树脂耐高温材料，因其材料成本较高，制造而成的非金属柔性复合高压输送管线价格高昂，综合使用成本一直居高不下，市场接受程度较低，所以研发一种具备普通非金属柔性复合高压输送管线优点，同时又能长期耐受140℃以上高压高温输送工况成为本领域亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种适用于高温高压输送工况兼具耐腐蚀抗冲击、机械性能优异、综合使用成本低的耐高温柔性复合管。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

一种耐高温柔性复合管，其特征在于：包括耐高温内层、支撑层和外护层，其中，所述耐高温内层由聚四氟乙烯、聚苯硫醚、聚醚醚酮或聚酮制成，所述支撑层和外护层均由聚烯烃制成，所述耐高温内层与支撑层间设置耐高温夹层，所述耐高温夹层包括气凝胶复合材料。

构成上述一种耐高温柔性复合管的附加技术特征还包括：

——所述耐高温内层的外表面、支撑层内表面均设有若干锥形凸台，所述气凝胶复合材料填充在所述锥形凸台之间；

——所述气凝胶复合材料为硅铝复合气凝胶、二氧化硅气凝胶或者碳纤维增强酚醛气凝胶，其厚度为管壁厚度的5%至10%；

——所述支撑层和外护层之间设置增强层，所述增强层由纤维丝束或玻璃纤维预浸带缠绕而成；

——所述支撑层和/或外护层内设有金属网层或者同轴心的金属缠绕线、金属支撑环；

——所述耐高温夹层的外侧与支撑层之间设置耐高温套层，所述耐高温套层由聚四氟乙烯、聚苯硫醚、聚醚醚酮或聚酮制成，所述耐高温套层外侧与支撑层之间通过高分子胶粘剂粘接；

——所述耐高温内层厚度为管壁厚度的1%至5%，所述耐高温夹层的厚度为管壁厚度的5%至20%。

本实用新型所提供的一种耐高温柔性复合管同现有技术相比，具有以下优点：由于该新型柔性复合管的最内侧设有聚四氟乙烯、聚苯硫醚、聚醚醚酮或聚酮制成的耐高温内层，并且耐高温内层的外部具有聚烯烃制成支撑层和外护层，使柔性复合管在输送高压流体时，能够长期耐受高温条件，特别适用于油气田工况，耐高温内层能够有效减少原油与环境之间的热交换，使原油每公里温降小，在管道中流通顺畅，保障原油输送的安全性，提高原油的输送效率，同时降低原油在输送过程中的能耗，节约油田生产的成本；同时结合支撑层和外护层，使管道具有良好的耐压性能、并且耐腐蚀、抗冲击，机械性能优异，能够适应恶劣的环境，作为原油开采输送管，有效使用寿命显著延长，经济效益突出；其次是，在耐高温内层与支撑层间设置包含气凝胶复合材料的耐高温夹层，由于气凝胶由纳米颗粒相互聚积形成，具有三维网络纳米多孔结构，可以显著地降低材料的固 体导热、对流传热和辐射传热，进一步增强了耐高温内层的隔热性能，降低热能损失，从而在原油的输送过程中降低能耗，以达到节约油田生产成本的目的。

附图说明

图1为本实用新型一种耐高温柔性复合管的立体结构示意图；

图2为该耐高温柔性复合管的截面结构示意图；

图3为该耐高温柔性复合管另一种结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型所提供的一种耐高温柔性复合管的结构和工作原理作进一步的详细说明。

参见图1、图2，为本实用新型所提供的一种耐高温柔性复合管的结构示意图。构成该耐高温柔性复合管的结构包括耐高温内层1、支撑层2和外护层3，其中，耐高温内层1由聚四氟乙烯、聚苯硫醚、聚醚醚酮或聚酮制成，支撑层2和外护层3均由聚烯烃制成，耐高温内层1与支撑层2间设置耐高温夹层4，耐高温夹层4包括气凝胶复合材料。

其工作原理为：该耐高温柔性复合管用于油气田输送管线时，其耐高温内层1由聚四氟乙烯、聚苯硫醚、聚醚醚酮或聚酮制成，能够长期耐受140℃的高温，并且耐高温内层1的外部由聚烯烃制成的支撑层2和外护层3，确保柔性管线具有较高的抗高压、抗冲击的性能，延长了工作周期，尤其是，在耐高温内层1与支撑层2间设置包含气凝胶复合材料的耐高温夹层4，进一步提高了耐高温内层1的 隔热能力，避免热能损耗，降低了综合使用成本。

在构成上述耐高温柔性复合管的结构中，

——一个实施例中，上述耐高温内层1的外表面、支撑层2内表面均设有若干锥形凸台5，气凝胶复合材料填充在两层相对的锥形凸台5之间，即耐高温夹层4在实现隔绝热量传导的基础上，能够保持一定的形变量，尤其是在耐高温内层1的外表面、支撑层2内表面的锥形凸台5之间实现层间滑动，提高了气凝胶复合材料的韧性，为内部受热膨胀提供弹性缓冲空间，确保复合管整体结构稳定，承压受力均衡，管线运行安全；

——优选地，上述气凝胶复合材料为硅铝复合气凝胶、二氧化硅气凝胶或者碳纤维增强酚醛气凝胶，其厚度为管壁厚度的5%至10%，确保耐高温夹层4具有极高的孔隙率、比表面积，优异的化学稳定性和不燃性，使复合管更具轻质、隔热、保温、防火、抗冲击性能；

——进一步的，上述支撑层2和外护层3之间设置增强层6，增强层6由纤维丝束或玻璃纤维预浸带缠绕而成，增强层6可以承受内部流体较高的输送压力，纤维丝束一般可选择涤纶工业长丝、芳纶长丝、玄武岩长丝或连续玻璃纤维，或者使用玻璃纤维预浸带，以一定角度均匀缠绕在支撑层2表面，或者在缠绕过程中通过加热的方式使增强玻璃纤维预浸带与支撑层2熔融为整体，增强层6缠绕层数一般为2-12层；

——优选地，上述支撑层2和/或外护层3内设有金属网层或者同轴心的金属缠绕线、金属支撑环7，管体柔韧施工效率高，也增强了复合管的环向抗压能力和轴向抗拉能力，同时管体耐磨损性能更好，延长了使用寿命；

——如图3所示，在另一实施例中个，上述耐高温夹层4的外侧与支撑层2之间设置耐高温套层8，耐高温套层8由聚四氟乙烯、聚苯硫醚、聚醚醚酮或聚酮制成，耐高温套层8外侧与支撑层2之间通过高分子胶粘剂9粘接，即气凝胶复合材料置于耐高温内层1和耐高温套层之间，形成复合式的耐热隔热结构，其整体性能更强，高分子胶粘剂9通过共挤方式挤出，使耐高温结构与支撑层2粘接牢靠，提高了内部结构的稳定性；

——进一步的，上述耐高温内层1厚度为管壁厚度的1%至5%，一般厚度为0.5-3mm，其适当的厚度既能降低制造成本，又能保证其与内部高温介质接触，良好的耐高温及耐腐蚀性能，上述耐高温夹层4的厚度为管壁厚度的5%至20%，包括其两侧的锥形凸台5的高度，锥形凸台5最好呈交错均匀分布，上述支撑层2厚度为管壁厚度的20%至40%，外护层3厚度为管壁厚度的15%至35%。

Claims (7)

1.一种耐高温柔性复合管，其特征在于：包括耐高温内层、支撑层和外护层，其中，所述耐高温内层由聚四氟乙烯、聚苯硫醚、聚醚醚酮或聚酮制成，所述支撑层和外护层均由聚烯烃制成，所述耐高温内层与支撑层间设置耐高温夹层，所述耐高温夹层包括气凝胶复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种耐高温柔性复合管，其特征在于：所述耐高温内层的外表面、支撑层内表面均设有若干锥形凸台，所述气凝胶复合材料填充在所述锥形凸台之间。

3.根据权利要求2所述的一种耐高温柔性复合管，其特征在于：所述气凝胶复合材料为硅铝复合气凝胶、二氧化硅气凝胶或者碳纤维增强酚醛气凝胶，其厚度为管壁厚度的5%至10%。

4.根据权利要求1所述的一种耐高温柔性复合管，其特征在于：所述支撑层和外护层之间设置增强层，所述增强层由纤维丝束或玻璃纤维预浸带缠绕而成。

5.根据权利要求1所述的一种耐高温柔性复合管，其特征在于：所述支撑层和/或外护层内设有金属网层或者同轴心的金属缠绕线、金属支撑环。

6.根据权利要求1所述的一种耐高温柔性复合管，其特征在于：所述耐高温夹层的外侧与支撑层之间设置耐高温套层，所述耐高温套层由聚四氟乙烯、聚苯硫醚、聚醚醚酮或聚酮制成，所述耐高温套层外侧与支撑层之间通过高分子胶粘剂粘接。

7.根据权利要求1所述的一种耐高温柔性复合管，其特征在于：所述耐高温内层厚度为管壁厚度的1%至5%，所述耐高温夹层的厚度为管壁厚度的5%至20%。

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