FR3128220A1 - Matériau pour assurer la flottabilité d’une conduite sous-marine - Google Patents
Matériau pour assurer la flottabilité d’une conduite sous-marine Download PDFInfo
- Publication number
- FR3128220A1 FR3128220A1 FR2110923A FR2110923A FR3128220A1 FR 3128220 A1 FR3128220 A1 FR 3128220A1 FR 2110923 A FR2110923 A FR 2110923A FR 2110923 A FR2110923 A FR 2110923A FR 3128220 A1 FR3128220 A1 FR 3128220A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- solution
- volume
- material according
- microspheres
- relative
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims abstract description 27
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 25
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims abstract description 11
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000011325 microbead Substances 0.000 claims description 19
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims description 16
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 10
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 8
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 8
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 claims description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 6
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 claims description 6
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 claims description 6
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 4
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 claims description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 3
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 2
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- HECLRDQVFMWTQS-RGOKHQFPSA-N 1755-01-7 Chemical compound C1[C@H]2[C@@H]3CC=C[C@@H]3[C@@H]1C=C2 HECLRDQVFMWTQS-RGOKHQFPSA-N 0.000 claims 1
- OEPOKWHJYJXUGD-UHFFFAOYSA-N 2-(3-phenylmethoxyphenyl)-1,3-thiazole-4-carbaldehyde Chemical compound O=CC1=CSC(C=2C=C(OCC=3C=CC=CC=3)C=CC=2)=N1 OEPOKWHJYJXUGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims 1
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 125000002573 ethenylidene group Chemical group [*]=C=C([H])[H] 0.000 claims 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 8
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 13
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 10
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 2
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- DCKVFVYPWDKYDN-UHFFFAOYSA-L oxygen(2-);titanium(4+);sulfate Chemical compound [O-2].[Ti+4].[O-]S([O-])(=O)=O DCKVFVYPWDKYDN-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 description 1
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 229910000349 titanium oxysulfate Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
- C08J9/32—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof from compositions containing microballoons, e.g. syntactic foams
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
- C08J9/009—Use of pretreated compounding ingredients
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2203/00—Foams characterized by the expanding agent
- C08J2203/22—Expandable microspheres, e.g. Expancel®
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2323/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
- C08J2323/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
- C08J2323/10—Homopolymers or copolymers of propene
- C08J2323/12—Polypropene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2363/00—Characterised by the use of epoxy resins; Derivatives of epoxy resins
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2365/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain; Derivatives of such polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2375/00—Characterised by the use of polyureas or polyurethanes; Derivatives of such polymers
- C08J2375/04—Polyurethanes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Matériau pour assurer la flottabilité et/ou l’isolation thermique d’une conduite sous-marine La présente invention concerne un matériau comprenant : - de 40 à 60 % en volume de matrice polymère par rapport au volume total du matériau, et - de 40 à 60 % en volume par rapport au volume total du matériau, de microsphères thermoplastiques expansées dont la membrane est composée de polymères ou copolymères à blocs, lesdites microsphères étant revêtues d’une couche composée de nanoparticules de dioxyde de silicium et/ou de dioxyde de titane. La présente invention concerne également un procédé de fabrication du matériau selon l’invention ainsi que l’utilisation de ce matériau pour assurer la flottabilité et/ou pour isoler thermiquement tout ou partie d’une conduite sous-marine.
Description
La présente invention concerne un matériau pour assurer la flottabilité d’une conduite sous-marine et/ou pour améliorer l’isolation thermique d’une conduite sous-marine, notamment de conduites sous-marines destinées aux grandes profondeurs et véhiculant des fluides chauds ou froids. La présente invention concerne en particulier le domaine de l’amont pétrolier.
La présente invention s’applique en particulier aux conduites sous-marines installées sur les champs pétroliers par de grandes à très grandes profondeurs, lesquelles peuvent atteindre 2000 à 3000 m de profondeur voire plus et dans lesquelles circulent des fluides d’hydrocarbures.
Le pétrole brut sort des têtes de puits à des températures de 45 à 75°C, voire plus, et à une profondeur d'eau de 2000 à 3000 mètres la température de l'eau est d’environ de 3-5°C. Il est nécessaire de maintenir le pétrole brut à une température supérieure à 20°C jusqu’à son arrivée en surface pour éviter les bouchons d’hydrates de gaz ou supérieure à 40°C pour éviter la formation de bouchons de paraffine qui bloqueraient la production. Cela nécessite donc une isolation thermique performante et continue de la conduite de liaison fond-surface véhiculant le pétrole brut.
Pour ce faire il a été proposé, des conduites isolées de type « conduite dans un conduite » dans lesquelles une conduite interne véhicule le fluide d’hydrocarbures et une conduite externe coaxiale à la précédente, aussi appelée « enveloppe externe » est en contact avec le milieu ambiant. L'espace annulaire entre les deux conduites peut être rempli d'un matériau isolant ou encore être vidé de tout gaz.
Des systèmes ont été développés pour répondre de manière plus adaptée aux grands fonds, c'est à dire pour résister à la pression du fond de la mer. En effet, la pression de l'eau à laquelle doit résister la conduite peut aller jusqu’à 30 M Pa, soit environ 300 bars pour 3000 m voire 40 M Pa, soit environ 400 bars pour 4000 m. On peut notamment faire référence aux revêtements à base de matériaux polymères quasi incompressibles par exemple à base de polyuréthane ou de polyéthylène. Cependant, ces matériaux présentent une conductivité thermique et des propriétés d'isolation thermique insuffisantes pour éviter les inconvénients de formation de bouchons mentionnés ci-dessus en cas d'arrêt de production pour les conduites sous-marines véhiculant des hydrocarbures.
Il existe également des matériaux isolants rigides présentant de plus une flottabilité intéressante, constitués de matériaux synthétiques comportant des microsphères (de diamètre inférieur à 0,1 mm) ou des macrosphères (de diamètre de 1 à 10 mm) creuses contenant un gaz noyées dans des liants tels une résine époxyde ou polyuréthane, connues de l'homme de l'art sous le nom de mousse syntactique. Cependant, ces matériaux résistent faiblement à la pression dans le temps notamment dans un milieu humide en présence d’une température élevée et leur fabrication est onéreuse. Ces matériaux isolants de mousses syntactiques sont mis en œuvre principalement pour l'isolation de conduites sous-marines à grande profondeur. On peut notamment faire référence aux matériaux de type mousse syntactique comprenant des microbilles de verre dispersées dans une matrice homogène de polymère. Cependant, la Demanderesse s’est aperçu que les microbilles avaient tendance à laisser passer l’eau et ne résistaient pas à la pression hydrostatique dans le temps. La prise d’eau des billes de verre peut être attribuée à 1) un phénomène d’hydratation qui fait que les molécules d’eau entrent dans le verre par diffusion, à 2) un phénomène d’inter diffusion qui fait que les cations alcalins, tels que les ions potassium et les ions sodium, se trouvent dissous dans l’eau et remplacés par des ions hydrogène mobiles et qui conduit à la formation de nanocavités de silice à l’intérieur desquelles l’eau peut circuler plus facilement, et/ou 3) à un phénomène d’hydrolyse sui fait que la silice réagit avec l’eau pour former des hydroxydes de silice solubles dans l’eau.
Il s’en suit une formation progressive à la surface du verre d’une couche d’altération poreuse d’une épaisseur qui peut atteindre plusieurs microns. Ce phénomène est intrinsèquement lié à la nature chimique du verre. Il n’est pas gênant dans la plupart des cas d’utilisation du verre. En revanche, pour ce qui est des mousses syntactiques destinées à être mises en œuvre en eau profonde, cela est problématique car l’épaisseur de la paroi des microbilles de verre est du même ordre de grandeur que la couche d’altération. En conséquence, au cours du temps, les microbilles de verre au contact de l’eau deviennent poreuses et se remplissent progressivement d’eau, faisant perdre aux mousses syntactiques les comprenant, leurs propriétés de flottabilité et d’isolation thermique. Ce phénomène piloté par la diffusion est particulièrement rapide lorsque la température est élevée donc en particulier dans les conduites contenant du pétrole ou du gaz chauds provenant de puits. Par ailleurs, le processus de fabrication des microsphères de verre est un processus très énergivore et présentant un rendement très faible du fait des différentes étapes de criblage nécessaires pour garantir un niveau d’homogénéité dimensionnelle permettant d’atteindre les spécifications techniques très strictes en vigueur dans le domaine de l’amont pétrolier.
Il existe donc un besoin de proposer une alternative aux mousses syntactiques comprenant des microbilles de verre, destinées à être utilisées dans un milieu humide en grande profondeur. Il est intéressant de noter ici, que la problématique de dégradation hydrolytique des microbilles de verre présentes dans les mousses syntactiques n’est pas à ce jour parfaitement connue dans le domaine des mousses syntactiques. Ainsi, la Demanderesse adresse pour la première fois un problème technique méconnu dans le domaine de l’amont pétrolier et en particulier des mousses syntactiques mises en œuvre dans ce domaine.
Parmi les alternatives envisageables, on peut faire référence aux microbilles recouvertes d’autres matériaux céramiques à la place du verre, obtenues à partir de microbilles de polystyrène comme support solide. Cependant, l’utilisation de microbilles de polystyrène comme support solide plusieurs difficultés, en particulier il n’est pas aisé de disposer de microbilles de polystyrène de taille et de propriétés de surface contrôlées pour un coût raisonnable pour une utilisation industrielle. Il existe des microbilles de polystyrène disponibles à la tonne à un faible coût fabriquées notamment en Chine. Cependant la distribution de taille, l’agglomération et les propriétés de surface de ces microbilles ne permettent pas l’obtention de microbilles creuses aptes à être utilisées à l’échelle industrielle dans des mousses syntactiques pour l’isolation thermique et/ou la flottabilité d’une conduite sous-marine. De plus, l’utilisation de microbilles de polystyrène comme support solide pour la préparation de microbilles recouvertes d’autres matériaux céramiques à la place du verre nécessite la réalisation d’une étape de pyrolyse à 300°C, ce qui présente un coût énergétique non négligeable, et entraîne des dégagements gazeux qui cassent ou percent les billes lors du frittage de ces céramiques pour obtenir une enveloppe étanche.
Un des buts de la présente invention est de fournir un nouveau matériau présentant des propriétés de flottabilité élevées. Un autre but de la présente invention est de fournir un nouveau matériau présentant des propriétés élevées d'isolation thermique et de résistance à la dégradation hydrolytique. Enfin, la présente invention a également pour but de proposer un nouveau matériau présentant lesdites propriétés et dont la fabrication est aisée, peu coûteuse et faiblement énergivore en comparaison aux matériaux existants.
Pour ce faire, la présente invention propose un matériau comprenant une matrice de polymère dans laquelle sont dispersées des microsphères thermoplastiques expansées dont la membrane est composée de polymères ou copolymères à blocs, lesdites microsphères étant revêtues d’une couche de nanoparticules de dioxyde de silicium et/ou de dioxyde de titane. La présente invention propose également un procédé de fabrication de ce matériau ainsi que l’utilisation de ce matériau pour assurer la flottabilité et/ou pour isoler thermiquement tout ou partie d’une conduite sous-marine.
Un premier objet de l’invention concerne un matériau comprenant :
- de 40 à 60 % en volume de matrice polymère par rapport au volume total du matériau, et
- de 40 à 60 % en volume par rapport au volume total du matériau, de microsphères thermoplastiques expansées dont la membrane est composée de polymères ou copolymères à blocs, lesdites microsphères étant revêtues d’une couche composée de nanoparticules de dioxyde de silicium et/ou de dioxyde de titane.
Un deuxième objet de l’invention concerne un procédé de fabrication d’un matériau selon l’invention dans lequel on réalise les étapes successives suivantes: a) une étape de préparation d’une solution comprenant de 53 à 64 % en poids par rapport au poids total de la solution d’orthosilicate de tétraéthyle dans de l’éthanol b) une étape de préparation d’une solution comprenant de 1.7 à 2 % d’ammoniaque pur et de 3 à 4 % d’eau dans de l’éthanol, les pourcentages étant exprimés en poids par rapport au poids total de la solution, c) une étape de mélange progressif de 0.25 à 0.31 % en poids par rapport au poids total du mélange de microsphères thermoplastiques expansées dont la membrane est composée de polymères ou copolymères à blocs avec la solution préparée à l’étape b), d) une étape dans laquelle on laisse décanter le mélange formé à l’étape c), e) une étape de récupération du surnageant, f) une étape de lavage à l’éthanol et de filtration sous vide du surnageant g) une étape de séchage à une température comprise entre 50 et 70°C pendant une durée allant de 12h à 24 h, h) une étape de mélange de 40 à 60 % de volume de microsphères obtenues par les étapes a) à g) avec 40 à 60 % de volume d’une matrice de polymère, par rapport au volume total du matériau.
Un troisième objet de l’invention concerne un procédé de fabrication d’un matériau selon l’invention dans lequel on réalise les étapes successives suivantes: a) une étape de préparation d’une solution comprenant de 2,6 à 3,2 % en poids par rapport au poids total de la solution de dioxyde de silicium dissous dans une solution comprenant de 3,6 à 4,4 % de soude dans de l’eau distillée et présentant un pH compris entre 11 et 13 suivi de l’incorporation de 0,44 à 0,54 % de microsphères thermoplastiques expansées dont la membrane est composée de polymères ou copolymères à blocs b) une étape de préparation d’une solution comprenant 5,3 à 6,5 % d’acide chlorhydrique pur dans de l’eau distillée, les pourcentages étant exprimés en poids par rapport au poids total de la solution, c) une étape de mélange progressif de la solution préparée à l’étape b) avec la solution préparée à l’étape a), d) une étape dans laquelle on laisse décanter le mélange formé à l’étape c), e) une étape de récupération du surnageant, f) une étape de lavage à l’éthanol et de filtration sous vide du surnageant g) une étape de séchage à une température comprise entre 50 et 70°C pendant une durée allant de 12h à 24 h, h) une étape de mélange de 40 à 60 % de volume de microsphères obtenues par les étapes a) à g) avec 40 à 60 % de volume d’une matrice de polymère, par rapport au volume total du matériau.
Un quatrième objet de l’invention concerne un procédé de fabrication d’un matériau selon l’invention dans lequel on réalise les étapes successives suivantes: a) une étape de préparation d’une solution comprenant de 5,2 à 6,3 % en poids par rapport au poids total de la solution d’oxysulfate de titane dans de l’eau distillée suivi de l’incorporation de 0,39 à 0,47 % de microsphères thermoplastiques expansées dont la membrane est composée de polymères ou copolymères à blocs b) une étape de thermohydrolyse de dioxyde de titane à une température comprise entre 70 et 90°C pendant 1 à 4 h c) une étape dans laquelle on laisse décanter le mélange formé à l’étape b), d) une étape de récupération du surnageant, e) une étape de lavage à l’éthanol et de filtration sous vide du surnageant f) une étape de séchage à une température comprise entre 50 et 70°C pendant une durée allant de 12 h à 24 h, g) une étape de mélange de 40 à 60 % de volume de microsphères obtenues par les étapes a) à f) avec 40 à 60 % de volume d’une matrice de polymère, par rapport au volume total du matériau.
Un cinquième objet de l’invention concerne un procédé de fabrication d’un matériau selon l’invention dans lequel on réalise les étapes successives suivantes: a) préparation de microbilles de dioxyde de titane selon les étapes a) à f) du procédé selon le quatrième objet de l’invention b) une étape de préparation d’une solution comprenant de 57 à 70 % en poids par rapport au poids total de la solution d’orthosilicate de tétraéthyle dans de l’éthanol c) une étape de préparation d’une solution comprenant de 1.9 à 2.3 % d’ammoniaque pur et de 3.3 à 4.0 % d’eau dans de l’éthanol suivi de l’incorporation de 0,61 à 0,75 % de microbilles de dioxyde de titane obtenues à l’étape a) les pourcentages étant exprimés en poids par rapport au poids total de la solution, d) une étape de mélange progressif de la solution préparée à l’étape b) dans la solution préparée à l’étape c), e) une étape dans laquelle on laisse décanter le mélange formé à l’étape d), f) une étape de récupération du surnageant, g) une étape de lavage à l’éthanol et de filtration sous vide du surnageant h) une étape de séchage à une température comprise entre 50 et 70°C pendant une durée allant de 12h à 24h, i) une étape de mélange de 40 à 60 % de volume de microsphères obtenues par les étapes a) à h) avec 40 à 60 % de volume d’une matrice de polymère, par rapport au volume total du matériau.
Un sixième objet de l’invention concerne l’utilisation d’un matériau selon l’invention pour assurer la flottabilité de tout ou partie d’une conduite sous-marine.
Un septième objet de l’invention concerne l’utilisation d’un matériau selon l’invention pour isoler thermiquement tout ou partie d’une conduite sous-marine.
Brève description des figures
Claims (13)
- Matériau comprenant :
- de 40 à 60 % en volume de matrice polymère par rapport au volume total du matériau, et
- de 40 à 60 % en volume par rapport au volume total du matériau, de microsphères thermoplastiques expansées dont la membrane est composée de polymères ou copolymères à blocs, lesdites microsphères étant revêtues d’une couche composée de nanoparticules de dioxyde de silicium et/ou de dioxyde de titane. - Matériau selon la revendication 1 dans lequel la membrane des microsphères thermoplastiques est composée de polymères ou copolymères à blocs de chlorure de vinyle, de chlorure de vinylidène, d’acrylonitrile, de méthacrylate et/ou de styrène, de préférence d’un copolymère de chlorure de vinylidène et d’acrylonitrile.
- Matériau selon l’une des revendications 1 ou 2 dans lequel les microsphères présentent une densité comprise entre 20 et 40 kg/m3et, un diamètre compris entre 10 et 50 µm.
- Matériau selon l’une des revendications 1 à 3 dans lequel les microsphères présentent une épaisseur allant de 0,1 µm à 1 µm, de préférence de 0,2 µm à 0,7 µm.
- Matériau selon l’une des revendications 1 à 4 dans lequel la couche composée de nanoparticules de dioxyde de silicium et/ou de dioxyde de titane présente une épaisseur allant de 0,5 à 1 µm.
- Matériau selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la matrice de polymère est choisie parmi une matrice époxyde, une matrice polyuréthane, une matrice polypropylène ou une matrice poly-dicyclopentadiene.
- Matériau selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu’il présente une densité allant de 0,4 à 0,8 T/m3, de préférence allant de 0,5 à 0,7 T/m3, une conductivité thermique allant de 0,06 à 0,13 W/m.K, de préférence allant de 0,06 à 0,12 W/m.K.
- Procédé de fabrication d’un matériau selon l’une des revendications 1 à 7 dans lequel on réalise les étapes successives suivantes: a) une étape de préparation d’une solution comprenant de 53 à 64 % en poids par rapport au poids total de la solution d’orthosilicate de tétraéthyle dans de l’éthanol b) une étape de préparation d’une solution comprenant de 1.7 à 2 % d’ammoniaque pur et de 3 à 4 % d’eau dans de l’éthanol, les pourcentages étant exprimés en poids par rapport au poids total de la solution, c) une étape de mélange progressif de 0.25 à 0.31 % en poids par rapport au poids total du mélange de microsphères thermoplastiques expansées dont la membrane est composée de polymères ou copolymères à blocs avec la solution préparée à l’étape b), d) une étape dans laquelle on laisse décanter le mélange formé à l’étape c), e) une étape de récupération du surnageant, f) une étape de lavage à l’éthanol et de filtration sous vide du surnageant g) une étape de séchage à une température comprise entre 50 et 70°C pendant une durée allant de 12h à 24 h, h) une étape de mélange de 40 à 60 % de volume de microsphères obtenues par les étapes a) à g) avec 40 à 60 % de volume d’une matrice de polymère, par rapport au volume total du matériau.
- Procédé de fabrication d’un matériau selon l’une des revendications 1 à 7 dans lequel on réalise les étapes successives suivantes: a) une étape de préparation d’une solution comprenant de 2,6 à 3,2 % en poids par rapport au poids total de la solution de dioxyde de silicium dissous dans une solution comprenant de 3,6 à 4,4 % de soude dans de l’eau distillée et présentant un pH compris entre 11 et 13 suivi de l’incorporation de 0,44 à 0,54 % de microsphères thermoplastiques expansées dont la membrane est composée de polymères ou copolymères à blocs b) une étape de préparation d’une solution comprenant 5,3 à 6,5 % d’acide chlorhydrique pur dans de l’eau distillée, les pourcentages étant exprimés en poids par rapport au poids total de la solution, c) une étape de mélange progressif de la solution préparée à l’étape b) avec la solution préparée à l’étape a), d) une étape dans laquelle on laisse décanter le mélange formé à l’étape c), e) une étape de récupération du surnageant, f) une étape de lavage à l’éthanol et de filtration sous vide du surnageant g) une étape de séchage à une température comprise entre 50 et 70°C pendant une durée allant de 12h à 24 h, h) une étape de mélange de 40 à 60 % de volume de microsphères obtenues par les étapes a) à g) avec 40 à 60 % de volume d’une matrice de polymère, par rapport au volume total du matériau.
- Procédé de fabrication d’un matériau selon l’une des revendications 1 à 7 dans lequel on réalise les étapes successives suivantes: a) une étape de préparation d’une solution comprenant de 5,2 à 6,3 % en poids par rapport au poids total de la solution d’oxysulfate de titane dans de l’eau distillée suivi de l’incorporation de 0,39 à 0,47 % de microsphères thermoplastiques expansées dont la membrane est composée de polymères ou copolymères à blocs b) une étape de thermohydrolyse de dioxyde de titane à une température comprise entre 70 et 90°C pendant 1 à 4 h c) une étape dans laquelle on laisse décanter le mélange formé à l’étape b), d) une étape de récupération du surnageant, e) une étape de lavage à l’éthanol et de filtration sous vide du surnageant f) une étape de séchage à une température comprise entre 50 et 70°C pendant une durée allant de 12 h à 24 h, g) une étape de mélange de 40 à 60 % de volume de microsphères obtenues par les étapes a) à f) avec 40 à 60 % de volume d’une matrice de polymère, par rapport au volume total du matériau.
- Procédé de fabrication d’un matériau selon l’une des revendications 1 à 7 dans lequel on réalise les étapes successives suivantes: a) préparation de microbilles de dioxyde de titane selon les étapes a) à f) du procédé selon la revendication 10 b) une étape de préparation d’une solution comprenant de 57 à 70 % en poids par rapport au poids total de la solution d’orthosilicate de tétraéthyle dans de l’éthanol c) une étape de préparation d’une solution comprenant de 1.9 à 2.3 % d’ammoniaque pur et de 3.3 à 4.0 % d’eau dans de l’éthanol suivi de l’incorporation de 0,61 à 0,75 % de microbilles de dioxyde de titane obtenues à l’étape a) les pourcentages étant exprimés en poids par rapport au poids total de la solution, d) une étape de mélange progressif de la solution préparée à l’étape b) dans la solution préparée à l’étape c), e) une étape dans laquelle on laisse décanter le mélange formé à l’étape d), f) une étape de récupération du surnageant, g) une étape de lavage à l’éthanol et de filtration sous vide du surnageant h) une étape de séchage à une température comprise entre 50 et 70°C pendant une durée allant de 12h à 24h, i) une étape de mélange de 40 à 60 % de volume de microsphères obtenues par les étapes a) à h) avec 40 à 60 % de volume d’une matrice de polymère, par rapport au volume total du matériau.
- Utilisation d’un matériau selon l’une des revendications 1 à 7 pour assurer la flottabilité de tout ou partie d’une conduite sous-marine.
- Utilisation d’un matériau selon l’une des revendications 1 à 7 pour isoler thermiquement tout ou partie d’une conduite sous-marine.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2110923A FR3128220B1 (fr) | 2021-10-14 | 2021-10-14 | Matériau pour assurer la flottabilité d’une conduite sous-marine |
| AU2022367865A AU2022367865A1 (en) | 2021-10-14 | 2022-09-28 | Material for ensuring the floatability and/or the thermal insulation of a submarine pipeline |
| PCT/FR2022/051831 WO2023062299A1 (fr) | 2021-10-14 | 2022-09-28 | Matériau pour assurer la flottabilité et/ou l'isolation thermique d'une conduite sous-marine |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2110923A FR3128220B1 (fr) | 2021-10-14 | 2021-10-14 | Matériau pour assurer la flottabilité d’une conduite sous-marine |
| FR2110923 | 2021-10-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3128220A1 true FR3128220A1 (fr) | 2023-04-21 |
| FR3128220B1 FR3128220B1 (fr) | 2024-01-05 |
Family
ID=79171337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2110923A Active FR3128220B1 (fr) | 2021-10-14 | 2021-10-14 | Matériau pour assurer la flottabilité d’une conduite sous-marine |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU2022367865A1 (fr) |
| FR (1) | FR3128220B1 (fr) |
| WO (1) | WO2023062299A1 (fr) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102380345A (zh) * | 2011-08-03 | 2012-03-21 | 济南大学 | 孔呈梯度分布的中空二氧化硅微球及其制备方法和应用 |
| WO2012131214A2 (fr) * | 2011-03-29 | 2012-10-04 | Saipem S.A. | Materiau d'isolation thermique et/ou de flottabilite rigide pour conduite sous-marine |
| CN111232994A (zh) * | 2020-03-20 | 2020-06-05 | 西北工业大学 | 一种中空介孔二氧化硅纳米微球的制备方法 |
-
2021
- 2021-10-14 FR FR2110923A patent/FR3128220B1/fr active Active
-
2022
- 2022-09-28 WO PCT/FR2022/051831 patent/WO2023062299A1/fr active Application Filing
- 2022-09-28 AU AU2022367865A patent/AU2022367865A1/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012131214A2 (fr) * | 2011-03-29 | 2012-10-04 | Saipem S.A. | Materiau d'isolation thermique et/ou de flottabilite rigide pour conduite sous-marine |
| CN102380345A (zh) * | 2011-08-03 | 2012-03-21 | 济南大学 | 孔呈梯度分布的中空二氧化硅微球及其制备方法和应用 |
| CN111232994A (zh) * | 2020-03-20 | 2020-06-05 | 西北工业大学 | 一种中空介孔二氧化硅纳米微球的制备方法 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| LEE KYU-YEON ET AL: "Chemically Bonded Thermally Expandable Microsphere-silica Composite Aerogel with Thermal Insulation Property for Industrial Use", 1 January 2019 (2019-01-01), pages 23 - 29, XP055919880, Retrieved from the Internet <URL:10.6117/kmeps.2019.26.2.0023> [retrieved on 20220511], DOI: 10.6117/kmeps.2019.26.2.0023 * |
| LIU BIN ET AL: "A general method for the synthesis of monodisperse hollow inorganic-organic hybrid microspheres with interior functionalized poly(methacrylic acid) shells", JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE, vol. 369, no. 1, 19 December 2011 (2011-12-19), pages 144 - 153, XP028886742, ISSN: 0021-9797, DOI: 10.1016/J.JCIS.2011.12.029 * |
| RN ET AL.: "Controllable Synthesis of Mesostructures from Ti02 Hollow to Porous Na-nospheres with Superior Rate Performance for Lithium Ion Batteries", CHEMICAL SCIENCE, vol. 00, 2012, pages 1 - 3 |
| SMITH MICHAEL J A ET AL: "Modelling hollow thermoplastic syntactic foams under high-strain compressive loading", COMPOSITES SCIENCE AND TECHNOLOGY, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 213, 15 June 2021 (2021-06-15), XP086728531, ISSN: 0266-3538, [retrieved on 20210615], DOI: 10.1016/J.COMPSCITECH.2021.108882 * |
| STÔBERFINKBOHN: "Controlled Growth of Monodisperse Silica Spheres in the Micron Size Range", JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE, vol. 26, 1968, pages 62 - 69 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2022367865A1 (en) | 2024-04-04 |
| FR3128220B1 (fr) | 2024-01-05 |
| WO2023062299A1 (fr) | 2023-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2014373985B2 (en) | Poly (methylpentene) composition including hollow glass microspheres and method of using the same | |
| US9441462B2 (en) | Nanocomposites for absorption tunable sandscreens | |
| US8053397B2 (en) | Using nanoparticles for water flow control in subterranean formations | |
| FR2790258A1 (fr) | Procede de cimentation et application de ce procede a des cimentations de reparation | |
| EP2691449B1 (fr) | Materiau d'isolation thermique et/ou de flottabilite rigide pour conduite sous-marine | |
| FR2796935A1 (fr) | Coulis de cimentation des puits petroliers ou analogues a basse densite et basse porosite | |
| CA2609760C (fr) | Methode d'utilisation d'un fluide d'isolation thermique contenant des microspheres creuses | |
| US8876944B2 (en) | Downhole fluid separation system and method | |
| WO2009085191A2 (fr) | Compositions de mousse syntactique, conduites isolées avec celles-ci, et procédé associé | |
| CN105037954A (zh) | 一种耐压聚丙烯保温材料及其制备方法和应用 | |
| EP1645609A2 (fr) | Coulis de ciment-mousse | |
| FR3128220A1 (fr) | Matériau pour assurer la flottabilité d’une conduite sous-marine | |
| FR2779801A1 (fr) | Procede pour l'isolation thermique des tubings de production places dans un puits au moyen d'une mousse non rigide | |
| CN102827590B (zh) | 钻井液用高效半透膜抑制剂及其制备方法 | |
| CN106084297A (zh) | 基于富勒烯材料的微米碳化硅微晶须复合材料及制备方法及衍生材料 | |
| AU2016299374B2 (en) | Fluorinated polymer composition | |
| CN202708352U (zh) | Pe160级纤维增强聚乙烯管材 | |
| CN108558281B (zh) | 一种海底夹层管道及其专用相变微胶囊 | |
| CN101876392A (zh) | 海底输油单层保温管接头及其处理方法 | |
| EP4075037A1 (fr) | Conduite pour le transport de fluide sous pression en beton fibre ultra haute performance | |
| Jin et al. | Solution properties and displacement characteristics of in situ CO2 foam system for enhanced oil recovery | |
| CN110745833B (zh) | 一种多孔改性硅胶介质及其制备方法和应用 | |
| US11384280B1 (en) | Adsorption improved water in supercritical CO2 encapsulation for improved oil recovery | |
| EP1382635A1 (fr) | Composition thermodurcissable expansée | |
| CN116640073A (zh) | 一种用于驱油的石油磺酸盐驱油剂制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20230421 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |