MXPA02007900A

MXPA02007900A - Conductos que contienen material para aislamiento termico.

Info

Publication number: MXPA02007900A
Application number: MXPA02007900A
Authority: MX
Inventors: Nicolas Garois
Original assignee: Hutchinson
Priority date: 2000-02-15
Filing date: 2001-02-13
Publication date: 2003-02-10
Also published as: ES2233606T3; BR0108414A; NO20023854D0; FR2805025B1; EP1263876A1; AU2001235659A1; US20030150504A1; EP1263876B1; AR027407A1; BR0108414B1; WO2001060910A1; US6910507B2; FR2805025A1; NO20023854L

Abstract

La invencion se refiere al uso de un material que comprende al menos un elastomero degradable seleccionado del grupo que consiste de caucho de butilo, halobutilos y copolimeros brominados de isobutileno y de para-metilestireno, y al menos un elastomero no degradable con baja conductividad termica para aislamiento termico, en particular para conductos. La invencion tambien se refiere a un conducto, y en particular a un conducto petrolero submarino a grandes profundidades, que comprende al menos una capa de dicho material.

Description

COUDUCfFS QUE COffTlENEN MATERIAL PARA AISLAMIENTO TÉRMICO La presente invención se refiere al uso de un material a base 5 de un élastómero degradable y de un elastómero no degradable de baja ootÉfluctividad térmica, para realizar un aislamiento térmico, y en particular eí aislamiento térmico de conductos, en particular conductos petroleros swfcmarinos, así como a conductos que comprenden al menos una capa de esie matepal. 10 La extracción de petróleo en los fondos submarinos necesita el *so de conductos metálicos, en particular para conducir el petróleo del sitio, de exploración hasta el lugar donde se recupera y eventualmente almacena. En la exploración, el petróleo se extrae a una temperatura de t5 • 70* a 120°c. En el transcurso de su transporte hasta la superficie, se et?ifía por el agua de mar circundante. O, es indispensable que la teífcsperatura del petróleo extraído se mantenga a un valor superior a 50°C aproximadamente, a manera de evitar que se vuelva demasiado viscoso y q?*e no se cuaje en los conductos 20 Para su aislamiento térmico, los conductos actuales se constituyen de dos tubos metálicos coaxiales, entre los cuales se intercala gfi riete rígido, clásicamente de poliuretano, o un material de tipo sintáctico, es decir, un material rígido tal como poliuretano en el cual se inaocporan las microesferas de crisoles de vidrio 25 Sin embargo, estos conductos presentan el inconveniente de s oder usarse más allá de 200 a 300 metros de profundidad, es decir a una presión superior a 200 a 300 bars, presión más allá de la cual ni el fWÉnete rígido, ni el material de tipo sintáctico ofrecen una resistencia iroßjéánica suficiente. 5 Igualmente se ha propuesto disponer alrededor de los co#ductos de transporte de petróleo los sistemas de calentamiento qi e consisten de canalizaciones de agua y de gas. Sin embargo, tales sistemas son demasiado complejos y costosos para ser satisfactorios desde un punto de vista industrial. "tß Los Inventores tienen el objetivo de proporcionar un material de b aja conductividad térmica, apto para asegurar un aislamiento térmico, y en particular aislamiento térmico de conductos petroleros submarinos, #e mitiga los inconvenientes de los sistemas de aislamiento térmico propuestos hasta ahora y que puede utilizarse hasta profundidades de 15 3?f§0 metros. Se conocen, por la Solicitud de Patente Alemana n° 2 408 1 52 y por la Solicitud de Patente Japonesa n° 2-281504, materiales que oswprenden un caucho de butilo asociado a un poliisobutileno. Según DE- A-2 408 152, tal asociación conduce a un material que se caracteriza por 20 una capacidad de disipación mecánica elevada y que permite amortiguar las abreviaciones y el ruido y mejorar el frotamiento. En JP-A-2-281504, el material se propone bajo la forma de bandas o de hojas enrolladas para aislar cables eléctricos a alta tensión. Estos materiales en ningún caso se describen como 5 susceptibles para asegurar un aislamiento térmico.

La presente invención tiene por objeto el uso de un material que cómpremele al menos un elastómero degradable seleccionado del gr*?po que consiste de caucho de butilo, halobutilos y copolímeros brütninados de isobutileno y de para-metilestireno, y al menos un eÉafstómero no degradable con baja conductividad térmica para realizar Un aislamiento térmico. En el sentido de la presente invención y en el que sigue, se eráiende por "baja conductividad térmica", una conductividad térmica inferior o igual a 0, 140 W. m"1.K"1 , este último midiéndose con la ayuda de un aparato de marca ANTER según la norma ASTM E 1 530. Se entiende por "halobutilos", tanto los clorobutilos como los bromobutilos, tales como clorobutilo 1 066 y bromobutilo X2 comercializados por la compañía EXXON. Como ejemplos, el caucho de butilo y los copolímeros brominados de isobutileno y de para-metilestireno, se pueden utilizar seg?n la presente invención, se puede citar respectivamente butilo 365 comercializado por BAYER y EXXPRO® 90-10 comercializado por la coinpañía EXXON. Las conductividades térmicas de los elastómeros e ewpíificados anteriormente son del orden de 0, 1 18 (para EXXPRO® 90-10) a 0, 125 W.m '. K"1. Ventajosamente, dicho elastómero no degradable de baja conductividad térmica presente en el material es poliisobutileno. Se puede citar por ejemplo VISTANEX® MML 80 y 120 comercializados por la compañía EXXON y en donde las conductividades térmicas son respectivamente de 0.122 y de 0.125 W.m"\K"1. Según una modalidad ventajosa de lá 'invención, el material comprende, además, al menos un termoplástico de baja conductividad térmica, elegido entre los termoplásticos fluorados y los termoplásticos poiolefínicos, y al menos un termoestable de baja conductividad térmica. Dicho termoplásttco poliolefínico consiste, por ejemplo, de un polipropileno, mientras que dicho termoplástico fluorado és ventajosamente un terpolímero de tetrafluoroetileno, de hexafluoropropileno y de fluoruro de vinifideno, corrientemente denominado THV y comercializado, por ejemplo, baj? las denominaciones D¥ßEON® 400 y DYNEON® 500 por la compañía 3M. Su conductividad té?aica es del orden de 0, 140 W.m"1. K"1. Por otro lado, dicho termoestable de baja conductividad térmica es ventajosamente una poliimida, tal como poliimidas VESPEL® y CAPTON® comercializadas respectivamente por las compañías DU PONT D€ NEMOURS y 3M, y en donde las conductividades térmicas son del ord n de 0, 120 W.m" 1. K"1. Se entiende bien que el material utilizado conforme a la presente invención puede igualmente comprender, como aquel conocido en relación a toda la formulación a base de elastómeros, un sistema de reticulación apropiado y diferentes aditivos clásicamente empleados en la industria de polímeros, tales como, de manera no limitativa, activadores (óxido de zinc activo, por ejemplo), agentes complejos (por ejemplo, ácido esteárico), plastificantes (por ejemplo, un aceite nafténico o parafínico), lubricantes (por ejemplo, un polietilenglicol), agentes de aplicación (tal como CRODAMIDE® ER comercializado por la compañía CRODA), o todavía agentes compatibles como un SEBS modificado por el anWdrjdo maléico o no. Óxido de antimonio puede igualmente introducirse en baja cantidad, como carga no reforzadora, para una mejor prooesabilídad del material y, sin influenciar su conductividad térmica. Esta carga se introduce ventajosamente a una altura de 50 partes en peso al máximo y, de preferencia, a una altura de 20 partes en peso. En cuanto a un sistema de reticulación arriba citado, se puede trabar de un sistema conocido en la industria de polímeros, tal como un sistema de reticulación por los peróxidos orgánicos, óxidos metálicos (óxido de zinc activo + DHT 4A2 + ZBEC, por ejemplo), resinas fenóliGas (brominadas o no como aquellas comercializadas por la compañía SCMENECTADY bajo las referencias SP1045 o SP1055) o todavía por domadores de azufre, de preferencia que no generan nitrosamina {R€NOCURE® SG + DEOVULC® BG 187 o SULFADON® CLD + D1 VULC® BG 187). Entre esos sistemas de reticulación, se revela que las resmas fenólicas convienen particularmente bien a la realización de material, porque ellas permiten obtener las propiedades mecánicas muy saUsfactorias. Según otra modalidad ventajosa de la invención, el material comprende: - entre 30 y 120 partes en peso de dicl?> elastómero degradable, - entre 20 y 100 partes en peso de dicho elastómero no degradable, - entre O y 100 partes en peso, de preferencia entre 20 y 100 partes de dicho termoplástico, y - entre 0 y 100 partes en peso de dicho termoestable. 5 De manera particularmente ventajosa, el material utilizado conforme a la invención presenta una conductividad térmica inferior o igual a 0,140 El material utilizado conforme a la invención presenta las ventajas de ser flexible, por la presencia de compuestos de naturaleza 0 elastomérica, y presentar una conductividad térmica particularmente baja, oomo se indica anteriormente. De manera sorprendente, puede fabricarse y emplearse en la ausencia de cargas, reforzadoras o no, tal como negro de carbono, sílice, tiza y kaolín, carga que se utilizan clásicamente en la industria de 5 pofimeros y que aumentan la conductividad térmica de materiales. Por otro lado, este material es compacto, es decir de naturaleza no celular, lo que le confiere una excelente resistencia a la presión, caracterizado porque ventajoso para su uso a grandes profundidades submarinas, como se describirá con más en detalle a 0 continuación. Según todavía otra modalidad ventajosa de la invención, el material comprende, por otro lado, microesferas de vidrio de crisol, por ejemplo las microesferas de vidrio de grado 38/4000 comercializadas por la compañía 3M. 5 La presencia de esas microesferas de vidrio de crisol permite disminuir la densidad de material de aproximadamente 0.98 (en su ausencia) a aproximadamente 0.65, disminución de densidad que es particularmente ventajosa para su flotación . Esas microesleras de vidrio contribuyen igualmente a una disminución de la conductividad térmica del material según la presente invención, disminución tanto más marcada GOIWO el porcentaje en volumen en microesferas de vidrio que es más elevado, porcentaje que puede lograr 60% de volumen. Se puede así obtener materiales en los cuales la conductividad térmica es del orden de 0.09 W.m"1.K"1. La incorporación de microesferas de vidrio de crisol en el material puede efectuarse con la ayuda de una extrusión, de la cual un pritaer compartimento comprende dichas microesferas y un segundo compartimento comprende ya sea el ensamble de ingredientes de material previamente mezclado, en el caso de un procedimiento de fabricación de material como un caucho tradicional, ya sea el ensamble de ingredientes de material previamente reticulado, dinámico (es decir simultáneamente SOüetido a una mezcla y a las partes de temperaturas crecientes) en el caso en donde el material se fabrica como un elastómero termoplástico (en particular el caso en donde el material comprende un termoplástico). Los silanos puede igualmente utilizarse con el objeto de asegurar una mejor unión entre las microesferas de vidrio y los elastómeros presente en el material. Según una modalidad preferida de la invención, el material se utiliza para el aislamiento térmico de conductos. En el sentido de la presente invención, se entiende por "conducto", todos tubo, caño, tubular o análogo para el envío de fluidos. Un uso particularmente ventajoso de material de aislamiento téffwsico según la presente invención es el aislamiento de conductos pe oleros submarinos, en particular de conductos submarinos a gran p?JI ndidad, por ejemplo, a 2000-3000 metros de profundidad. La presente invención, por otro lado, tiene por objeto un conducto, caracterizado porque comprende al menos una capa de un material de aislamiento térmico tal como se describe precedentemente. Tales conductos comprenden, por ejemplo, un tubo metálíéo revestido, sobre su cara externa, de una capa de material según la invención ventajosamente de un espesor de 20 a 40 mm. Los conductos según la invención pueden, de manera particularmente ventajosa, utilizarse a las profundidades de 2000 a 3000 metros sin deformarse a las presiones de 200 a 300 barras que reinan, contrariamente a los conductos que existen en la actualidad, permitiendo asila perforación de capas petroleras hasta ahora inaccesibles. Además de las disposiciones precedentes, la invención comprende todavía otras disposiciones que surgirán de la descripción que sigpe, que se refiere a los ejemplos de formulaciones de materiales aptos pam utilizarse para el aislamiento térmico, en particular conductos petroleros submarinos a gran profundidad, y de medidas de su conductividad térmica. Debe entenderse bien que, sin embargo, esos ejemplos se proporcionan únicamente a manera de ilustración del objeto dé la invención, los cuales no constituyen ninguna manera de limitación.

PLO 1 : Formulación, pré^líración y conductividad térmica de un primer material pai a el aislamiento térmico Los compuestos utilizados y sus cantidades, expresadas en p gues en peso, se resumen a continuación: Caucho de butilo 365 (BAYER) 30 VISTANEX® MML 120 (EXXON) 70 Aceite nafténico 10 Óxido de zinc activo (HB Chemical) 5 Ácido esteárico 1 íri Resina fenólica SP1055 (SCHENECTADY) 1 0 Se trata un material a base de elastómero degradable (caucho de butilo) y de un elastómero no degradable de baja conductividad térmica (VISTAN EX® MML 120). El material se elabora como un caucho tradicional: la unión de CQi^puestos primero se coloca en una mezcla, después una etapa de mezclado se realiza conforme a las técnicas conocidas por el experto en ía materia con respecto a los cauchos. Después de una etapa de formación del material, este último se vulcaniza con la ayuda de una prensa de compresión durante 15 minutos y a 180°C. La conductividad térmica del material así obtenido es de 0.1 12 W.m "\K" EJlIftlPLO 2: Formulación, preparación y conductividad térmica de un segundo material para el aislamiento térmico Los compuestos utilizados y sus cantidades, expresadas en partes en peso, se resumen a continuación: EXXPRO® 90-1 0 i , 60 VISTAMBX® MML 80 20 DYNEON® 400 20 Aceite nafténico 1 0 Polietileno glicol 4000 2 CRODAMIDE® ER 0.5 Óxido de zinc activo (HB Chemical) 1 .5 DHT 4A2 2 ZBEC 1 .5 Se trata un material a base de un elastómero degradable (EXXPRO® 90-10), de un elastómero no degradable de baja conductividad tértwica (VISTANEX® MML 80) y de un termoplástico fluorado de baja conductividad térmica (DYNEON® 400). ZBEC corresponde a dibencilditiocarbamato de zinc; este acelerador se comercializa por la compañía SAFIC-ALCAN. En cuanto a DHT 4A2, corresponde a una mezcla de óxidos de aluminio y de magnesio comercializada por MITSUI & Co. y une igualmente el acelerador para la reticulación. Con respecto a la presencia de termoplástico fluorado, el material se elabora de la misma manera que un termoplástico elastómero, es decir con una reticulación dinámica cuando el mezclado de la unión de ingredientes. Los compuestos enumerados anteriormente se colocan en un mezclador en el cual la temperatura se regula inicialmente a 1 50°C, la velocidad de los rotores siendo de 95 revoluciones/minuto y la presión de <§!*" >n siendo de 3,5 bars. La temperatura de mezcla se aumenta progresivamente según el siguiente procedimiento: a 1 minuto, 135°C; a 4 míautos, 210°C, a 6 minutos, 21 5°C; a 12 minutos, 230°C La mezcla §e enfría entonces al disminuir la velocidad de los rotores y, cuando su temperatura es de aproximadamente 1 80°C, se somete a un calandrado para obtener una hoja de 5 a 10 mm de espesor que se tritura entonces. El triturado es una nueva mezcla sobre un extrusor y se extruye en hilera ba|o la forma de granulos, granulos que podrán enseguida formarse conforme a los deseos del usuario. 10 La conductividad térmica del material así obtenido es de 0.125 W.m"1. K 1. E EMPLO 3: Formulación, preparación y conductividad térmica de un tercer material para el aislamiento térmico Los compuestos utilizados y sus cantidades, expresadas en 15 paites en peso, se resumen a continuación: EXXPRO® 90-10 100 VISTANEX® MML 80 50 Aceite nafténico 5 Polietileno glicol 4000 2.5 20 CRODAMIDE® ER 0 6 Óxido de zinc activo (HB Chemical) 2 RENOCURE® SG 3 DEOVULC® BG 187 2 Se trata un material a base de elastómero degradable 25 (EXXPRO® 90-10) y de un elastómero no degradable de baja L 80). El material se elabora igualmente con una retícutaciój? dlr^mica cuando el mezclado de la unión de ingredientes, según un s procedimiento operativo similar a aquel descrito en el ejemplo 2. 5 Los compuestos enumerados anteriormente se colocan en un mezclador en el cual la temperatura se regula inicialmente a 80°C, la velocidad de los rotores siendo de 100 revoluciones/minuto. Cuando la temperatura de mezclado llega a 200-230°C, la mezcla se enfría al disminuir la velocidad de los rotores y, cuando su temperatura es de 10 aproximadamente 180°C, se somete a un calandrado para obtener una hoja de 5 a 10 mm de espesor que se tritura entonces. Esta hoja se tritura y este triturado es una nueva mezcla sobre un extrusor y se extruye en hilera bajo la forma de granulos. La conductividad térmica del material así obtenido es de 0.130 15 W.m"1. K-\ Como resultará de lo anterior, la presente invención no se Imita nulamente a aquellos modos de tratamiento, realización y aplicación que se han descrito de manera más explícita; incluye por el contrario todas las variantes que pueden surgir con el espíritu del técnico en la materia, 20 sin apartarse del ambiente, ni del alcance de la presente invención.

Claims

REIVINDICACIONES 1 . El uso de un material que ccüiiprende al menos un elastómero degradable seleccionado del grupo constituido por el caucho de butilo, halobutilos y copolímeros brominados de isobutileno y de para- 5 metílestireno, y al menos un elastómero no degradable de baja conductividad térmica, para realizar un aislamiento térmico. 2 El uso según la reivindicación 1 , caracterízado porque dioJ»o elastómero no degradable de baja conductividad térmica es un ps?sobutileno. 10 3 El uso según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque el material comprende además al menos un te?moplástico de baja conductividad térmica elegido entre los tetmoplásticos fluorados y los termoplásticos poliolefínicos, y al menos un termoestable de baja conductividad térmica. 15 4. El uso según la reivindicación 3, caracterizado porque dí?o termoplástico fluorado es un terpolímero de tetrafluoroetileno, he-xafluoropropileno y fluoruro de vinilideno. 5. El uso según la reivindicación 3, caracterízado porque dícrto termoplástico poholefíníco es un polipropileno. 20 6. El uso según la reivindicación 3, caracterizado porque dictio termoestable de baja conductividad térmica es una poliimida. 7. El uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el material comprende - entre 30 y 120 partes en peso de diGho elastómeio 25 degradable, - entre 20 y íftel fíes en peso de dicho elastómero no degradable, w*. - entre 0 y 1 00 partes en peso de dicho termoplástico, y - entre 0 y 100 partes de dicho termoestable. 8. El uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el material presenta una conductividad térmica inferior o igual a 0.140 W. m"1. K" 1 , de preferencia inferior o igual a 0.130 W. m"1. K"1. 9. El uso según cualquiera de las reivindicaciones pfécedentes, caracterizado porque el material comprende por otro lado mtcroesferas de vidrio de crisol. 10. El uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes para realizar aislamiento térmico de un conducto. 1 1 . El uso según la reivindicación 10, caracterizado porque dicho conducto es un conducto petrolero submarino a gran profundidad. 1 2. Conducto, caracterizado porque comprende al menos una capa de material del aislamiento térmico tal como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9. 13. conducto, caracterizado porque es un conducto petrolero sufeftiarino a baja profundidad. RÍSUMÉÑ La invención se refiere al uso de un material que comprende al menos un elastómero degradable seleccionado del grupo que consiste de ca sho de butilo, halobutilos y copolímeros brominados de isobutileno y de pará-metilestireno, y al menos un elastómero no degradable con baja conductividad térmica para aislamiento térmico, en particular para conductos. La invención también se refiere a un conducto, y en particular a un conducto petrolero submarino a grandes profundidades, que comprende al menos una capa de dicho material. PA/a¿ 2eo i \ oo