NO20130120A1

NO20130120A1 - Rortransportsystem med hydrofob vegg

Info

Publication number: NO20130120A1
Application number: NO20130120A
Authority: NO
Inventors: Gregory John Hatton; Ajay Praful Metha; David Joseph Peters
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 2010-06-24
Filing date: 2013-01-21
Publication date: 2013-01-21
Also published as: BR112012032799B1; US8814473B2; MY164695A; AU2011271108B2; AU2011271108A1; NO346520B1; CN102959301B; WO2011163190A1; US20130087207A1; BR112012032799A2; CN102959301A

Abstract

Et rørsystem omfattende en rør som omfatter en utside av systemet, røret omfatter en indre rørvegg, et hydrofobt lag innvendig av den indre rørveggen, og en væske innvendig av det hydrofobe laget og innvendig av den indre rørveggen, væsken omfatter vann og et eller flere hydrokarboner.

Description

BAKGRUNNEN FOR OPPFINNELSEN

O ppfinnelsens område

Oppfinnelsen angår rørsystemer og deres fremgangsmåter for bruk.

Bakgrunnsteknikk

PCT Patentsøknad WO 2010/17082 avdekker trykkingsblanketter, rørledninger, transportbånd, oppblåsbare artikler, sammenleggbare containere, verneklær og andre typer belagte stoffer som er produsert med en termoplastisk blokk-kopolymer (TBC). Denne TBC kan være et termoplastisk polyuretan (TPU), en kopolyester (COPE), et kopolyamid (COPA) eller en polyuretanurea (TPUU). Det også en trykkingsblankett eller trykkings sleeve og en herdet liner for en passasje eller et rør. TBC er (I) reaksjonsproduktet av (1) en hydrofob polyol eller polyamin, (2) et polyisocyanat eller en aromatiske dikarboksylsyre, og (3) en lineær kjedeforlengerenhet som inneholder 2 til 20 karbonatomer, eller (II) reaksjonsproduktet fra (1) en hydrofob polyol eller polyamin, og (2) en karbonosylsyreende av en telechelic polyamidsekvens. PCT

Patentsøknad WO 2010/17082 er herved innlemmet som referanse i sin helhet.

US Patent 485,343 avdekker en fremgangsmåte for å preparere et hydrofobt belegg ved å preparere en forløper solv. som omfatter et metallalkoksid, et løsemiddel, en grunnleggende katalysator, en fluoroalkyl sammensetning og vann, deponert på forløper solv. som en film på en overflate, for eksempel et substrat eller et rør, oppvarme filmen og utsette filmen for en hydrofob silan komponent for å danne et hydrofobt belegg med en kontaktvinkel større enn ca 150 grader. Kontaktvinkelen til filmen kan kontrolleres ved eksponering for ultrafiolett stråling for å redusere kontaktvinkelen og påfølgende eksponering for en hydrofob silan sammensetning for å øke kontaktvinkelen. US Patentnummer 7,485,343 er heri innlemmet som referanse i sin helhet.

US Patent 7,344,783 avdekker et hydrofobt belegg innbefattende fast silsesquioksan silikonharpiks for å øke holdbarheten. Det hydrofobe belegget er enhver sammensetning som øker kontaktvinkelen til en overflate, fortrinnsvis glass. Holdbarheten av det hydrofobe belegget er fortrinnsvis økt til ett og et halvt år, mer fortrinnsvis tre år. US Patentnummer 7,344,783 er herved innlemmet som referanse i sin helhet.

Sammendrag av oppfinnelsen

Et aspekt av oppfinnelsen tilveiebringer et rørsystem som omfatter et rør som omfatter et eksteriør av systemet, røret omfattende en indre rørvegg; et hydrofobt lag innvendig til den indre rørveggen eller et hydrofobt lag som strekker seg fra innenfor rørveggen til interiøret av den indre rørveggen; og en fluidfaststoffstrøm innvendig til det hydrofobe laget og innvendig av den indre rørveggen, fluidfaststoffstoffstrømmen omfatter vann, én eller flere hydrokarboner, og produserte faststoffer.

Fordeler av oppfinnelsen innbefatter ett eller flere av følgende:

redusert dannelse av avsetninger på indre rørvegger, for eksempel hydrater;

transport av produserte fluider med betydelig reduserte avsetninger;

transport av produsert fluider uten avsetninger;

en redusert kraft nødvendig for pigging; og/eller

generering av en fluidslurry ved pigging.

Kort beskrivelse av tegningen

FIG. 1 er et eksempel på et selvmontert monolag i samsvar med utførelsesformer avdekket her.

Detaljert beskrivelse

I ett aspekt relateres utførelsesformer avdekket heri til et system og en fremgangsmåte for å hindre hydratblokkeringer i rør. Spesielt relateres noen utførelses-former avdekket heri til en rørledning med en hydrofob indre vegg og fremgangsmåter for å hindre hydratblokkering. Andre utførelsesformer avdekket heri er relatert til en rørledning med en hydratfobisk indre vegg og fremgangsmåter for å hindre hydratblokkering.

I et annet aspekt relateres utførelsesformer avdekket heri til en prosess for rekondisjonering av den indre veggen av et rør for å hindre hydratdannelse. Spesielt relateres noen utførelsesformer avdekket heri til en prosess for rekondisjonering av en hydrofob indre vegg i en rørledning, innbefattende kjemisk fukting.

I noen utførelsesformer av foreliggende fremstilling, er den indre veggen av et rør (f.eks. et stålrør, rørledning, strømningslinje, etc.) modifisert for å bli hydrofobt eller hydratfobiske for å hindre hydratblokkering. Generelt er hydrater krystallinske clathratforbindelser (dvs. inkluderende forbindelser) dannet av hydrokarboner og vann under lav temperatur og høye trykkforhold. Imidlertid kan hydrater også dannes fra ikke-hydrokarboner, for eksempel karbondioksid, nitrogen og hydrogensulfid, under riktig temperatur og trykkforhold. Begrepet "hydrokarbon," som brukt her kan omfatte både hydrokarboner og ikke-hydrokarboner som brukes til å danne hydrater. Hydrokarboner kan vanligvis innbefatte alkyl, alkenyl, alkynyl, sykloalkyl, aryl, alkaryl og aralkyl, for eksempel. Spesifikke eksempler på hydratdannende hydrokarboner omfatter, men er ikke begrenset til, etylen acetylen, propylen, metylacetylen, n-butan, isobuten, 1-buten, trans-2-buten, cis-2-buten, isobuten, butanblandinger, isopentan, penten, argon, krypton, xenon og blandinger av disse. Begrepet "hydrokarbon" kan også referere til naturgass. Naturgass hydrokarboner kan innbefatte for eksempel metan, etan, propan, butan, nitrogen, oksygen, karbondioksid, karbonmonoksid, hydrogen og hydrogensulfid.

Hydratdannelse krever tilstedeværelse av vann (selv i små mengder), en temperatur lavere enn hydratdannelsesgrensen og et trykk over hydratdannelsestrykket. Hydratdannelsesraten øker med turbulens som holder vann, gass, og strømelementene blandet. Ved å modifisere den indre veggen til å bli hydrofob, vil veggen foretrekke hydrokarboner fremfor vann. Dermed vil hydrokarboner som strømmer gjennom røret fukte den indre veggen og hindre hydratavsetninger, og dermed gjøre den indre veggen hydratfobisk. Dette er en fordel i forhold til tradisjonelle systemer som bare injiserer kjemiske inhibitorer i en strøm som strømmer gjennom røret, fordi kjemikalier ikke trenger å bli kontinuerlig tilført.

Begrepet "hydrofob," som brukes her, refererer til en tendens til ikke å oppløses (dvs., forbindes) lett i vann. En del kan være hydrofob og foretrekke binding eller tillmytning med andre hydrofobe deler eller molekyler, og dermed ekskludere vannmolekyler. Begrepet "hydratfobisk" refererer til en tendens til ikke å bli fuktet eller omfatte hydrater.

En fagperson på området vil forstå at det kan være en fordel å preparere overflaten av den indre veggen av et rør før modifisering (f.eks. belegging) av veggen. Spesielt er overflatepreparering av stålrør ønskelig for å sikre at OH-grupper er tilgjengelig for binding. Den primære bindingsmekanismen av stål med ulike overflatemodifikasjoner eller belegg er gjennom OH-grupper som finnes i stål-komposisjoner. Dermed innebærer overflateprepareringer vanligvis å fjerne alle oksidlag og/eller andre urenheter (dvs. scale) funnet på overflaten av stålrøret til for eksponering eller opprettelse av OH-grupper for binding. Overflateprepareringer kan innbefatte et termisk rengjøringstrinn, en kjemisk rengjøring eller etse trinn, et mekanisk rengjørmgstrinn, et sandblåsmgstrinn eller en kombinasjon av disse. En overflate prepareringsprosess kan for eksempel innbefatte et termisk og kjemisk rengjøringstrinn som involverer etsning av overflaten med et konvensjonelt halogenert løsemiddel ved 700 °F i 2-4 timer og deretter sandblåsing av overflaten med alumina og titamumoksidpartikler av en bestemt størrelse for å lage et ønsket ankringsmønster på overflaten. I andre tilfeller kan mekanisk rengjøring av overflater - f.eks. overflater som har blitt elektropolert - bare kreve en skylling med etylalkohol for å preparere overflaten for belegging.

I noen utførelsesformer av foreliggende fremstilling, kan et grurmmgstrinn være ønskelig etter forbehandlingstrinnet og før modifiseringen eller beleggmgstrinnet. Et slikt gruriningstrinn kan omfatte å sprøyte røret (eller strømmer gjennom røret) med grimningsmolekyler (f.eks. siloksan) som brukes for binding med de utsatte OH-grupper (fra overflatepreparermgstrinnet) og deretter påføre belegg.

I en utførelsesform er den indre veggen av et rør modifisert for å bli hydrofob eller hydratfobisk ved å feste selvmonterende molekyler til den indre veggen av et rør til å danne en selvmontert monolag (SAM). For eksempel kan 14-fenyl-l-tetradekantiol syntetiseres fra (kommersielt tilgjengelig) 14-fenyl-l 1-tetradecen-l-ol. Cg-tiol til Ci8-tiol eller andre SAM, med kjemi tilsvarende hydrat antiagglomeratmolekyler, kan selektivt adsorberes på indre veggrensesnittet for å konstruere et organisert og orientert rettet mono lag. Enkelte SAM kan brukes ved temperaturer lavere enn 200 °F og atmosfærisk trykk.

Antiagglomerater generelt fungerer for å hindre mindre hydrater fra agglomerering til større hydratkrystaller, slik at mindre hydrater kan pumpes gjennom røret. Eksempler på antiagglomerat molekyler som kan belegges på den indre veggen av et rør innbefatter tributylheksa decylfosfoniumbromid, tributylheksadecyl-ammomumbromid, og andre alkylerte ammonium, fosfonium eller sulfonium-forbindelser, zwitterioniske forbindelser som R (CH3)2N _|_ -(CH2)4-S03 Q|.

Figur 1:

Med referanse til figur 1, er molekyler med hydrofobe haler 10 festet til et substrat 12 for å danne en SAM. I en foretrukket utførelsesform er substratet 12 den indre veggen av et rør (f.eks. rørledning). Hvert molekyl 10 har en hodeende 14 og en hakende 16. Hodeenden 14 innbefatter en funksjonellgruppe valgt for å bindes til substratmaterialet 12. Substratmaterialet kan inneholde kromstål, lavlegert stål, titanstål, rustfritt stål, enhver annen stållegering som kan finnes i konvensjonelle kommersielt tilgjengelig stålrørledninger, korrosjonsbestandige legeringer (CRA), CRA med overlag av gull, eller andre metaller som brukes til å lage et rør. Egnede funksjonelle grupper for bruk på hodeende 14 innbefatter, for eksempel 14-fenyl-l-tetradekantiol. Haleenden 16 innbefatter en kjede 17, og valgfritt en funksjonsgruppe 18 som er valgt for å gi en hydrofob SAM på substratet 12. Egnede funksjonelle grupper 18 for bruk på haleenden 16 innbefatter hydrokarboner som alkaner, alkener, alkyn, sykloalkener, sykloalkener, sykloalkyn og aromatiske hydrokarboner, for eksempel aryl. Videre er C8 til Cig-tioler, aminer og fosfater hydrofobe SAM som kan brukes på underlagmateriale for å gjøre et rør hydrofobt.

I en annen utførelsesform er den indre veggen av et rør modifisert for å bli hydrofobt eller hydratfobisk ved å bruke et plasmagenerert belegg på den indre veggen. Eksempler på plasmabeleggmaterialer og fremgangsmåter kan finnes i US Patent nr. 7,351,480 og US Patent nr. 7,052,736, som er innlemmet heri som referanse i sin helhet.

I visse utførelsesformer kan det være ønskelig å rehabilitere den indre veggen av et rør. For eksempel kan hydrofob og hydratfobisk kvalitet på veggen bli degradert under hyckamtbedringen eller med tiden. Således, ved kondisjonering og/eller kjemisk fukting, kan den indre veggen gjenvinne de ønskede hydrofobe og hydratfobiske kvaliteter som ble tapt.

Utførelsesformer av foreliggende fremstilling har en fordel overfor tradisjonelle systemer som injiserer kjemikalier i en strøm som strømmer gjennom et rør eller

strørnnmgslinje (dvs. kjemiske injeksjons systemer). I kjemiske injeksjonssystemer, blir kjemikalier som er brukt for å forebygge hydratblokkeringer feid bort av en strøm som strømmer gjennom røret og dermed må kjemikaliene kontinuerlig tilføres. Fordelaktig, krever utførelsesformer av foreliggende fremstilling ikke kontinuerlig tilførsel av kjemikalier for å hindre hydratblokkeringer.

Mens oppfinnelsen har blitt beskrevet med hensyn til et begrenset antall utførelsesformer, vil fagpersoner på området som har nytte av denne fremstillingen forstå at andre utførelsesformer kan utformes og ikke avviker fra omfanget av oppfinnelsen som beskrevet heri. Følgelig bør omfanget av oppfinnelsen bare være begrenset av de vedlagte patentkrav.

Claims

1. Et rørsystem omfattende: et rør omfattende et eksteriør av systemet, røret omfatter en indre rørvegg, et hydrofobt sjikt innvendig til den indre rørveggen, og en fluidfaststoffstrøm innvendig til det hydrofobe laget og innvendig til den indre rørveggen, fluidfaststoffstrømmen omfatter vann, en eller flere hydrokarboner, og en eller flere andre produksjonsstrømkomponenter.

2. Rørsystemet ifølge krav 1, hvor røret er installert i et undersjøisk miljø.

3. Rørsystemet ifølge et eller flere av kravene 1-2, hvor de en eller flere hydro-karbonene omfatter råolje.

4. Rørsystemet ifølge ett eller flere av kravene 1-3,karakterisert vedat røret er installert i et miljø som har en omgivelsestemperatur mindre enn ca 70 °F.

5. Rørsystemet ifølge et eller flere av kravene 1-4,karakterisert vedat røret er installert i et miljø som har en omgivelsestemperatur på mindre enn ca 60 °F.

6. Rørsystemet ifølge et eller flere av kravene 1-5,karakterisert vedat det hydrofobe laget omfatter en kinetisk hyckatinhibitor.

7. Rørsystemet ifølge et eller flere av kravene 1-6, hvor det hydrofobe laget omfatter et selvmonterende lag omfattende molekyler som utsettes for hydrofobe haler.

8. Rørsystemet ifølge et eller flere av kravene 1-7, hvor det hydrofobe laget omfatter et selvmonterende lag omfattende, molekylene som omfatter en funksjonell gruppe på en hakende valgt fra gruppen bestående av hydrokarboner, alkaner, alkener, alkyn, sykloalkaner, sykloalkener, sykloalkyn, aromatiske hydrokarboner og aryler; C8 til Ci8-tioler, aminer, og fosfater.

9. Fremgangsmåte for transport av et fluid omfattende: å tilveiebringe et rør, der røret omfatter en indre rørvegg; å installere et hydrofobt lag innvendig den indre rørveggen, og å sende en fluidfaststoffstrøm gjennom røret, fluidet innvendig av det hydrofobe laget og innvendig av den indre rørveggen, der fluidstrømmen omfatter faststoffer, vann, et eller flere hydrokarboner, og en eller flere andre produksjonsstrømkomponenter.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9,karakterisert vedat transportstrømmen er en eller flere undervannsbrønnstrømmer.

11. Fremgangsmåte ifølge et eller flere av kravene 9-10, videre omfatter installering av røret i et undersjøisk miljø med en omgivelsestemperatur på omtrent 55 °F.

12. Fremgangsmåte ifølge et eller flere av kravene 9-11, videre omfattende tilkobling en ende av røret til en konstruksjon som flyter på et vannlegeme.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, hvor den flytende konstruksjon er valgt fra gruppen bestående av en halvt nedsenkbar, en spar, en FPSO, og en TLP.

14. Fremgangsmåte ifølge et eller flere av kravene 9-13, hvor fluidet omfatter råolje