NO320447B1 - Innvendige isolerte, korrosjonsmotstandsdyktige rorledninger - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører generelt rørledninger og mer spesielt en innvendig isolert, korrosjonsmotstandsdyktig struktur ifølge den ikke-karakteriserende delen av krav 1.

Under offshoreproduksjonen av olje og gass, transporterer undervanns rørledninger fluider fra offshore gass- og/eller oljebrønner til et produksjonssted lokalisert en viss avstand fra brønnen. Innholdet i en strømningsledning innbefatter vanligvis olje, naturgass og vann. Undervanns rørledninger transporterer en enkel fluid slik som olje, gass eller vann som skal eksporteres eller injiseres. Blandingen er varm når den først forlater reservoaret, men innholdet kjøles når det strømmer gjennom ledningen, og nedkjølingshastigheten er rask når produksjonsstrømmen stoppes (shut-in). Når innholdet i strømningsledningen kjøles ned til tilstrekkelig lave temperaturer, kan det skje to alvorlige problemer, hydratdannelse og voksavsetting. Hydrater dannes ved tilstrekkelig lave temperaturer når naturgass og vann kombineres til en islignende struktur. Voksavsettingen begynner når veggene i røret kjøles ned under oljens blakningspunkt.

Isolerte undervanns strømningsledninger har blitt anvendt som et middel for å minimalisere varmetapet ved likevekt for en rørledning med strømning og også for å forlenge nedkjølingen av innholdet straks strømningen har blitt stoppet. Det er flere kommersielt tilgjengelige isolasjonsmaterialer for anvendelse på undervanns strømningsledningstransport av fluider produsert fra offshore gass/oljebrønner. Disse innbefatter ikke-ytterkappe (non-jacketed) og rør-i-rør isolasjon. En ikke-ytterkappe isolasjon belegges direkte på utsiden av et rør. Rør-i-rør strukturer innbefatter et isolerende medium i ringrommet mellom det indre røret ("carrier") og det ytre røret (kappen). Konvensjonell utvendig isolasjon begrenses av trykkbærende egenskaper og vannabsorpsjon på dype vanndybder. Konvensjonell rør-i-rør teknologi bruker to stålrør som fabrikkeres sammen til å danne et ringrom som er isolert med hjelpemidler som kan innbefatte polyuretanskum (PUF), isolerende mikrokuler eller vakuum. Det resulterende produktet er svært effektivt, men kostbart å fremstille og installere.

Andre metoder erm isolering for å holde rørinnholdet varmt, innbefatter aktiv oppvarming av strømningsledningen med elektrisitet eller på andre måter. I tillegg har injeksjon av kjemikalieinhibitorer blitt brukt for å forhindre voksavsetning og hydrater. Disse metodene er også kostbare.

Et annet problem ved mange produksjonsanvendelser er korrosjon. Tilstedeværelsen av H2S (hydrogensulfid) og CO2 (karbondioksid) i en produksjonsstrømning eller transport av en hvilken som helst korrosiv fluid, vil forårsake alvorlig korrosjon av karbonstålrør. Dagens metoder for å ta seg av korrosjon innbefatter bruk av korrosjonsmotstandsdyktige legeringer (CRA), enten som et massivt rør eller som foring eller cladding av karbonstålrør, korrosjonsmotstandsdyktige belegg på innsiden av karbonstål og bruk av en termoplastforing på innsiden av karbonstål.

I DE 1 475 881 A beskrives en rørledning som omfatter et utvendig rør, en innvendig foring konsentrisk med det ytre røret og som avgrenser et ringrom mellom nevnte foring og det ytre rør, hvor nevnte foring har mange passasjer gjennom seg og hvor isolerende materiale er anbragt i nevnte passasjer og hvor foringen er utformet fra polyuretan som er gasspermeabelt.

Ulempen med CRA og belegg er at de vanligvis er kostbare. Ulempen med termoplastforede rør at permeabiliteten av termoplastforingen gjør det mulig for gass å passere gjennom foringen og bygges opp i ringrommet som ligger mellom foringen og røret. Denne mekanismen kan føre til kollaps av foringen og/eller skader i foringssystemet.

Kjent teknikk gir et behov for forbedrede strukturer.

Oppfinnelsen omhandler dette behovet. Det er frembrakt en innvendig isolert, korrosjonsmotstandsdyktig rørledning. Ifølge oppfinnelsen er det således tilveiebragt en rørledning som omfatter et utvendig rør, en innvendig foring anbragt inne i nevnte ytre rør slik at det er konsentrisk med dette og avgrenser et ringrom mellom nevnte foring og utvendige rør, nevnte foring har flere passasjer gjennom seg, og et isolerende materiale anbragt i passasjene i nevnte foring. Rørledningen er således kjennetegnet ved at det isolerende materialet omfatter et faseendrende materiale. Foretrukne trekk ved rørledningen ifølge oppfinnelsen fremgår av de medfølgende uselvstendige kravene 2-7.

For en ytterligere forståelse av egenskapene og formålene med den foreliggende oppfinnelsen, henvises det til den følgende beskrivelsen og de medfølgende tegningene der like deler er gitt samme henvisningstall og der:

Figur 1 er et tverrsnitt av den foretrukne utførelses formen av oppfinnelsen.

Figurene 2 - 4 er tverrsnitt av alternative utførelsesformer av oppfinnelsen.

Figurene 5-7 illustrerer anvendelsen av et isolerende materiale i foringspassasjene i de foretrukne og alternative utførelsesformene av oppfinnelsen. Figurene 8-9 illustrerer bruken av væske i foringspassasjene i den foretrukne og en alternativ utførelsesform av oppfinnelsen.

Figur 10 illustrerer en annen alternativ utførelsesform av oppfinnelsen.

Med henvisning til tegningene ser man fra figur 1 at oppfinnelsen generelt er betegnet med nummeret 10. Rørledningen 10 omfatter generelt en foring 14 og et ytre rør 16.

Foringen 14 er fortrinnsvis et polymermateriale som virker som "carrier" for den produserte hydrokarbonen eller korrosive/erosive fluidet. Foringsrøret ("carrier") kan lages av et hvilket som helst polymermateriale slik som høytetthets polyetylen (HDPE), Carilon ®, polyamid 11 (PAI 1) eller en kompositt av flere materialer.

I en foretrukket utførelsesform er foringen 14 utstyrt med mange passasjer 18 rundt den ytre omkretsen av foringen. Passasjene 18 kan være langsgående eller gå i spiral. Figur 1 illustrerer passasjer 18 som er hovedsakelig U-formet i tverrsnitt. Figur 2 er en alternativ utførelsesform og illustrerer passasjer 18 som er sirkulære i tverrsnitt. Hver passasje 18 er utstyrt med et ventilasjonshull 17 som gjør det mulig for gass som bygges opp i det mellomliggende ringrommet å passere gjennom passasjene 18. Figur 3 er en alternativ utførelsesform og illustrerer et flertall av rektangulære eller firkantede passasjer 18. Figur 4 illustrerer en alternativ utførelsesform der mange adskilte små rør eller kanaler 19 er anbrakt rundt foringen 14 for å danne individuelle passasjer 18.

Et isolerende materiale 20 blir mottatt i passasjene 18. Det isolerende materialet 20 er fortrinnsvis et lastbærende, permeabelt materiale som tillater gassmigrasjon gjennom ringrommet. Isolasjonen er illustrert i den foretrukne utførelsesformen i figur 5 og i de alternative utførelsesformene i figurene 6 og 7.

Det isolerende materialet kan være faste partikler, hule kuler eller et komposittmateriale. De faste partiklene kan være silisiumdioksid-baserte, keramiske eller andre isolerende stoff. De hule kulene kan inneholde luft, argon eller en hvilken som helst annen passende gass. Komposittmaterialet kan være polystyren eller et faseendrende materiale (PCM). PCM er fortrinnsvis en mikroinnkapslet type, slik som den som fremstilles av Frisby Technologies eller Phase Change Laboratories. Disse faseendrende materialene er av parafintypen og er tilgjengelige i en tørr pulverform for lettvint håndtering. Ventilasjonshull 21 gjør det mulig for gass som bygges opp i ringromområdet, å passere gjennom passasjene 18 eller kanalene 19.

Som vist i figurene 8 og 9, er et alternativ til anvendelsen av partikler som isolerende materiale, anvendelsen av en isolerende væske 22, muligens en bulk PCM. Bulkfase-endrende materialer innbefatter salthydrater og parafinbaserte materialer.

Som vist i figur 10, er en alternativ struktur til å anvende en foring med passasjer å bruke en enkel foring med isolasjon rundt foringen 14 på innsiden av det ytre røret 16. Foringen kan ha sentreringsinnretninger 24 som sentrerer foringen med det ytre røret.

For å lage rørledningen 10, installeres rørledningen 14 inne i det ytre røret 16 ved hjelp av senkeforing. Dette er en prosess der diameteren av det indre røret reduseres ved å plassere det under strekk og å bli trukket i en ende av et trekkhode og holdt med valser i den motsatte enden. Det indre røret trekkes gjennom det ytre røret i den lengden som kreves. Når strekket frigjøres, ligger foringen tett mot den indre overflaten av det ytre røret.

Enten under eller etter installasjon av det indre røret fylles passasjene med det ønskede isolasjonsmaterialet. Isolasjonsmaterialet kan installeres på flere måter. Kanaler 19 i den alternative utførelsesformen i figur 4 kan fylles på forhånd med det isolerende materialet. Det isolerende materialet kan fylles direkte inn i passasjene før det indre røret trekkes inn i det ytre røret. Det isolerende materialet kan fylles inn i passasjene etter at det indre røret har blitt installert i det ytre røret.

Den foreliggende oppfinnelsen løser problemet med produksjon av svært effektive isolerte rørledninger til en mye lavere kostnad enn konvensjonell utvendig isolasjon eller konvensjonelle stålrør-i-rør konsept.

Den foreliggende oppfinnelsen løser også problemet med å frembringe korrosjonsmotstandighet til lavere kostnad mens den også løser det potensielle spørsmålet med fdringssammenbrudd. Den foreliggende oppfinnelsen er en forbedring av konseptet med en rillet foring fordi anvendelsen av et fyllstoffisolerende materiale hindrer at passasjene faller sammen på grunn av plastisk kryp under høye trykk og temperaturer.

Oppfinnelsen frembringer fordelen med reduserte kostnader fordi polymerrør er mye billigere å fremstille og installere enn både utvendig isolerende kledning og konvensjonelle rør-i-rør utforminger. Oppfinnelsen muliggjør også bruk av plastforede karbonstålrør for transport av gasser som kan trenge gjennom polymerfdringen. De ventilerte passasjene frembringer kostnadseffektiv korrosjonsmotstandighet mens det løser problemet med foringskollaps. Anvendelsen av en trykkmotstandsdyktig isolasjon opprettholder en åpen vei for gassmigrasjon mens et rillet foringskonsept med stor sannsynlighet vil kollapse ved høye trykk og temperaturer på grunn av plastisk kryp. Kombinasjonen av korrosjonsmotstand og isolasjon i en enkel struktur, er en solid og kostnadseffektiv løsning for rørledninger når begge kvalifikasjonene kreves.

Claims (7)

1. Rørledning (10), omfattende: et utvendig rør (16); en innvendig foring (14) anbragt inne i nevnte ytre rør (16) slik at det er konsentrisk med dette og avgrenser et ringrom mellom nevnte foring (14) og utvendige rør (16), nevnte foring (14) har flere passasjer (18) gjennom seg; og isolerende materiale (20) anbragt i passasjene (18) i nevnte fSring (14), karakterisert ved at det isolerende materialet (20) omfatter et faseendrende materiale.

2. Rørledning (10) ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte isolerende materiale (20) er gassgjennomtrengelig.

3. Rørledning (10) ifølge krav 1 eller krav 2, karakterisert v e d at nevnte isolerende materiale (20) er lastbærende.

4. Rørledning (10) ifølge krav 1, krav 2 eller krav 3, karakterisert ved at passasjene (18) gjennom nevnte foring (14) er hovedsakelig U-formet i tverrsnitt.

5. Rørledning (10) ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 4, karakterisert ved at passasjene (18) gjennom nevnte foring (14) er hovedsakelig sirkulære i tverrsnitt.

6. Rørledning (10) ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at passasjene (18) gjennom nevnte foring (14) er utformet med mange kanaler (19) som omgir nevnte innvendige foring (14).

7. Rørledning (10) ifølge krav 6, karakterisert ved at hver av de nevnte kanaler (19) er utstyrt med et ventilasjonshull (21).