石油作为非能源,人们对它的需求量越来越大,在我国陆上石油开采中占有很大比重,海上石油开采量相对较小。海上石油的开采由于环境因素,开采的成本远大于陆上石油开采的成本,然而海洋中又蕴藏着大量的油气资源,目前我国海上油气田开采已经形成规模,这些开采的油气田大都是比较大的油田,对于储量较小的油气田,由于成本较高,很多都没有被开采,通常人们称之为边际油田,对于边际油田的也是各国都在研究的课题。
管道运输是油气运输的主要方法之一,随着海上油、气田的不断,管道输送工艺已被广泛应用于海洋石油工业。全世界已经有超过175000km的海底管线,在墨西哥湾较深的海底管线的达到了2743m,在挪威较长的海底管线长度达到了120km。中海油为边际油田曾提出“三一”模式,即“一个平台、一条海底管线、一条海底电缆”,对于海底管线,我国使用的主要还是钢管,由于钢管的铺设费用较高,因此海管的成本在油气田中也占了的比重,如果能够将海管的成本降低,会对边际油田的起到很大的作用。
海底管道按流体分类可分为输油管道、输气管道、油气混输管道、油水混输管道、油气水混输管道、输水管道;按结构分类,可分为单层管加配重层结构、双层管保温管结构、单层保温管加配重层结构、柔性软管图。海洋软管的使用可以追溯到1968年,NKT公司建造了一条4寸海洋用软管,用于两个海岛之间的淡水输送。随后的时间在油气田中,软管在海底管道和立管中应用越来越广泛,特别是应用在深水浮式平台中作为柔性立管和海底油气输送管道中。复合软管因其在动力特性、地形适应性、性、安装等多方面的,越来越多的油田考虑采用软管来代替钢管,与传统的钢管相比,整体可以降低20%~50%的费用。
因软管结构的性和复杂性,不能采用传统的焊接形式进行管端连接,而且在复合软管运行过程中,输送介质中会有气体渗透到金属恺装层,如果这部分气体不能顺利排出,经过较长时间的累积,会在金属恺装层中产生较高的压力,破坏软管结构。本文设计了一种适用于软管结构的接头形式,在压力作用下软管的强度和密封性,同时能够释放金属恺装层中累积的渗透气体,成功实现复合软管的连接和保护。
首先,通过传统的单纯外扣方法,复合软管接头与管材本体连接的强度有限,无法复合软管在长时间高压工作下的性,复合软管扣压部分在高压下伸长、变形,很容易导致油气泄漏,甚至接头的脱落,严重影响油气运输的。另外,由于传统接头的内径远小于管道的正常内径,产生严重的缩径现象,影响管道的油气输送量,而且为通球清扫等日常操作带来很大的麻烦。
其次,单纯的扣压过程不能为复合软管接头提供足够的气密性,复合软管中输送的油气可能在高压的作用下通过接头与软管之间的进人接头前端的空腔,进而进人复合软管的金属增强层,破坏复合软管,造成重大损失。
然后,使用聚合物制成的内管,在油气输送过程中,会有部分气体渗出内管,渗透气体通常为CH4、H2S和CO2。虽然气体渗透速度很小,但如果不能及时排出,经过长时间积累,会在内管和包覆之间形成很大的压力,破坏软管的外包覆层,使复合软管的金属增强直接暴露在海水中,在海水腐蚀作用下失去作用,导致复合软管被破坏,产生严重的后果。为了防止渗透气体聚集形成高压对软管造成损坏,需要在复合软管接头处安装排气阀,将渗透人金属增强层的气体及时排除。在软管接头设计了空腔结构,便于安装排气阀,又设计了排气阀保护套进一步的保护了排气阀在施工过程中不被破坏。根据复合软管包覆层的厚度设计排气阀,当空腔压力超过0.8MPa时,排气阀自动打开,释放部分气体,降低金属增强层内气体压力,当空腔压力低于0.4MPa时,排气阀自动关闭,了空腔的密封性,防止海水渗入。了复合软管内部压力控制在范围之内,复合软管的运行。