對(duì)于油氣長距離運(yùn)輸而言，管道無疑是最快、最高效的輸送方式，但是陸上油氣管道發(fā)生的管道泄漏事故，加大了人們對(duì)管道長期安全運(yùn)行的擔(dān)憂。管道技術(shù)及材料科學(xué)的發(fā)展，有助于提升管道的安全性、可靠性和運(yùn)輸效率。在此列出了五種最有發(fā)展?jié)摿Φ墓艿绖?chuàng)新技術(shù)，包括管道抗腐蝕技術(shù)、管道修復(fù)技術(shù)等。
疏水合物液體管道內(nèi)涂層
深水油氣輸送管道面臨的最大技術(shù)挑戰(zhàn)是甲烷水合物結(jié)晶問題，結(jié)晶體在管道內(nèi)部和外部形成，降低輸送效率甚至造成堵塞。在墨西哥灣泄漏事故中，抑制性安全穹頂被下放到管道破裂處控制油泄漏，但穹頂即刻就堵滿了凝固的甲烷水合物。
美國麻省理工學(xué)院的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種疏水合物液體涂層，與普通鋼材內(nèi)表面相比，可以將水合物的粘附力降低到1/4，從而減緩水合物結(jié)晶體形成的速度，降低結(jié)晶堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。隨著石油勘探開發(fā)逐漸向深水進(jìn)軍，該技術(shù)對(duì)提高深水油氣管道的安全性和使用壽命具有重要意義。
解決無粘結(jié)柔性問題
Magma Global公司推出了“M管”即碳纖維柔性立管，解決了目前海洋工程常用的鋼質(zhì)和無粘結(jié)柔性存在的一些技術(shù)問題。碳纖維立管在海水中的重量僅為鋼質(zhì)管的1/10，屈服強(qiáng)度超過1500MPa，允許應(yīng)變超過2%，具有抗疲勞強(qiáng)度高、耐腐蝕性強(qiáng)、抗應(yīng)力集中的優(yōu)點(diǎn)，有利于降低立管系統(tǒng)的安裝風(fēng)險(xiǎn)和費(fèi)用，是深水、高壓、高溫條件水下生產(chǎn)的首選。
X型深水管道壓力控制技術(shù)
對(duì)于深水油氣開發(fā)而言，要把水下的油氣輸送到岸上，需要復(fù)雜的水下生產(chǎn)設(shè)備、FPSO設(shè)備及LNG工廠等，投資成本巨大。隨著海水深度的增加，管道外部海水壓力增大，需要加大管道的壁厚以滿足抗外擠要求。
DNV公司的解決策略是設(shè)計(jì)采用X-流動(dòng)管道技術(shù)，通過使用i-HIPPS高壓保護(hù)系統(tǒng)和i-DBB雙效阻塞泄壓閥，可以迅速高效隔離外部的深水壓力。DNV公司全球管道部經(jīng)理Asle Venas表示，通過應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)，對(duì)于2500m的水深，在滿足安全生產(chǎn)的前提下，管道壁厚可以減少25～30%，從而大大減輕了管道重量，對(duì)鋪管船的要求也隨之降低，便于管道安裝和后期維護(hù)。
保護(hù)效果好的管道涂層
陶氏化學(xué)公司通過多年研發(fā)，投資數(shù)百萬美元研制出了“海王星”海底管道保溫涂層。為了保護(hù)管道的內(nèi)部溫度和抗腐蝕效果，傳統(tǒng)的管道涂層通常需要涂抹7層，而“海王星”涂層僅需兩層，分別是熔融結(jié)合環(huán)氧涂層和混合聚醚熱固性材料制成的保溫涂層，能夠滿足水深4000m及溫度-40～160℃環(huán)境的使用要求。
PipeAssure管道修復(fù)級(jí)膠粘劑
深水管道由于處在惡劣的使用環(huán)境中，需要定期維護(hù)或修理，以往一般采用水下焊接修復(fù)損壞管道，但這需要關(guān)閉管道一段時(shí)間，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。馬來西亞石油公司與澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織合作研發(fā)了一種新型膠粘劑復(fù)合材料PIPEASSURE，用于修復(fù)銹蝕或腐蝕的水下管道。
PipeAssure材料在使用時(shí)包裹在損壞管道的外部，材料固化成纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，玻璃纖維織物浸漬環(huán)氧基樹脂系統(tǒng)，使其滿足正常使用要求。該技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是在維修過程中無需關(guān)閉生產(chǎn)管道，而且維修使用的復(fù)合材料重量較輕，易于操作。隨著深水海上油田的大力開發(fā)，該技術(shù)的應(yīng)用前景也越來越廣闊。
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