一種高阻隔低滲透柔性可盤繞式複合管的製作方法

2023-06-23 09:39:46 1

本發明涉及複合管
技術領域：
，尤其涉及一種高阻隔低滲透柔性可盤繞式複合管。
背景技術：
：近年來，隨著我國油氣資源技術的發展，非金屬管線尤其是柔性可盤繞式複合管，因其重量輕、柔性可盤繞和耐腐蝕等優點，廣泛的應用於油氣資源的開採中。柔性可盤繞式複合管的其主要結構構成為：內護套、增強層及外保護層。內護套的主要作用為密封輸送流體，防止流體洩露、滲透；增強層的主要作用為提供管體需要的增強壓力；外保護層主要作用為保護整體管體。內襯層的材料對複合管質量起到關鍵性作用。目前，內襯層的材料一般選用高密度聚乙烯(hdpe)，hdpe具有較高的耐溫、耐油性、耐蒸汽滲透性、抗環境應力開裂性。雖然高密度聚乙烯對水蒸氣的透過有極佳的防滲性能，但是由於柔性可盤繞式複合管輸送的為中高壓流體，在這種情況下高密度聚乙烯流體中對含有的溶解氧、二氧化碳、硫化氫以及有機溶劑的防滲性能較差，特別在高壓情況下，其防滲性能變的更差。而在油田流體輸送的實際應用中，流體常常會伴隨著溶解氧、二氧化碳、硫化氫等易滲透介質。這些介質滲透出來會造成增強層的材料的水解、腐蝕失效；在快速洩壓時會造成整體管道的坍塌失效。針對這個問題，複合管
技術領域：
出現了提高襯層材料的防滲性的技術及方法。中國專利申請號為201510566619.3的發明專利申請公開了一種柔性管用內襯材料及其柔性管，其內襯層材料，由第一高分子材料、第二高分子材料和輔劑共混而成，其中，所述第一高分子材料為以高密度聚乙烯為基體的高分子材料，第二高分子材料為熱塑性彈性體，起到阻隔作用的片狀填料為白雲母、黑雲母、金雲母、高嶺土、無水高嶺土和蒙脫土；該內襯層材料中的無機阻隔片狀填料，在中高壓情況下，特別是高壓情況下，在管體流體長時間脈衝波動下，無機片狀填料與高分子材料界面可能會產生疲勞失效，發生「脫粘」現象，降低防滲性能。中國專利申請號為201510569557.1的發明專利申請公開了一種多層結構的高阻隔共混材料，所述阻隔材料以聚甲基乙撐碳酸酯（ppc）及乙烯乙烯醇共聚物（evoh）通過共混製備。聚甲基乙撐碳酸酯（ppc）的加工熱穩定性較差，在高溫條件下，很容易產生大分子主鏈的斷裂及從端基開始的解拉鏈式降解，嚴重降低其阻隔性能；乙烯乙烯醇共聚物（evoh）分子結構中存在羥基（-oh），具有親水性，吸水後導致阻隔性能下降。中國專利申請號為201510138967.0的發明專利申請公開了一種多層樹脂管，中國專利申請號為201510138968.5的發明專利申請公開了一種液壓樹脂管，均設計了低滲透性樹脂內層包括最內層的氟樹脂層及上層的聚苯硫樹脂層。該種低滲透設計工藝存在兩個問題：首先氟塑料的價格高，成本較高；其次由於氟塑料與聚苯硫樹脂之間沒有進行粘結設計，聚苯硫樹脂起到了阻隔低滲透作用，卻在氟塑料與聚苯硫樹脂界面中容易產生「氣室」，影響其使用壽命，若該工藝用於中高複合管中，在快速洩壓時會造成最內層的氟樹脂層的坍塌失效。技術實現要素：本發明的目的就是提供一種在中高壓情況下，能夠有效避免材料組分之間界面疲勞失效問題，並具有高阻隔低滲透的柔性可盤繞式複合管。為實現上述目的，本發明所採用的技術方案為：一種高阻隔低滲透柔性可盤繞式複合管，其特徵在於由內襯層、阻隔層、增強層及外護套構成；其中，所述的內襯層為以高密度聚乙烯為基體的高分子材料構成或由高密度聚乙烯、高分子阻隔材料及助劑共混而成；所述的阻隔層材料為高分子阻隔材料及助劑共混而成。另外，構成上述一種高阻隔低滲透柔性可盤繞式複合管的附加技術特徵還包括：——所述助劑為偶聯劑、界面相容劑和潤滑劑；——所述偶聯劑為矽烷類偶聯劑；——所述界面相容劑為乙烯類接枝物，包括：馬來酸酐接枝苯乙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯、馬來酸酐接枝乙烯辛烯嵌段共聚物、馬來酸酐接枝乙烯醋酸乙烯共聚物中的一種或幾種；——所述潤滑劑為聚乙烯蠟、硬脂酸甘油酯、石蠟、氧化聚乙烯蠟、硬脂酸、硬脂酸丁酯、油醯胺、乙撐雙硬脂醯胺、低分子量聚丙烯中的一種或幾種；——所述的高密度聚乙烯為80級或100級聚乙烯樹脂；——所述的高分子阻隔材料為聚苯硫醚、聚亞苯基硫醚、聚甲基乙撐碳酸酯、乙烯乙烯醇共聚物、聚偏二氯乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯中的一種或幾種；——所述的內襯層及阻隔層，可以採用多層共擠或分步擠出成型。本發明所提供的高阻隔低滲透柔性可盤繞式複合管與現有技術相比具有以下優點：由於構成該複合管的結構中，在內襯層的外側設置有由高分子阻隔材料及助劑共混而成構成的阻隔層，或者由高密度聚乙烯、高分子阻隔材料及助劑共混而成形成的內襯層並與阻隔層兩者共同形成提高抗滲透性能，經檢測該結構的複合管與高密度聚乙烯構成的內襯層及增強層/外護套結構形成的柔性可盤繞式複合管相比，其在24小時內的壓力損失減少30%-50%，提高了複合管高壓輸送介質時的高阻隔和抗滲透的性能。附圖說明圖1為高阻隔低滲透柔性可盤繞式複合管的結構示意圖。具體實施方式如圖1所示，為本發明所提供的一種高阻隔低滲透柔性可盤繞式複合管的結構示意圖。構成該複合管的結構包括由高密度聚乙烯、高分子阻隔材料和助劑共混而成的內襯層1、由高分子阻隔材料及助劑共混而成的阻隔層2、增強層3和4、外護套5。上述複合管的結構中，內襯層由高密度聚乙烯或由高密度聚乙烯、高分子阻隔材料和助劑共混而成，阻隔層由高分子阻隔材料及助劑共混而成，可採用螺杆擠出機混合、擠出得到；內襯層及阻隔層，可以採用多層共擠或分步擠出成型；增強層材料的選擇，本發明中沒有特殊限制，本領域公知的材料及工藝均可，本發明優選滌綸工業長絲、芳綸纖維作為增強層材料；本發明對所述外護套層的材料沒有特殊限制。構成上述一種高阻隔低滲透柔性可盤繞式複合管的內襯層和阻隔層的具體實施方式為：內襯層材料中，——所使用的高密度聚乙烯為為80級或100級聚乙烯樹脂；或——當使用高密度聚乙烯與高分子阻隔材料和助劑共混構成時，所述高密度聚乙烯與高分子阻隔材料的質量比為100：(1～35)，優選為100：(3～15)；所述高密度聚乙烯與界面相容劑的質量比為100：(1～30)，更優選為100：(2～15)，優選為100：(3～10)；所述高密度聚乙烯與偶聯劑的質量比100：(0.1～3)，更優選為100：(0.3～1.2)，最優選為100：(0.5～1)；所述高密度聚乙烯與潤滑劑的質量比100：(0.1～1.5)，更優選為100：(0.3～1)，最優選為100：(0.5～0.8)。阻隔層材料中，所述阻隔材料與界面相容劑的質量比為100：(1～35)，更優選為100：(3～20)，優選為100：(5～15)；所述阻隔材料與偶聯劑的質量比100：(0.1～4)，更優選為100：(0.2～2)，最優選為100：(0.5～1.5)；所述阻隔材料與潤滑劑的質量比100：(0.1～2.5)，更優選為100：(0.2～1.5)，最優選為100：(0.3～1.2)。實施例1內襯層的構成材料為：由聚乙烯7600m構成，或由100重量份聚乙烯7600m、5重量份聚苯硫醚、3重量份乙烯乙烯醇共聚物、7重量份馬來酸酐接枝苯乙烯、0.6重量份偶聯劑kh-550和0.4重量份聚乙烯蠟構成；阻隔層的構成材料為：95重量份聚苯硫醚、5重量份乙烯乙烯醇共聚物、10重量份的馬來酸酐接枝苯乙烯、0.5重量份偶聯劑kh-550、0.3重量份聚乙烯蠟。實施例2內襯層的構成材料為：由聚乙烯7600m構成，或由100重量份聚乙烯7600m、5重量份聚苯硫醚、2重量份乙烯乙烯醇共聚物、3重量份聚甲基乙撐碳酸酯、10重量份馬來酸酐接枝苯乙烯、0.8重量份偶聯劑kh-550和0.4重量份聚乙烯蠟構成；阻隔層的構成材料為：95重量份聚苯硫醚、5重量份聚甲基乙撐碳酸酯、9重量份的馬來酸酐接枝苯乙烯、0.7重量份偶聯劑kh-550、0.8重量份聚乙烯蠟。實施例3內襯層的構成材料為：由聚乙烯7600m構成，或由100重量份聚乙烯7600m、9重量份聚苯硫醚、10重量份馬來酸酐接枝苯乙烯、0.6重量份偶聯劑kh-550和0.8重量份聚乙烯蠟構成；阻隔層的構成材料為：100重量份聚苯硫醚、5重量份的馬來酸酐接枝苯乙烯、0.7重量份偶聯劑kh-550、1.2重量份聚乙烯蠟。實施例4內襯層的構成材料為：由聚乙烯7600m構成，或由100重量份聚乙烯7600m、6重量份聚苯硫醚、2重量份乙烯乙烯醇共聚物、3重量份聚對苯二甲酸乙二醇酯、7重量份馬來酸酐接枝苯乙烯、0.6重量份偶聯劑kh-550和0.6重量份聚乙烯蠟構成；阻隔層的構成材料為：97重量份聚苯硫醚、3重量份聚對苯二甲酸乙二醇酯、10重量份的馬來酸酐接枝苯乙烯、0.8重量份偶聯劑kh-550、1.0重量份聚乙烯蠟。實施例5內襯層的構成材料為：由聚乙烯7600m構成，或由100重量份聚乙烯7600m、5重量份聚苯硫醚、2重量份聚對苯二甲酸乙二醇酯、8重量份馬來酸酐接枝苯乙烯、0.7重量份偶聯劑kh-550和0.8重量份聚乙烯蠟；阻隔層的構成材料為：90重量份聚苯硫醚、10重量份聚對苯二甲酸乙二醇酯、15重量份的馬來酸酐接枝苯乙烯、1.2重量份偶聯劑kh-550和1.2重量份聚乙烯蠟。對比例1內襯層以高密度聚乙烯7600m樹脂為主料，不添加助劑，擠出成型後，按照本領域公知的工藝，選用芳綸纖維纏繞成型增強層，之後擠出外護套，製作成型內徑為50mm，公稱壓力為25mpa柔性可盤繞式複合管。數據檢測按照中華人民共和國國家標準gbt15560-1995《流體輸送用塑料管材液壓瞬時爆破和耐壓試驗方法》進行對比例1以及實施例複合管耐壓試驗：對比例1實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5壓降/mpa0.720.450.420.480.380.41壓力損失減少38%42%34%47%43%其結果顯示：本發明提供的一種高阻隔低滲透柔性可盤繞式複合管與高密度聚乙烯內襯層+增強層+外護套結構的柔性可盤繞式複合管相比，其在24小時內的壓力損失減少30%-50%。可見，本發明提供的一種高阻隔低滲透柔性可盤繞式複合管的具有好的密封性、高阻隔、低滲透的性能，進而能夠延長柔性管的使用壽命。當前第1頁12