双层结构石油沥青-聚乙烯外防腐技术

2015-02-15王海秋王凤涛

油气田地面工程 2015年11期

关键词：聚乙烯防腐成型

王海秋王凤涛

1大庆油田工程有限公司2大庆油田采油二厂

双层结构石油沥青-聚乙烯外防腐技术

王海秋1 王凤涛2

1大庆油田工程有限公司2大庆油田采油二厂

双层结构石油沥青-聚乙烯外防腐技术是利用具有优良防腐性能的石油沥青，替代二层PE防腐结构中不具备防腐性能的胶层，形成内层结构为改性石油沥青防腐层，外层结构为改性聚乙烯防护层的复合结构。改性沥青防腐层厚度要求至少应达到0.7 mm以上，改性聚乙烯防护层厚度应达到聚乙烯胶带防腐层的厚度。在挤出石油沥青时要尽量选取较低的挤出温度（即在软化点附近）以避免沥青流淌造成厚度不均。双层结构石油沥青-聚乙烯外防腐管具有双重防护作用，防腐性能优良，可节约防腐成本15%。

双层结构；石油沥青；聚乙烯；防腐层设计；挤出成型工艺；评价

由于材料和结构上的差异，不同防腐管道在防腐性能、经济性及用途方面均有各自的特点：三层结构聚乙烯防腐管具有很强的防腐性能和抗冲击性能，在油田安全性要求高的大口径和天然气管道中得到一定程度的应用[1]，但其造价很高；二层结构聚乙烯防腐技术在油田注入管道中应用较多，由于其不具有三层结构聚乙烯防腐技术的粉末涂料防腐层，一旦外护层受到破坏则会导致管道迅速腐蚀；石油沥青（或改性沥青）防腐技术因其价格的优势，一直应用于油田天然气和注入管道中，但其外护层为聚氯乙烯工业薄膜缠绕保护，在有外力作用下工业薄膜极易损坏，水易透过薄膜的缺陷进入石油沥青防腐层，因此石油沥青防腐层用于高含水、芦苇、沼泽等地带时其防腐性能呈下降趋势[2]。

针对油田管道外防腐技术现状研发的双层结构石油沥青-聚乙烯防腐层，既能够发挥聚乙烯防护层的外保护作用，又能够发挥石油沥青防腐层的防腐性能，同时改变了石油沥青防腐层传统的淋涂、浇涂工艺，使其能够通过挤出工艺成型，可长效防腐，且具有优异的经济性能。

1 石油沥青-聚乙烯外防腐层设计

1.1 结构设计

双层结构石油沥青-聚乙烯外防腐技术是利用具有优良防腐性能的石油沥青，替代二层PE防腐结构中不具备防腐性能的胶层，形成内层结构为改性石油沥青防腐层，外层结构为改性聚乙烯防护层的复合结构。

1.2 厚度设计

双层结构石油沥青-聚乙烯防腐层起防腐作用的是内层的改性沥青防腐层，起防护作用的是外层的改性聚乙烯防护层。改性沥青防腐层厚度不需要达到传统石油沥青防腐层的厚度，可以借鉴再生橡胶防腐层和聚乙烯胶带防腐层的厚度要求，其厚度应至少达到0.7 mm以上。改性聚乙烯防护层亦不需要达到聚乙烯防腐层的厚度，可以借鉴聚氨酯泡沫夹克的厚度要求，至少应达到聚乙烯胶带防腐层的厚度。双层结构石油沥青-聚乙烯防腐层厚度要求见表1。

表1 双层结构防腐层厚度要求

1.3 成型工艺设计

聚乙烯防护层本身具有较高的强度，在作为改性石油沥青防腐层的外防护层时，改性石油沥青防腐层不需要再用玻璃丝布增强，因而彻底改变了传统的淋涂、浇涂成型工艺。双层结构防腐管成型工艺流程见图1。

图1 双层结构石油沥青-聚乙烯防腐管成型工艺流程

石油沥青的熔体属于假塑性液体，随剪切应力的增加，表观黏度会下降，这为石油沥青防腐层通过挤出机挤出提供先决条件。但在190℃时（聚乙烯塑料的熔融指数测定温度）石油沥青处于黏流状态，熔融指数大于25 g/min，高密度聚乙烯5000S的熔融指数则在1.5 g/min左右。在挤出石油沥青时要尽量选取较低的挤出温度（即在软化点附近）以避免沥青流淌造成厚度不均。因此，需要对石油沥青防腐层进行一定的改性，改性剂可选择橡胶类和热塑性树脂类。除解决石油沥青自身的脆性问题外，还要提高石油沥青的高温黏度，以解决由于沥青流淌而造成的防腐层厚度不均和层间剥离的现象。