logo
专注油气领域
与独立思考者同行

聚合物在深水作业中的应用

聚合物在深水作业中的应用

“我只想对你说一个词,就一个词…塑料,塑料的未来不可估量”。回顾过去、着眼当下甚至展望未来,聚合物一直工业领域在扮演着无可替代的角色,深水油气开发亦离不开聚合物的戏份。

来自 | Offshore
编译 | 周诗雨

在现代生活中,聚合物可以说无处不在。而对于深水工程领域,聚合物的作用也可谓是不可或缺。深水浮力材料,便是深海工程领域的重要聚合物原材料。目前,在水下深潜器、水下机器人等方面都已得到应用,并能在水下数千米的深海下安全使用。

在1970年代经典电影《毕业生》(The Graduate)的开场,主角的家族朋友把他拉到一边对他说:“I just want to say one word to you. Just one word…Plastics. There’s a great future in plastics.”(我只想对你说一个词,就一个词…塑料。塑料的未来不可估量。)

毫无疑问,无论对过去的人们还是如今的世界来说,塑料—或者说非金属材料—的未来都不可估量。那聚合物的前景又怎么样呢?其他复合材料配方,如纤维和玻璃增强塑料,又如何?答案是,他们中的任何一种都将在工业领域大展拳脚。

在海底这片油气行业的竞技场中,有两种解决方式可以减轻重量——使元件更轻,或者使用浮力支撑重量。海上浮力的两种传统应用是钻井立管和水下机器人(ROV)。

随后在本世纪初,我们迎来了道达尔在安哥拉的Girassol项目。道达尔决定采用独立式立管系统,这种类型的配置还是第一次,设备既要具有封隔能力,又要能够支撑重量。道达尔派开发团队专注于寻找可以提供这种产品的供应商,这促成了几家公司之间的激烈竞争,最终由Balmoral Offshore Engineering赢得该合同,并基于此创造了一个全新的市场。这个概念开始被更广泛地使用。

记录集

随着“减轻重量”这个观念逐渐深扎在人们脑中,最近的一项技术发展让整个海下工业议论纷呈。六年前,位于路易斯安那州、主要从事钻井立管修复和维护工作的ExPert E&P公司断言:在完井领域,浮式着陆钻杆非常有市场。

浮式着陆钻杆是一项具有颠覆意义的技术。通过减轻着陆钻杆的重量,加快套管的安装进程,减少钻井时间,节省费用。ExPert E&P公司一名员工表示,采用该技术后,每口井可节约4000万美元;而如果大规模使用该系统,则基本上可以用原来三口井的费用打出四口井,且即使是应用了很久的老钻机,也能承受套管柱的重量。

在设计着陆钻杆时,ExPert E&P Solutions公司向Trelleborg海洋公司提出具有技术挑战性浮力材料包的需求。要求的浮力材料不仅要能承受深水中的最大压力,还要能耐高温、耐钻井流体。此外,这种材料不能含有金属元素,以保护井口免受任何意外损坏。

Trelleborg研发了采用复合球体浮力材料的复合泡沫化学配方,以及一套聚合物夹钳和紧固件系统。

这套系统最初用于阿纳达科公司,安装在具有史上最重着陆钻杆(达到100万吨以上)、位于墨西哥湾Diamond Offshore的第六代钻井船Ocean BlackHawk上,作业深度达到5900英尺(1800米)。

实际上,能提供热绝缘和封隔管道的公司有很多。在元件市场上做得较好的是英国Advanced Insulation公司,该公司一直在向一些主要的油公司(如BP、Total、Eni和Chevron)提供一系列设备(包括海底树和阀门)绝缘喷涂和封装。

另外一家是美国的Materia公司,该公司最近获得了壳牌在墨西哥湾Appomattox项目的管道保温合同。Materia使用了一种名为Proxima的热固性交联聚合物,据称其在超过3000米(10,000英尺)的水下是不可压缩的,因此可以保持结构的完整性。Materia将这项工作交给了管道涂层专家Bayou来执行。

在这一领域,有几家公司都有科思创的背景。科思创原属化学巨头拜耳的材料科学部门,于2015年剖离。用于海上作业的材料由公司的涂料、粘合剂和专业业务部门负责。

二十多年来,Covestro / Bayer一直有涉足弹性体,或者更具体地说是聚氨酯聚合物领域。这些材料在海洋领域的发展前途取决于材料性能:是否具有耐腐蚀性和一定的灵活性。相关产品包括管道、电缆保护、管道绝缘,以及抗弯加强剂和限流器。

这些材料需要解决的最主要难题就是调解两个极端:海底的低温和产出流体的高温。

新兴玩家

还有一些较为陌生的公司正在试图提高他们在海上业务的知名度。Nylacast本身作为“工程塑料解决方案”的供应商,正在寻找用非金属代替金属部件的应用方面,包括管道扶正器、线束间隔棒、J形管密封器和柔性件保护器。

Nylacast还在努力通过定制配方材料来提高元件的性能。例如,其扶正器和垫片由CF110(含油铸型聚酰胺6)制成。该标准聚合物需要在底面加涂亚铁涂层,使其具有“抗蠕变”性,目前已在各种特殊环境中得到应用。

此外,在寻找新机会的还有Rochling公司,这是一家拥有190年历史的德国私人公司,2000年才进入塑料行业。其15亿欧元(17亿美元)营业额的一半来自汽车行业。该公司尝试利用他们出品的塑料轻质和耐腐蚀性能,以及重新配制现有材料的能力,寻求在其他市场中的多元化,而石油天然气是他们的一个主要目标。

Rochling公司还生产管柱扶正器,同时也制造用于密封的PTFE备用环、阀座和用于管道铺设的滑轮段和海底端盖。在所有的产品中,Rochling公司都想突出其塑料配方具有的良好摩擦系数、热稳定性和机械性能的优势。

英文原文请点击 (展开/收缩)

未经允许,不得转载本站任何文章: