油气集输用热塑性塑料气体渗透性研究现状

《油气集输用热塑性塑料气体渗透性研究现状》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学兔兔www.xuetutu.com天熟号与石油2016年2月NATURALGASANDOlL油气集输用热塑性塑料气体渗透性研究现状李厚补张学敏毛学强。戚东涛李振禄王明冲1．石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室，陕西西安710077；2．长安大学材料学院，陕西西安710064；3．中国石油塔里木油田公司，新疆库尔勒841000摘要：耐腐蚀性能优良的热塑性塑料内衬复合管在含HS／CO油气集输领域的应用受到广泛关注。但在使用过程中，气体组分在热塑性塑料中的渗透导致部分内衬起泡失效，或逸出外界环境，给管线运行和生态环境带来安全隐患。系统分析了热塑性塑料渗透性的国内

2、外研究现状，发现当前对油气集输环境下油气耦合介质在热塑性塑料中的渗透过程及规律等科学问题的解释还未见报道，而更未涉及对油气集输条件下热塑性塑料渗透机理的研究。建议应在充分考虑油气介质耦合作用、材料结构形态、外界物理场作用的基础上，全面、系统地研究油气多相介质在热塑性塑料中的渗透规律，建立材料在实际应用工况条件下的渗透率计算公式。同时，结合软件计算模拟，揭示油气耦合介质在热塑性塑料中的渗透机理。该研究不仅能为现有常用热塑性塑料的耐介质渗透性提供判定依据，还可为高阻隔热塑性内衬材料的研发提供借鉴。关键词：热塑性塑料；渗透机理；油气环境；集输；渗透系数；酸性气体；起泡DOI：1

3、0．3969／j．issn．1006—5539．2016．01．0180前言和长庆油田天然气输送管线等。油气集输用非金属管含H：s天然气已成为中国天然气资源的重要组成最早采用的是以玻璃钢为代表的增强热固性塑料管，部分。特别是近几年JiI东北天然气田、塔里木塔中I号但这类管材抗冲击性和接头密封性比较差，存在冲击破气田、长庆靖边等含硫气田的大规模发现，为“川I气东坏、接头气体渗漏的风险，因此主要在一些低压输气环送”、“西气东输”工程的加快部署带来了资源保证⋯。境中试用。对于集输用管线，普通碳钢管在这类酸性环境中(含热塑性塑料的优点在于具有良好的弹性和耐压缩HS／CO)腐蚀非常

4、严重，若直接采用抗硫合金管线成变形性，优异的耐环境、耐老化性及耐油耐溶剂性，优良本非常高，而采用抗硫碳钢管线加注缓蚀剂的方法管理的加工性等。以热塑性塑料作为内衬的增强复合管可难度大，在高流速输气管线上的应用效果也有待进一步有效解决含气介质集输用增强热固性非金属管的抗冲证实。近年来，耐蚀性优良的非金属管正成为含硫油气击及接头密封性差的问题，成为地面，尤其是海洋油气输送的一个重要选择。美国、加拿大油田自20世纪集输用最具发展潜力的非金属管材。热塑性塑料如70年代开始，在油田中采用非金属管进行含硫油气输送聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)等是以热塑性管道的防腐设计

5、。白20世纪90年代以来，中国开始在聚合物树脂为主要成分，添加各种助剂配制而成的塑油气集输管线中试用非金属管，如四川磨溪气田、中石料。在使用过程中，气体分子的自由运动通常会在其表化西北局塔河油田的含硫混输用单井管线，塔里木油田面发生吸附、扩散等渗透现象。据报道，在高温、高压酸收稿日期：2015—04—24基金项目：国家自然科学基金项目“油气耦合介质在热塑性塑料中的渗透特性及机理研究”(51304236)作者简介：李厚补(1981一)，男，江苏沛县人，博士，高级工程师，主要从事油气田用非金属与复合材料管材方向研究。学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetu

6、tu.com天然号与石油2016年2月NATURALGASAND0lL与永久性气体(如H、N：、O：等)在高分子材料中橡胶态聚合物的显著特征是结构不饱和、链段运动的渗透不同，可凝性气体(如水蒸气)在常温下易凝聚，自如、分子间存在大量自由体积。因此，小分子可轻易并且渗透分子与聚合物链段之间，以及渗透分子之间存地在橡胶态聚合物中进行扩散和输送。玻璃态聚合物在相互作用，因此在聚合物中的渗透表现出其特殊硬度和脆性共存，链段运动受限。它们结构紧密，空位性。研究水蒸气在不同结构聚砜膜(PSF)中的吸附数量极少，造成扩散阻力增大。因此，与在橡胶态聚合特性发现，由于水分子之间及水分子与聚

7、合物分子之间物中的扩散相比，小分子在玻璃态聚合物中的扩散更加存在相互作用，水蒸气在聚合物膜中的渗透可能存在成复杂和困难如。簇迁移和溶胀两种行为⋯。成簇迁移使渗透组分尺寸小分子在共混聚合物中的扩散和输送取决于它们增大，气体扩散系数下降；而聚合物发生溶胀使渗透物的成分结构、混合度和相态。在均匀共混物中，扩散质扩散系数增加，气体渗透速率提高。这两种行为将使受聚合物组元之间的反应影响，而在非均匀共混物中则水分子在聚合物膜中的渗透偏离理想状态下的亨利受界面性能和组元特性(橡胶态或玻璃态)影响。大多定律。数共混物为非均匀混合物，因此，共混