一种新型陆上油气输送组合管的制作方法

本发明涉及石油工程油气输送管道领域，提供了一种既能抗内压和整体变形，又能够克服困扰传统油气输送管道腐蚀问题(包括内腐蚀和外腐蚀)，同时还有良好绝热性能的新型陆上油气输送组合管。

背景技术：

输油管道的管材一般均为钢管，而输油管道中的油气中富含的硫元素和酸性物质及其工作的土壤环境，使得钢制输油管道极易发生腐蚀，进而造成各种各样的油气泄漏事故。在加拿大，56％的油气管道的破裂是由腐蚀造成的，而在美国，31.97％的输油管道和18.75％的输气管道的破裂是由腐蚀造成的。据一份关于美国金属腐蚀的经济影响报告显示，每年因腐蚀而造成的经济损失达3000亿美元，占到了这个石油管道行业产出的1％。

除了对经济的直接影响外，石油管道的破裂会直接导致油气流到外界的环境中，进而导致爆炸、火灾、人畜伤亡以及环境污染。以美国为例，从1994年到2013年，已经有745起严重的油气泄漏事故，导致363人死亡，1059人受伤。此外，在这方面我国也未能幸免。其中，以2013年发生的青岛输油管道爆炸事故影响尤为深远。在此次爆炸中62人死亡，136人受伤，直接经济损失达7.5172亿元。

目前国内新建的油气输送管，由于受所用的钢管强度限制，输送压力不高，输送效率低，并且中间加压泵站多，投资大。早期管线的输送压力为3.9～4.6MPa，近年来大多数管线也仅仅提高到6.4MPa，泵站间的距离约为60km。而发达国家输送管线压力可达8～12MPa，泵站间距80～100km，输送效率、用钢量、泵站投资等综合经济效益指标大大优于国内。显然，持续提高管线钢的强度和输送压力，是油气输送管的发展趋势。为适应这一趋势，X110级和X120级钢已经研制成功。但是，由于钢的强度与韧性互为相长的关系以及高压输送对钢材断裂韧性的要求，目前发达国家，诸如日本、欧洲、北美批量生产并正式投入使用的最高钢级仅仅为X80级高级钢，其中我国西气东输二线工程是全世界规模最大的X80。至于X80以上的钢材，目前由于断裂韧性尚未达到相关要求，因此尚未大规模投入到具体石油管的应用中。

显然，油气输送管道对强度与韧性的要求，已经超越现代冶金技术的极限。为了解决这一问题，国外研究了玻璃钢管(Glassfibre reinforced polymer pipe，GFRP pipe)。和传统的钢制管道相比，尽管这种管道具有耐腐蚀性能好，质强比低(质量小而强度高)，水利条件好(内壁光滑、输送能力强)，维护成本等优点。但是，由于玻璃纤维具有抗拉强度强而抗压强度低的特点，这种管道在真空或负压状态下极易发生向内屈曲，在上层土压的作用下进而发生破坏。

此外，国外研究了复合材料增强管(Composite Reinforced Line Pipes，CRLP)，即钢/玻璃纤维复合管，它既利用了钢的强度，又发挥了玻璃纤维在止裂方面的优势。钢/玻璃纤维复合管可降低管道工程的材料成本、安装费用以及焊接成本等，还可取代传统的涂层。相比上述的玻璃钢管，在真空或者负压状态下的屈曲问题，或已解决；但是，困扰传统钢管的腐蚀问题依然存在。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种新型陆上油气输送组合管，能够抵抗输油管道的超高内压和整体变形，又具有极强的抗腐蚀能力和良好的绝热性能，使高压热油输送成为可能。

为此，本发明所采用的技术方案为：

一种新型陆上油气输送组合管，其特征包括承压结构和非承压结构。其中，承压结构由内钢管、内侧粘有碳纤维布的塑料管以及两管之间浇筑的带螺旋箍筋和纵筋的混凝土管组成。非承压结构主要由绝热层和塑料管组成。绝热层，主要是用来防止采用热油输送工艺原油在输送过程中热量的损失。塑料管，主要是用来承担油气的运输任务。该塑料管，要求具有极强的耐硫化氢、二氧化碳等酸性物质的腐蚀性，同时还要求具有很强的抗大变形能力。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

该管道不仅对输送的油气和外部的土壤具有良好的抗腐蚀性能，而且优良的力学性能，即抗外压承载力和整体抗变形能力。除此之外，对输送的油气具有良好的绝热性能，为热油输送工艺提供了可行性。除此之外，由于该组合管所采用的材料均为普通廉价材料，所以该组合管的成本将远远低于具有同等性能但采用管线钢的传统输油管。

附图说明

图1为根据本发明的一种新型陆上油气输送组合管的横向剖面设计图；

图2为根据本发明的一种新型陆上油气输送组合管的侧向钢筋布置图。

附图标号说明：

图1：1、钢管 2、混凝土 3、螺旋箍筋 4、纵向钢筋 5、绝热层 6、塑料管

图2：1、钢管 2、抗剪切连接件 3、螺旋箍筋 4、纵向钢筋

具体实施方式

本发明提供了一种新型陆上油气输送组合管，它由两部分组成：承压结构和非承压结构。如图1所示，承压结构，主要是由一层小口径普通钢管1和大口径塑料管6组成。它们中间由带螺旋箍筋3和纵向钢筋4并掺有膨胀剂的高强纤维混凝土2填充。其中，如图2所示，钢管与螺旋箍筋通过抗剪切连接件2连接在一起，同时将纵向钢筋4与绑扎到螺旋箍筋3上。非承压结构，主要是指图1管内的钢丝网骨架塑料管6、紧贴钢丝网骨架塑料管的绝热层5以及管道最外层的塑料管6组成。制作该管时，先将非承压结构做好，再将承压结构中的钢管、大口径塑料管和各类钢筋布置好，最后将混凝土浇筑其中。

本发明所述了一种陆上海底油气输送组合管，选用的材料均为市面上常见的普通材料，内层的部分包括钢管、塑料管、隔热层，具有很强的耐腐蚀性能，同时可以保证管内油气有足够的温度可以顺利流动，不会产生蜡和水合物等堵塞管道；外层部分包括带螺旋箍筋，抗拉性能强，可以有效抵抗管内流体输送过程中的高压；掺有膨胀剂的高强纤维混凝土，抗压性能强，可以有效抵抗超深水海底的高压，同时具有一定的变形能力；同时还加入纵向钢筋，使得管道的柔性增强，具有较大的变形能力。即使遇到地震、海底塌陷等事故，也能通过位移控制发生一定的变形从而使管道不会破坏，保证管内的油气不会泄露出来，发生漏油事故。

本发明所述的一种新型陆上油气输送组合管，结构简单，安全可靠，价格低廉，施工方便，具有广泛的市场前景。