ES2283842T3 - Tuberias y revestimientos que comprenden una mezcla de poliolefinas y poliamidas. - Google Patents
Tuberias y revestimientos que comprenden una mezcla de poliolefinas y poliamidas. Download PDFInfo
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Abstract
El uso para transportar petróleo o gas de tuberías y revestimiento de tuberías que comprenden una mezcla de fases fundidas combinadas de: (a) al menos una poliolefina; (b) al menos una poliamida incompatible con dicha poliolefina (a); y (c) al menos un compatibilizador poliolefínico alquilcarboxil-sustituido; donde tales poliolefinas (a) están en una fase matriz continua y tales poliamidas (b) están presentes en una fase distribuida discontinua en la forma de una multitud de capas traslapadas, sustancialmente paralelas, y delgadas de material incrustado en la fase continua, y además donde al menos una porción de tal agente compatibilizador (c) está presente entre dichas capas y promueve la adhesión entre ellas.
Description
Tuberías y revestimientos que comprenden una
mezcla de poliolefinas y poliamidas.
Esta invención trata de tuberías y de
revestimientos de tuberías para usarse en la industria del petróleo
y gas. Más particularmente, esta invención trata de dichas tuberías
y revestimientos de tuberías que comprenden una mezcla de fases
fundidas combinadas de poliolefinas, poliamidas, y agentes
compatibilizantes que proporcionan una barrera mejorada a la
permeación de hidrocarbonos.
La naturaleza de la industria del petróleo y gas
es tal que una amplia variedad de materiales, incluyendo los
sólidos, los líquidos y los gases necesitan ser transportados a
través de diferentes tipos de tuberías bajo una amplia variedad de
condiciones. Una característica de todas estas formas de tuberías es
que deben ser hechas a partir de materiales que sean impermeables y
resistentes a las sustancias a ser transportadas. Dichas sustancias
pueden incluir no únicamente hidrocarbonos, sino también agua y
sales
acuosas.
acuosas.
Por ejemplo, los pozos de petróleo perforados
son típicamente revestidos con carcasas de acero. El acero es
susceptible a la erosión y a la corrosión, sin embargo, y, como
resultado, estas tuberías se han revestido con revestimiento de
tuberías de plástico en ambos oleoductos hacia la tierra y costa
afuera. La cubierta del revestimiento de tubería debe ser capaz de
resistir temperaturas y presiones encontradas típicamente en los
pozos de petróleo y gas, y debe tener propiedades de compresión y
memoria que permitan a éste ser disminuido para insertarse en la
cubierta y después permitirle a éste expandirse para formar un
fluido sellado herméticamente contra la cubierta. Se considera la
tubería de polietileno el material preferido para la fabricación de
la cubierta. Además de sus buenas propiedades de compresión y
memoria, la tubería de polietileno es resistente a la abrasión, lo
que lo capacita a resistir el paso de herramientas para pozos
profundos, y resistir a sales acuosas y alguna corrosión química.
Además, las tuberías de polietileno se pueden formar en un tubo
largo, continuo que no contiene conexiones unidas. Esto es
importante debido que muchos escapes de la carcasa suceden dentro o
cerca de la conexión entre uno y otro segmento de la carcasa. Sin
embargo, para elevadas temperaturas y ambientes químicos agresivos,
se utiliza a menudo el nylon 11. Se mejora mucho el desarrollo, pero
el costo es tal que el nylon 11 se considera solo para aplicaciones
altamente demandantes.
Un método para revestir carcasas de acero usado
en operaciones de perforación de pozos, de preferencia con
polietileno, para propósitos de protección de corrosión se ha dado a
conocer en Vloedman, US Patent 5.454.419. Se describe un proceso
para reducir una serie continua de tuberías de polietileno en
diámetro y entonces correr esto dentro de una perforación de pozo
con carcasa revestida de tal forma que las tuberías de polietileno
permanezcan en un estado reducido hasta que las tuberías de
polietileno alcancen una profundidad preseleccionada. Después de
que la tubería de polietileno se corre a la profundidad deseada, se
permite a la tubería reducida rebotar, formando por eso un precinto
hermético con la carcasa y sellando efectivamente cualquier ruptura
en la carcasa.
Mientras el método dado a conocer en la patente
US 5.454.419 ha afortunadamente conocido la necesidad de reparar
rupturas en las carcasas de forma efectiva y eficiente en tiempo, se
han encontrado sin embargo varias ineficiencias, particularmente en
circunstancias cuando solo un segmento elegido de la carcasa se
necesita reparar. Si solo una sección relativamente corta de
aproximadamente 100 a 2000 pies de carcasa se necesita reparar y
esta sección se localiza varios miles de pies por debajo de la
superficie, por ejemplo, es más efectivo en costo si la carcasa no
tiene que ser revestida completamente desde la superficie a la
sección pertinente, y la patente US 6.283.211, también de Vloedman,
da a conocer un método de reparar porciones de una tubería.
En otros sistemas de revestimiento de tubería
conocidos, el revestimiento de tubería reside en
tolerancia-cercana con la tubería primaria a todo
su largo, formando un sistema mixto estable. El revestimiento de
tubería instalado puede ser ya sea de ajuste libre o comprimido.
Pero en todas las aplicaciones a baja presión, las fuerzas
inducidas por la presión del fluido desde dentro del revestimiento
de tubería se transmite a los alrededores de la tubería principal y
la tubería principal resiste estas fuerzas transmitidas. Como los
fluidos hidrocabonados penetran a través del revestimiento de
tubería, hay un aumento resultante de presión en la corona interior
(el espacio entre le revestimiento de tubería y la superficie
interior del conducto anfitrión) que puede resultan directamente en
corrosión, fugas y/o colapso del revestimiento de tubería si la
presión interna del conducto cae por debajo de la corona interior.
Todas son deficiencias principales. Donde la superficie externa del
revestimiento de tubería mantiene un grado significante de contacto
con la pared anfitriona interior hay un grado significante de
sellado. Se reduce así el área de la sección transversal de la
corona interior al alcance de forma que existe solo una vía
extremadamente tortuosa para la migración del fluido hacia cualquier
mecanismo de descarga a lo largo del sistema.
Taylor, en la patente US 6.220.079, se refiere a
este problema al dar a conocer un método de disminución de los
efectos negativos de la presión en la corona interior al modificar
la configuración del revestimiento de tubería a partir de su usual
forma cilíndrica uniforme para incluir la incorporación de múltiples
conductos entre el revestimiento de tubería y la tubería principal.
Estos conductos proporcionan un medio relativamente barato para
liberar la presión, que puede ayudar a evitar el colapso
revestimiento de tubería, y también permite la introducción de
instrumentos para hacer mediciones.
Otros contribuyentes al comienzo del colapso del
revestimiento de tubería incluyen a las propiedades mecánicas del
revestimiento de tubería, la naturaleza del fluido transportado, la
presión, la temperatura, y la velocidad efectiva de permeación del
fluido. La presente invención da a conocer un método de llevar acabo
el colapso revestimiento de tubería al disminuir significantemente
la velocidad de permeación del fluido a través del revestimiento de
tubería.
La Patente US 4.444.817 da a conocer artículos
laminares de poliolefina y un polímero de condensación. A pesar de
que un amplio rango de artículos específicos son reivindicados, no
hubo absolutamente consideración, mención, o sugestión de utilizar
este material para su aplicación en el campo de la exploración y/o
producción del petróleo o gas.
La patente US 4.444.817 da a conocer un artículo
que comprende una poliolefina, una poliamida y una poliolefina
modificada de anhídrido maleico. La poliamida se caracteriza por una
temperatura de fusión de 215ºC presente en la composición como la
fase discontinua y como capas con un espesor de
0,5-50 micrómetros. La WP 9105008 da a conocer una
composición que comprende una poliolefina, una poliamida y una
poliolefina modificada de anhídrido maleico.
Este es un objetivo de la presente invención
proporcionar conductos y revestimiento de tuberías con buena
resistencia a la permeación de hidrocarburos. Una característica de
la presente invención es fundir mezclas de al menos una
poliolefina, al menos una poliamida, y al menos un agente
compatibilizante en el proceso de formación de los conductos y los
revestimientos de tubería. Es una ventaja de la presente invención
proporcionar conductos y revestimientos de tuberías que contienen
un material polimérico de bajo costo que tiene propiedades de
barrera mejoradas en relación al polietileno. Estos y otros
objetivos, características, y ventajas serán mejor entendidas
teniendo como referencia la descripción detallada aquí.
Aquí se da a conocer y reivindica conductos y
revestimientos de tuberías apropiados para usarse en el transporte
de sustancias en aplicaciones de petróleo y gas, conteniendo una
mezcla de fusiones combinadas de:
(a) al menos una poliolefina;
(b) al menos una poliamida incompatible con
dicha poliolefina (a); y
(c) al menos un compatibilizador poliolefínico
alquilcarbonil sustituido;
donde dichas poliolefinas (a) están en una fase
matriz continua y dichas poliamidas (b) están presentes en una fase
distribuida en discontinuo en la forma de una multitud de capas
finas, sustancialmente paralelas, y traslapadas de material
incrustado en la fase continua, y además donde al menos una porción
de dicho compatibilizador (c) está presente entre dichas fases y
promueve la adhesión entre ellas.
Como se usa aquí, el término "conducto" se
refiere a una concavidad, alargada, a menudo conducto cilíndrico
que se usa típicamente para contener sustancias que pueden incluir
fluidos, efluentes de hidrocarbonos, sólidos finamente divididos, o
gases durante el transporte.
Por "aplicaciones de petróleo y gas" se
entiende los usos en la industria del petróleo y gas que involucran
la eliminación de combustibles fósiles como son el petróleo crudo y
el gas natural de la tierra y su posterior transporte y
refinamiento. Dichas aplicaciones incluyen, pero no se limitan a, el
entubado, el revestimiento, los tubos de sifones, tubería de
revestimientos, y tubería de la instalación. El término
"revestimiento de tubería" se usa aquí para identificar una
segunda capa que se usa dentro de una tubería de acero u otro
material, para su protección, creando así un "tubería
revestida" que es típicamente una construcción de múltiples
piezas de tubería. El término "tubería de revestimiento" es
distinto de una "tubería revestida", y es la línea que fluye
entre la boca del pozo, el material de vidrio, las bombas, las
instalaciones de almacenamiento, y/o las facilidades de
procesamiento. El término "tubular" se usa en la industria del
petróleo y del gas para referirse a tuberías redondas usadas en una
variedad de aplicaciones, que incluyen, pero no se limitan a, el
entubado, el revestimiento, los tubos de sifones, tubería de
revestimientos, y tubería de la instalación.
Como se usó aquí, cuando se refiere a un
polímero, el término "partícula" se refiere a la forma física
del polímero voluminoso y puede ser un gránulo, un cubo, una
hojuela, un polvo, u otra forma conocida por aquellos expertos en
la técnica.
Para fines de esta invención, "polímeros
incompatibles" significan materiales poliméricos que no tienen
sustancialmente miscibilidad mutua en la fase fundida.
Como se usó aquí, donde la palabra "cerca
de" introduce un rango numérico, que intenta aplicarse a ambos el
límite superior y el inferior.
La tubería o revestimiento de tubería de esta
invención comprende una composición polimérica que comprende una
mezcla de fusiones combinadas de al menos una poliolefina, al menos
una poliamida que es incompatible con la poliolefina o mas
poliolefinas, y al menos un agente compatibilizante polimérico que
sirve para mantener juntos dominios de los polímeros incompatibles,
de tal forma que la porción poliamida existe en una fase discontinua
que se distribuye en la fase continua de la poliolefina. La fase
poliamida discontinua existe en una configuración laminar,
significando que comprende una multitud de dominios en forma de unas
capas finas, sustancialmente paralelas, y traslapadas de material
que está incrustado en la fase continua de poliolefina. La presencia
de estos dominios mejoran las propiedades de barrera de la
poliolefina no modificada al crear un laberinto extendido a través
del cual los hidrocarbonos u otras sustancias deben pasar si están
para propagar o difundir a través de la pared de la tubería o el
revestimiento de tubería. La composición se hace al mezclar
partículas de los polímeros, calentando la mezcla para producir una
fase fundida heterogénea de material, y formando la fase fundida en
una manera que da como resultado la extensión de la fase fundida
para producir una fase discontinua alargada.
La presencia de la configuración laminar de la
fase poliamida discontinua significa que pequeñas cantidades de
poliamida son requeridas para llevar acabo un grado dado de
resistencia a la permeación que se obtendría a partir de una mezcla
homogénea. Las mezclas homogéneas bien combinadas son solo
parcialmente efectivas hasta que grandes cantidades (p.ej. >
50%) de poliamida están presentes, las cuales se convierten en un
costo prohibitivo para estas aplicaciones. La coextrusión
construcción de revestimiento de tuberías, etc, requerirá inversión
adicional para extrusores adicionales para cada tipo de polímero tan
bien como alguna clase de "capa adhesiva" para unir los
materiales incompatibles. La actual invención evita estas
tradicionales y más costosas aproximaciones al usar una extrusión
de paso sencillo de forma que tenga en cuenta cantidades reducidas
significativamente de poliamida.
Las tuberías y los revestimientos de tuberías de
la presente invención han reducido la permeabilidad a
hidrocarbononos en relación a tuberías y revestimiento de tuberías
de poliolefinas. Una ventaja de usar los revestimientos de tuberías
de la presente invención para forrar las tuberías metálicas usadas
en la industria del gas y del petróleo es que se reduce la
probabilidad de falla del sistema debido al colapso del
revestimiento de tubería. Este colapso es a menudo desencadenado
por la acumulación de fluidos en la corona interior que han
penetrado o se han difundido a través del revestimiento de tubería
a partir de los materiales que son transportados o almacenados en
la tubería. Tales fluidos pueden existir ya sea en fase de gas o de
líquido dependiendo de las condiciones en la corona interior. Para
la mayor parte, un equilibrio es en realidad; la presión del fluido
dentro de la tubería es generalmente mayor o igual a la presión de
la corona interior. Sin embargo, en el curso de las operaciones
normales, se puede reducir la presión dentro de la tubería a
bastante menos que la presión del fluido de la corona interior, tal
como en un cierre no planeado. La presión diferencial resultante
puede permitir que ocurra una expansión del fluido de la corona
interior como las presiones traten de igualarse. Si el
revestimiento de tubería no es capaz de mantener la fuerza externa
solo, puede resultar una deformación radial.
En una realización, las partículas del polímero,
en forma de fase no fundida, se mezclan a fondo a fin de
proporcionar una distribución estadísticamente homogénea y se debe
tener cuidado para evitar un mezclado adicional importante después
de que los polímeros se hayan calentado a una fase fundida. En otra
realización, las partículas de polímero se pueden combinar en forma
ablandada o fundida tanto como la combinación de los polímeros
mantenga un carácter heterogéneo. Combinando los polímeros a una
temperatura tal que una de las poliolefinas o de las poliamidas no
es suavizada o fundida y entonces calentando la combinación se puede
establecer también la mezcla. Es preferible que una mezcla
heterogénea fundida de polímeros incompatibles sea establecida para
que, cuando la fase fundida sea extendida por, tal como las fuerzas
de extrusión, la poliolefina está en la forma de una fase matriz
continua y la poliamida está en la forma de una fase distribuida
discontinua. La fase discontinua está presente como una multitud de
capas delgadas, sustancialmente paralelas y traslapadas que están
incrustadas en la fase continua.
La poliamida y el agente compatibilizador pueden
ser también fases fundidas combinadas (usando cualquier método
conocido por aquellos expertos en la técnica, como es el
compounding) previo a mezclar con el componente poliolefina.
Así, por ejemplo, las partículas de fases fundidas mezcladas
comprenden la poliamida y el compatibilizador se pueden mezclar con
partículas poliolefinas como se describió.
Se cree que al menos alguno de los
compatibilizadores poliméricos está concentrado entre las capas
adyacentes de los polímeros incompatibles y está unida parcialmente
con una capa y parcialmente con una capa adyacente, adhiriendo así
las capas a la vez. Sin el compatibilizador, las tuberías y los
revestimiento de tubería formados a partir de las fases fundidas
heterogéneas de polímeros incompatibles tienen pobres propiedades
mecánicas y, generalmente, no pueden siquiera ser fácilmente
formados por extrusión o moldeo como artículos unitarios.
Aunque esto no se requiere, se prefiere que la
poliamida usada en la práctica de esta invención sea, como se
afirmó, en forma particulada; y se desea que ambos la poliolefina y
la poliamida deban mezclarse como partículas. Las partículas deben
ser, como regla general, de un tamaño tal que la mezcla fundida de
los polímeros incompatibles, cuando se introducen a algún medio de
extender la fase fundida, tal como la extrusión labios de la
boquilla, exhibe la heterogeneidad preferida para la práctica de la
invención. Cuando las partículas, especialmente las partículas de
la poliamida, son de una tamaño demasiado pequeño, la mezcla en fase
fundida, aunque no excesivamente mezcladas, tienden a funcionar
como una composición homogénea debido que los dominios del material
que forman la fase polímero discontinua son demasiado pequeños.
Cuando las partículas, especialmente las partículas de la
poliamida, son de un tamaño demasiado grande, la mezcla en fase
fundida tiene tendencia a formarse dentro de las tuberías y los
revestimiento de tuberías teniendo una estructura marmórea en lugar
de una estructura laminar, el dominio mayor de los materiales que
forma la fase discontinua extendiéndose a los límites opuestos de
la tubería o los revestimiento de tuberías y causando
desbaratamiento del material que forma la fase continua. Las
partículas son de preferencia generalmente regulares en forma, como
es cúbica o esférica o similares. Las partículas pueden, sin
embargo, ser irregulares; y pueden tener una dimensión
sustancialmente mayor que otra dimensión como sería el caso, por
ejemplo, cuando se usan copos de material.
Cuando cada uno de los polímeros incompatibles
está presente como partículas individuales, las partículas son
generalmente de aproximadamente el mismo tamaño aunque esto no se
requiere. Se puede proporcionar el compatibilizador por si mismo
como partículas individuales o puede mezclarse, revestirse o también
combinarse con uno o con ambos de los polímeros incompatibles.
El grosor de las capas de material en la fase
discontinua es función del tamaño de la partícula combinado con el
grado de estiramiento en la etapa de formación. El tamaño de
partícula de la poliamida se elige generalmente con vistas a
resultar, después del estiramiento, en capas traslapadas que pueden
tener un grosor desde 0,5 a 50 micrómetros y, tal vez, algunas
veces ligeramente más gruesa.
Se puede llevar acabo el mezclado de las
partículas de polímeros por cualquiera de los métodos conocidos por
aquellos expertos en la técnica, como es por medio de una licuadora
o un mezclador de tambor o, en una escala mayor, por medio de una
mezcladora de doble cono. Se puede llevar acabo el mezclado continuo
de las partículas por cualquiera de los métodos bien conocidos. Por
supuesto, se pueden mezclar también las partículas a mano con el
único requisito del mezclado siendo que cualquiera de las dos tomas
estadísticas de la muestra en una masa dada de material debería dar
sustancialmente la misma composición. Se puede llevar acabo el
mezclado de los polímeros incompatibles al agregar partículas del
polímero de fusión más alto a una fase fundida del polímero de
fusión más bajo mantenido a una temperatura por debajo del punto de
fusión más elevado. En ese caso, la fase fundida se agita para
obtener una mezcla adecuada; y la mezcla está así lista para el paso
de calentamiento.
Una vez mezclados, se calientan los polímeros
incompatibles a una temperatura mayor que el punto de fusión del
componente polímero de punto de fusión más alto. Se observa que el
calentamiento se lleva acabo con el propósito de estirar la mezcla
ablandada o en fase de fusión. En el caso de un polímero
incompatible que exhibe temperaturas de fusión no bien definidas,
"la temperatura de fusión", como se usa aquí, se refiere a una
temperatura al menos tan elevada que los polímeros que han sido
ablandados al grado requerido para estirar cada uno de los
polímeros en la mezcla. Ese calentamiento tiene por resultado una
mezcla heterogénea ablandada o en fase de fusión de los materiales
y el calentamiento se debe llevar acabo de forma que evite
sustancial mezclado adicional de los polímeros incompatibles debido
que dicha mezcla podría causar una homogenización y combinación de
las partículas en fase de fusión y podría tener como resultado una
fase de fusión y una tubería o revestimiento de tubería de
composición, sin capas, homogénea. El calentamiento se puede llevar
acabo por cualquiera de los muchos medios bien conocidos por
aquellos expertos en la técnica y usualmente este se lleva a cabo en
un extrusor. Se ha aprendido que se puede usar un extrusor de
hélice sencilla del tipo que se ha diseñado para transporte de
material y no mezclado de material entre el calentamiento y los
pasos de formación de esta invención sin causar homogenización de
las dos fases de la composición del polímero incompatible. Se puede
usar esquileo bajo y extrusores de mezclado bajo del tipo que se
utiliza normalmente para el cloruro de polivinilo, el
acrilonitrilo, o el cloruro de polivinilideno para practicar esta
invención si ellos son usados de forma que funda y transporte los
materiales y minimice el mezclado de los componentes. Son menos
deseables los esquileos elevados y los extrusores de elevado
mezclado del tipo usado normalmente para el nylon y el polietileno
para practicar esta invención. Se pueden usar otros numerosos
aparatos de mezclado de fase fundida de bajo esquileo, como son
conocidos por aquellos expertos en la técnica, sin apartarse del
objetivo de la invención. Hasta el punto que la composición
conserve un aspecto de la heterogeneidad, se puede realizar el
proceso y el producto de esta invención.
El proceso de formación de las tuberías y los
revestimientos de tuberías de la invención requiere el estiramiento
de la mezcla en fase fundida seguido por enfriamiento. El
estiramiento es una prolongación de la fase fundida en dos fases
para causar un cambio sustancial en las dimensiones de los dominios
en la fase discontinua. El estiramiento se puede llevar acabo
mediante cualquiera de los varios medios, o por una combinación de
más de uno de tales medios. Por ejemplo, la fase fundida puede ser
extrudida o coextrudida entre los labios de la boquilla. Se puede
llevar acabo el estiramiento por un pequeño dibujo siguiendo la
extrusión o coestrusión de la mezcla de la fase fundida
heterogénea.
El estiramiento puede estar en una dirección o
en direcciones perpendiculares. Si el estiramiento se dirige en una
dirección o dos, habría una prolongación de cerca de 100 al 500 por
ciento en al menos una dirección; y se prefiere una prolongación de
cerca de 100 al 300 por ciento. Mientras el límite superior
dispuesto aquí no es crítico, el límite inferior es crítico en
tanto que el estiramiento inadecuado no da las barreras mejoradas
para la permeación del fluido la cual caracteriza esta invención. La
evasión del estiramiento excesivo es importante solo en tanto que
la prolongación excesiva de la fase fundida pueda conducir al
debilitamiento o la ruptura del artículo.
El estiramiento va seguido de enfriamiento para
bajar la temperatura del punto de fusión del componente de fusión
más bajo para solidificar la parte de la mezcla extrudida. El
enfriamiento se puede llevar acabo por cualquiera de los medios
deseados y a cualquier velocidad conveniente.
Las unas o más poliamidas de la composición
usadas en esta invención están presentes en cerca del 2 al 40 o de
preferencia de cerca del 3 al 20 o más preferentemente de cerca del
5 al 15 por ciento en peso basado en la cantidad total de la
poliamida, el compatibilizador, y la poliolefina en la composición.
Los unos o más agentes compatibilizadores de la composición usados
en esta invención están presentes en cerca del 0,25 al 12 o de
preferencia de cerca del 0,25 al 6 o más preferentemente de cerca
del 0,5 al 4 por ciento en peso basado en la cantidad total de la
poliamida, el compatibilizador, y la poliolefina en la composición.
Las unas o más poliolefinas de la composición usadas en esta
invención están presentes en cerca del 60 al 97 o de preferencia de
cerca del 80 al 97 o más preferentemente de cerca del 85 al 95 por
ciento en peso basado en la cantidad total de la poliamida, el
compatibilizador, y la poliolefina en la composición.
Se pueden usar cualquiera de los componentes
para introducir rellenos inertes dentro de la composición solo a
condición de que los rellenos no sean de un tipo o no estén en una
cantidad que interfiera con la formación de la construcción en
capas o con las propiedades requeridas o deseadas de la composición.
La cantidad de plastificantes, opacadores, colorantes, agentes
lubricantes, estabilizadores de calor, estabilizadores de
oxidación, y sus semejantes que se usan en materiales poliméricos
estructurales se pueden usar aquí. La cantidad de tales rellenos no
se incluye en el cálculo de la cantidad de los polímeros
incompatibles y los compatibilizadores.
Las poliolefinas usadas en la composición de la
invención incluyen al polietileno, el polipropileno, el
polibutileno, los copolímeros de aquellos materiales, y sus
semejantes. Se prefiere el polietileno y puede ser de alta, media,
o de baja densidad.
Se puede reticular también la poliolefina
durante o después de la formación de las tuberías de la presente
invención usando cualquier método conocido por aquellos expertos en
la técnica. Por ejemplo, si la reticulación ocurre durante la
formación de las tuberías y los revestimientos de tuberías, se debe
agregar un agente de reticulación tal como el peróxido a la mezcla
de partículas del polímero que se usan para formar las tuberías y
los revestimientos de tuberías. Se puede agregar el peróxido en
forma de un lote maestro en la poliamida y/o la poliolefina. Se
puede incorporar también el peróxido dentro de la poliamida y/o las
partículas de poliolefina en un paso previo, tal como un
melt-compounding u otro paso de mezcla de fase
fundida. Después de la formación de las tuberías y los
revestimientos de tuberías, el componente poliolefina puede ser
también reticulado al irradiar las tuberías y los revestimientos de
tuberías. Alternativamente el componente poliolefina puede ser
reticulado usando un agente de reticulación de silano tal como es el
viniltrimetoxisilano como se entenderá por aquellos expertos en la
técnica. Cuando se usan los agentes reticuladores de silano, se
pueden agregar ellos y cualquier catalizador e iniciador necesario
a la mezcla fundida durante la formación de las tuberías y los
revestimiento de tuberías. En tal caso, se prefiere que la poliamida
y el compatibilizador sean mezclados en fase fundida previa mezcla
con la poliolefina. Los agentes de reticulación de silano también
pueden ser injertados a la poliolefina previo al uso de la
poliolefina en la formación de las tuberías y los revestimientos de
tuberías de la presente invención. Las poliolefinas en las tuberías
y los revestimientos de tuberías que contienen agentes de
reticulación pueden ser reticulados usando métodos conocidos por
aquellos expertos en la técnica, tal como el tratado de las
tuberías y los revestimientos de tuberías con agua o vapor que está
al menos a 80ºC. Se prefieren las tuberías y los revestimientos de
tuberías que contienen polietileno reticulado.
Cuando se usa aquí, el término "poliamidas"
se refiere a ambos a los homopolímeros y los copolímeros. Las
poliamidas son bien conocidas y se hacen al reducir ácidos
carboxílicos o sus equivalentes reactivos con aminas primarias y/o
lactamas bajo condiciones bien conocidas. Las lactamas y los
aminoácidos pueden también reaccionar para producir poliamidas. Los
ejemplos de ácidos carboxílicos usados en la preparación de las
poliamidas son el ácido atípico, el ácido subérico, el ácido
sebácico, el ácido azelaico, el ácido malónico, el ácido glutárico,
el ácido pimélico, el ácido isoftálico, el ácido tereftálico, y sus
semejantes. Los ejemplos de diaminas primarias son la
tetrametilendiamina, la pentametilendiamina, la hexametilendiamina,
la octametilendiamina, y sus semejantes. Los ejemplos de poliamidas
incluyen la poli(pentametilen adipamida), la
poli(hexametilen adipamida), la poli(hexametilen
sebacamida); las poliamidas obtenidas a partir de lactamas tal como
las caprolactamas y a partir de aminoácidos como es el ácido
11-aminoundecanoico, y sus semejantes. Son también
apropiadas la copoliamidas. Las poliamidas preferidas y las
copoliamidas tienen cada una puntos de fusión en el rango de 150ºC a
250ºC y se prefieren aún más en el rango de 180ºC a 225ºC, e
incluyen tales polímeros como es la policaproamida, la
poli(11-aminoundecanoamida), la
polidodecanoamida, la poli(hexametilen sebacamida), la
poli(hexametilen dodecanoamida), y los copolímeros de la
poli(hexametilen adipamida) con policaproamida. También se
prefieren los copolímeros de poliamidas amorfas que no tienen
puntos de fusión claramente definidos, pero los cuales derivan en
parte de los monómeros aromáticos tales como el ácido
isoftálico.
Las poliamidas usadas en la composición usada en
la presente invención deben ser de fase fundida extrudable, y de
preferencia tener un peso molecular promedio de número de al menos
5000. Los ejemplos de poliamidas incluyen aquellos hechos por
condensación de cantidades equimolares de al menos un ácido
dicarboxílico saturado que contiene de 4 a 14 átomos de carbono con
al menos una diamina que contiene de 4 a 14 átomos de carbono. El
exceso de diamina, se puede usar sin embargo para proporcionar un
exceso de grupos terminales amino sobre grupos terminales carboxilo
en la poliamida. Ejemplos específicos incluyen la polihexametilen
adipamida (nylon 66), la polihexametilen azelaamida (nylon 69), la
polihexametilen sebacamida (nylon 610), la polihexametilen
dodecanoamida (nylon 612), la policaprolactama (nylon 6), y sus
copolímeros. Las poliamidas semi aromáticas que son de fase fundida
extrudable se pueden usar también en las mezclas de fases fundidas
combinadas de la presente invención.
Se prefiere que la poliamida tenga una
viscosidad de la fase fundida mayor que la poliolefina a la
temperatura a la cual se forman las tuberías y los revestimientos
de tuberías de la presente invención.
El compatibilizador usado en la composición
usada en esta invención es una poliolefina alquilcarboxilo
sustituida, la cual es una poliolefina que tiene motivos
estructurales carboxílicos unidos a esta, ya sea sobre el esqueleto
mismo de poliolefina o sobre las cadenas laterales. Por "motivo
estructural carboxílico" se entiende los grupos carboxílicos del
grupo consistente de los ácidos, los ésteres, los anhídridos, y las
sales. Las sales carboxílicas son ácidos carboxílicos neutralizados
y un compatibilizador, que incluye también las sales carboxílicas
como una motivo estructural carboxílica, incluye el ácido
carboxílico de la sal. Tales compatibilizadores son llamados
polímeros ionoméricos.
Se pueden preparar los compatibilizadores por
síntesis directa o por injerto. Un ejemplo de síntesis directa es
la polimerización de una \alpha-olefina con un
monómero olefínico que tiene una motivo estructural carboxílica; y
un ejemplo de injerto es la adición de un monómero que tiene una
motivo estructural carboxílica a un esqueleto de poliolefina. En el
compatibilizador hecho por injerto, la poliolefina es polietileno o
un copolímero de etileno y al menos una
\alpha-olefina de 3-8 átomos de
carbono tales como el propileno, y sus semejantes, o un copolímero
que incluye al menos una \alpha-olefina de
3-8 átomos de carbono y una diolefina, tal como el
1,4-hexadieno, y sus semejantes. La poliolefina
reacciona con un ácido carboxílico insaturado, un anhídrido, o un
monómero éster para obtener el polímero injertado. Los ácidos,
anhídridos, y ésteres representativos elegibles incluyen: el ácido
metacrílico; el ácido acrílico; el ácido etacrílico; el metacrilato
de glicidilo; el acrilato de 2-hidroxietilo; el
metacrilato de 2-hidroxietilo; el maleato de
dietilo; el maleato de monoetilo; el maleato de di-n-butilo;
el anhídrido maleico; el ácido maleico; el ácido fumárico; el ácido
itaconico; los monoésteres de dichos ácidos dicarboxílicos; el
anhídrido dodecenil succínico; el
2,3-anhídrido-5-norborneno;
el anhídrido nádico (el anhídrido
3,6-endometilen-1,2,3,6-tetrahidroftálico);
y sus semejantes. Generalmente, el polímero injerto tendrá cerca de
0,01 a 20, de preferencia cerca de 0,1 a 10, y más preferente de
cerca de 0,2 a 5, por ciento en peso del monómero injertado. Se
describen en mayor detalle los polímeros injertados en la Pat. U.
S. Nos. 4.026.967 y 3.953.655.
En el compatibilizador hecho por síntesis
directa, el material polimérico es un copolímero de una
\alpha-olefina de 2-10 átomos de
carbono y un ácido carboxílico insaturado
\alpha-etilenicamente, un éster, un anhídrido, o
una sal que tiene una o dos motivos estructurales carboxílicas. El
compatibilizador sintetizado directamente está integrado de al
menos el 75 por ciento molar del componente olefina y de cerca del
0,2 al 25 por ciento molar del componente carboxílico.
El compatibilizador ionomérico se hace de
preferencia a partir del compatibilizador sintetizado directamente
y de preferencia está integrado de cerca del 90 al 99 por ciento
molar de olefina y cerca del 1 al 10 por ciento molar de un
monómero insaturado \alpha-etilénicamente que
tiene motivos estructurales carboxílicas en donde las motivos
estructurales se consideran como equivalentes de ácido y son
neutralizadas con iones metálicos que tienen valencias de 1 a 3,
inclusive, donde el equivalente del ácido carboxílico es
monocarboxílico y son neutralizados con iones metálicos que tienen
una valencia de 1 donde el equivalente de ácido carboxílico es
dicarboxílico. Para controlar el grado de neutralización, los iones
metálicos están presentes en una cantidad suficiente para
neutralizar al menos el 10 por ciento de los motivos estructurales
carboxílicos. Las \alpha-olefinas elegibles
representativas y los ácidos carboxílicos insaturados, los
anhídridos, y los monómeros éster son aquellos descritos
previamente aquí. Los polímeros ionoméricos se describen en mayor
detalle en la Pat. U. S. No. 3.264.272.
Los compatibilizadores que se prefieren son
poliolefinas injertadas con un ácido dicarboxílico o un derivado de
ácido dicarboxílico como es un anhídrido o un éster o un
diéster.
Las tuberías y los revestimiento de tuberías de
la presente invención tienen usos que incluyen, pero no se limitan
a, las tuberías en línea, las tuberías flexibles, carcasa del fondo
del pozo, revestimiento de la carcasa del fondo del pozo, tubería
de distribución, vástago de bomba, tubos de sifón, tubería
horizontal, revestimiento de la tubería horizontal, mangueras
hidráulicas, tuberías flexibles, y mangueras presurizadas.
Claims (16)
1. El uso para transportar petróleo o gas de
tuberías y revestimiento de tuberías que comprenden una mezcla de
fases fundidas combinadas de:
(a) al menos una poliolefina;
(b) al menos una poliamida incompatible con
dicha poliolefina (a); y
(c) al menos un compatibilizador poliolefínico
alquilcarboxil-sustituido; donde tales poliolefinas
(a) están en una fase matriz continua y tales poliamidas (b) están
presentes en una fase distribuida discontinua en la forma de una
multitud de capas traslapadas, sustancialmente paralelas, y delgadas
de material incrustado en la fase continua, y además donde al menos
una porción de tal agente compatibilizador (c) está presente entre
dichas capas y promueve la adhesión entre ellas.
2. El uso como se reivindicó en la
reivindicación 1 en donde la poliolefina se elige del grupo que
consiste del polietileno, el polipropileno, el polibutileno, y los
copolímeros de esos materiales.
3. El uso como se reivindicó en la
reivindicación 1 en donde el compatibilizador poliolefínico
alquilcarboxilo sustituido se elige del grupo que consiste de las
poliolefinas que tienen motivos estructurales carboxílicos unidas a
éstas, ya sea sobre el esqueleto mismo de la poliolefina o sobre las
cadenas laterales.
4. El uso como se reivindicó en la
reivindicación 1 en donde la poliamida se elige del grupo
consistente de la policaproamida, la
poli(11-aminoundecanoamida), la
polidodecanoamida, la poli(hexametilen sebacamida), la
poli(hexametilen dodecanoamida), y los copolímeros de la
poli(hexametilen adipamida) con policaproamida.
5. El uso como se reivindicó en la
reivindicación 1 en donde la poliamida comprende además copolímeros
poliamida amorfos derivados en parte de monómeros aromáticos.
6. El uso como se reivindicó en la
reivindicación 1 en donde la fase distribuida discontinua está
presente en capas de material mayor que 0,5 micrómetros y menor que
50 micrómetros de espesor.
7. El uso como se reivindicó en la
reivindicación 1 en donde la mezcla de fase fundida combinada
además comprende al menos un plastificante.
8. El uso como se reivindicó en la
reivindicación 1 en donde la mezcla de fase fundida combinada
además comprende al menos un agente lubricante.
9. El uso como se reivindicó en la
reivindicación 1 en donde la mezcla de fase fundida combinada
además comprende al menos un estabilizador.
10. El uso como se reivindicó en la
reivindicación 1 en donde cada poliamida tiene un punto de fusión
en el rango de 150ºC a 250ºC.
11. El uso como se reivindicó en la
reivindicación 1 en donde cada poliamida tiene un punto de fusión
en el rango de 180ºC a 225ºC.
12. El uso como se reivindicó en la
reivindicación 1 en donde la poliamida está presente en 2 al 40 por
ciento en peso, la poliolefina está presente en el 60 al 97 por
ciento en peso, y el agente compatibilizante poliolefínico
alquilcarboxilo sustituido está presente en 0,25 al 12 por ciento en
peso, en donde todos los porcentajes de peso se basan en la
cantidad total de la poliamida, la poliolefina, y el agente
compatibilizante poliolefínico alquilcarboxilo sustituido.
13. El uso como se reivindicó en la
reivindicación 1 en donde se prepara cada uno del compatibilizador
poliolefínico alquilcarboxilo sustituido al injertar un ácido
dicarboxílico o un derivado de ácido dicarboxílico como es un
anhídrido, un éster, o un diéster a una poliolefina.
14. El uso como se reivindicó en la
reivindicación 1 caracterizado en que la tubería o el
revestimiento de tubería es una tubería flexible.
15. El uso como se reivindicó en la
reivindicación 1 caracterizado en que la tubería o el
revestimiento de tubería es una tubería revestida.
16. El uso como se reivindicó en la
reivindicación 1 caracterizado en que la tubería o el
revestimiento de tubería es un revestimiento de carcasa de fondo de
pozo.
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