柔性增强热塑性塑料管RTP项目可行性分析报告.docx
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柔性增强热塑性塑料管RTP项目可行性分析报告
项目编号：
柔性增强热塑性塑料管（RTP）项目可行性分析报告
1、柔性增强热塑性塑料管（RTP）产品概述5
2、国内外RTP复合管的种类及应用情况6
2.1、国外RTP复合管生产厂商及应用情况6
Flexpipe的FPLP：
6
FIBERSPAR的LinePipe：
6
PIPELIFE的SoluForce：
6
Wellstream的Flexsteel:
7
Technip-Coflexip的RTP-COFLELIFT7
2.2、国内现有柔性增强热塑性复合管产品情况7
2.3、国内非金属管道在各油田的使用情况8
2.4、RTP管材与其他材质管材的性能对比10
2.5、RTP复合管主要应用领域12
2.5.1、陆地和浅海的石油天然气的开采及其输送管道行业12
2.5.2、海底输水管道领域13
2.5.3、矿山和某些工业领域中13
2.5.4、城乡输水管道领域………………………………………………………………14
2.5.5、旧管线修复工程领域…………………………………………………………….14
2.5.6、消防管道领域……………………………………………………………………15
3、RTP复合管道的技术难点………………………………………...15
3.1、RTP管材的力学性能设计15
3.2、RTP管材的连接技术16
4、RTP管在中国的市场发展趋势预测16
4.1、RTP增强复合管在石油、天然气开采及旧管线修复工程领域中的市场前景16
4.2、RTP管在中国城乡输水管道工程的发展前景19
4.3、海底输水管道领域19
5、RTP管材对国内环氧高压玻璃钢管道市场的影响20
6、RTP管道项目运行方案的建议21
6.1、RTP管材开发的建议21
6.2、RTP管项目建设方案21
7、总论23
前言
石油天然气开采对国家的重要性是众所周知的。
石油天然气开采业过去绝大部分采用的是各种钢管，最突出的问题是腐蚀。
随着产业的发展和技术的进步，迫切需要突破传统管道的局限，寻求技术和经济性能更好的新型管道。
近年石油天然气行业越来越多地采用非金属管道。
在中国，由于石油天然气资源很多在沙漠，沼泽，海洋和海滩（从浅海到深海）中，耐腐蚀抗高压又柔韧可曲挠，可以制成很长连续盘管的增强热塑性塑料管（RTP）相比于金属管道就具有了独特的优势。
其次，RTP复合管道生产工艺先进、成本低、性能优良、施工费用少且技术易配套，为此深受世界各国的普遍重视，欧美、德、法、英、日、俄等国家早在70年代就开始研究RTP复合管的生产技术，目前已经进入工业化生产阶段。
目前随着石油天然气工业的快速发展，寻求一种安全可靠的运输方式已经成为石油天然气管道运输行业的首要问题。
下面我们将详细的讲解“柔性增强热塑性塑料管（RTP）”的技术特点、应用领域和在国内外各行业的应用情况，最后对柔性增强热塑性塑料管（RTP）在中国的市场可行性进行分析。
1、
柔性增强热塑性塑料管（RTP）产品概述：
柔性增强热塑性塑料管简称“RTP管”，是一种柔性、长距、耐高压的增强型绿色环保管材。
RTP管是一种高压塑料复合管道，在陆地和浅海中RTP管通常由三层构成，内外层为PE80、PE100以上材料，中间层为增强材料复合而成的增强带，增强材料可以为聚酯纤维、芳纶纤维或钢丝等。
在深海使用的RTP管道通常多层材料层构成（除承受内压外还要承受外压等其他负载）。
由于RTP管实现了大中口径高压管材成卷包装运输和施工，每卷长度200～2000米不等，相对于以前的中大口径管6～9米直管供货，不仅降低了运输费用，更重要的是使管与管之间的连接接头大大减少了，可靠性大大提高，而施工的速度却提高了数十倍，运输和施工费用降低了约70%，因此RTP管已经在很多国外石油输送及天然气输送领域中大量成功使用。
目前该项技术一直由一些欧美高端的设备厂家控制。
柔性增强热塑性塑料复合管以高密度聚乙烯（HDPE）80级以上的塑料、高强纤维或钢丝绳为主要原料，经过挤出、成型、缠绕、外覆、卷取等工艺，生产出长度达到上千米的高压柔性管材。
采用不同的增强层材料及外覆材料，还可以得到各种不同压力等级、不同性能的RTP管材。
2、
国内外RTP复合管的种类及应用情况
2.1、国外RTP复合管生产厂商及应用情况
Flexpipe的FPLP：
三层复合，HDPE-玻璃纤维增强层-HDPE可盘卷长管（长度可达到2100米）。
现在提供三个产品系列，压力等级分别达到2068kPa（300psi）,5171kPa（750psi）,10,342kPa（1500psi）,目前最高可达17，225KPa（2500psi）。
Flexpipe提供的尺寸是2”,3”,和4”，6”。
标准的管材有一黑色外护套层，提供最少20年的抗紫外线（UV）暴晒保护。
作为特殊定货可以提供白色的Flexpipe管材，应用在要求低吸热场合，同样提供最少20年的抗紫外线（UV）保护。
在很短的5年内，FlexpipeSystems已经成为复合管道技术的领先者，销售了大约5,000公里或3,100英里的管材到加拿大和美国的石油和天然气产业。
FIBERSPAR的LinePipe：
两层复合，PE-玻璃纤维增强环氧树脂。
通常内衬层用HDPE，较高温度用PEX，特殊可用PVDF。
制造成可盘卷长管。
FIBERSPAR的LinePipe在北美提供的尺寸范围是在1¼"到4½"（32-114mm），压力等级范围在1,000psi和2,500psi（7-17.5MPa）之间，连续长度最长到27,000英尺（8230m）（取决于尺寸和卷盘的容量）。
对于出口可以提供尺寸5"和5½"（127和140mm）的管道。
特殊定货可以提供其他的尺寸和压力等级。
从公司在约4年前开始商业运行以来已经为超过75个使用者铺设了超过250万英尺（75万米）。
PIPELIFE的SoluForce：
三层复合，通常使用PE内衬层-芳纶纤维或钢丝增强层-PE外护套层，可盘卷长管带。
PIPELIFE的SoluForce提供的产品尺寸为3，4英寸，最大工作压力等级为2.5-15MPa。
1998年以来该公司产品几百公里被应用于石油天然气集聚管道，注水管道。
2005年首次应用于浅海石油开车的上升管（文莱）。
Wellstream的Flexsteel:
三层复合，PE内衬层-钢增强层-PE外护套层，可盘卷长管。
产品直径2，3，4，5，6英寸，最大工作压力等级为5.2，6.9，10.3，15.5MPa。
业绩不详。
Technip-Coflexip的RTP-COFLELIFT
三层复合，通常使用PE内衬层-芳纶纤维或钢丝增强层-PE外护套层，可盘卷长管带。
产品直径为3、4、5、6英寸，设计工作压力分别为5.5MPa，4.3MPa，3.7MPa，3.2MPa。
2．2、国内现有柔性增强热塑性复合管产品情况
国产RTP复合管道刚刚起步，已经生产的有南京“晨光”的芳纶纤维增强RTP，长春生产的钢带增强“挠性管”和小直径钢丝编织增强聚乙烯管，河北景县液力柔性管等。
国内现有的增强聚乙烯（PE、HDPE）或交联聚乙烯（PEX）管材产品基本上都是以金属（钢丝或者钢板）来增强塑料管材，比较成功的有：
钢骨架聚乙烯塑料复合管、孔网钢带聚乙烯复合管及钢丝网骨架塑料（聚乙烯）复合管，并且已经形成一定的规模并有产品的企业和行业标准。
下面就国内现有的RTP管道的优缺点进行分析：
钢骨架塑料复合管和孔网板钢骨架塑料复合管的主要缺点是：
A、加入金属骨架增强复合所得到的效果不很明显，最大工作压力小于2.5MPa;
B、钢塑结合较差，每段直管还需要有封端面的处理；
C、连接比较困难，不能对接焊，管材失去了柔韧性，只能直管供应；
D、生产管材需要同特殊的专用生产线；
E、这种管材存在结构问题:
复合后管材存在较大的不均匀内应力，塑料和钢骨架交界处形成了大量的应力集中点；
F、使用温度不能超过60摄氏度；
钢丝缠绕增强复合管及连续复合增强塑料输油管材的优点：
A、钢丝缠绕复合管材应力集中和内应力问题较小，增强效果较显著，最大工作压力3.5MPa；
B、钢丝预涂热熔胶，钢塑结合有所改善；
C、制造工艺不复杂，分步进行，容易爆炸质量；
D、采用钢丝编制增强管在直径小于100ram可以做成盘卷，简化和方便了管材的铺设。
目前这类管材与国外同类产品的差距主要表现在：
增强材料只有细钢丝一种，钢丝与塑料的结合状况无论如何也比不上合成纤维；采用钢丝缠绕增强不能做成盘管供应；不能对接焊；目前最大直径为500mm。
2.3、国内非金属管道在各油田的使用情况
截止2008年底。
中国石油非金属管道应用汇总
编号
油田
公司
不同类型管道的应用数量（km）
合计
（km）
玻璃钢管
钢骨架塑料复合管
柔性复合管
增强塑料复合管
其它
1
大庆
5005.90
748.28
329.05
438.42
327.38
6849.04
2
吉林
3095.88
23.00
62.05
37.61
3218.54
3
辽河
144.12
44.85
13.50
18.24
10.38
231.09
4
华北
129.57
131.72
38.24
76.66
144.63
520.82
5
冀东
27.90
5.97
0.23
3.70
0.00
37.80
6
大港
152.30
82.40
2.10
52.30
38.90
328.00
7
长庆
418.49
51.21
1572.97
38.92
1.19
2082.78
8
塔里木
137.83
52.42
4.70
237.85
51.30
484.10
9
新疆
422.00
605.00
5.00
1240.00
2272.00
10
吐哈
74.70
28.49
1.39
104.58
11
青海
347.27
30.00
10.00
387.27
12
玉门
16.50
4.20
0.50
21.20
13
西南
898.11
191.59
49.07
1138.77
合计
10870.57
1999.13
2029.73
2153.70
622.85
17675.99
比例（%）
61.5
11.3
11.5
12.2
3.5
100.0
表1：
中国石油非金属管道应用情况
图1：
不同非金属管材的使用情况
从以上的数据统计表中我们可以看到2008年三种复合管道在各大油田的使用率占非金属管道的35%，使用量超过了6000公里，市场价值超过2亿人民币，而且RTP管道的全寿命成本比钢管有大幅度降低，在将来的中国市场随着客户对RTP管道的认可及相关国家、行业标准的确立，RTP管道必然在未来石油天然气开采管道系统中占据主力军地位。
下面我们就河北景县液力柔性管的应用和销售情况对其进行进一步的分析：
河北省景县液力柔性管汇厂年生产能力近10000km，据不完全统计，截止2008年底，该厂生产的柔性高压复合管在石油行业的应用数量已达到3500km。
目前，柔性高压复合管已在油气田生产的集油、输油、集气、供水、注入五大系统中应用,应用数量见下表。
油气田不同系统应用柔性高压复合管数据汇总
应用范围
集油管线（km）
输油管线（km）
集气管线（km）
输气管线（km）
供水管线（km）
注入管线（km）
合计
数量（km）
357.25
7.5
60.7
0
1.62
1602.66
2029.73
比例
（%）
17.6
0.4
3.0
0
0.1
79.0
100.0
表2：
柔性高压复合管道在油气田中的使用情况
从以上统计可以看出，目前柔性高压复合管在中国各大油田主要用于注入管线，其次是集油管线。
实际上，注入管线主要是气田注醇管道，由于注醇管道一般流量小，管径小，单条柔性高压复合管长度可达1000km以上，特别适宜管道的安装。
注醇采用柔性高压复合管已得到许多油气田的认可。
近几年，长庆等气田将柔性高压复合管应用于集气管道。
在集气方面，利用柔性高压复合管发挥承压高、接头少的特点，弥补玻璃钢管接头多、钢骨架塑料复合管承压低等缺陷，根据系统压力，有选择地选用柔性高压复合管。
柔性高压复合管也可于集油、输油和供水，但由于使用时间短，还不能说明性能可靠程度。
2.4、RTP管材与其他材质管材的性能对比
比较项目
RTP管
钢管
不锈钢管
玻璃钢管
材质
HDPE,高强纤维/钢丝
钢
钢
玻璃纤维
承压能力
中高压
高压
中高压
高压
防腐处理
不用
需特殊处理
不用
不用
防腐效果
整体防腐
防腐处理层破损，易出现点腐蚀现象
整体防腐，对s,co2的防腐效果不佳
整体耐腐蚀
流体
流体阻力小，不结垢
流体阻力大，结垢
流体阻力中，结垢
流体阻力中结垢
安全性
整条管线不泄漏
易泄漏
不易泄漏
易泄漏
接头数量
极少
多
多
多
连接方式
简单、快捷
简单、耗时
简单、耗时
简单、耗时
安装设备
轻型且种类少，数量少
重型且数量多
重型且数量多
重型且种类少
安装效率
10km/day
<2km/day
<2dany
2km/day
安装人员
工程师一名，技术工人两名、几名辅助人员即可
管道安装队伍
管道安装队伍
数名非金属技术人员及多名辅助人员、
维护
维护较少
每年数次维护
维护较少
每年1-2次
供货形式
盘卷，上千米/卷
直管
直管
直管
使用寿命
20年以上
10年以内
20年
20年
表3不同管材的性能对比
图1.各种耐压管材全寿命成本对比图
图2.各种耐压管材寿命对比图
2.5、RTP复合管主要应用领域
✧陆地和浅海的石油、天然气开采（集油管、注水管）和天然气高压输送（直径50mm～400mm，最高压力为25MPa；
✧海洋石油和天然气开采（跨接管、流通管及上升管）；
✧海底输水管道；
✧矿山和工业中液压传动系统管道；
✧城乡输水管道；
✧旧管线修复工程；
✧消防管道；
2.5.1、陆地和浅海的石油天然气的开采及其输送管道行业
最早推动高压增强热塑性塑料管开发的石油和天然气产业。
过去绝大部分采用的是各种钢制管道，最突出的问题就是腐蚀。
随着产业的发展和技术的进步，迫切需要突破传统管道的局限，寻求技术和经济性能更好的新型管道。
最先开发和实用的是海上石油和天然气开采用的多层挠性管道（1967年）。
这种管道即能保证高强度，又抗腐蚀、重量轻、可曲挠、能以很长的盘卷管供应，在海上开采环境下具有非常明显的竞争优势。
在我国海上油田中早已采用美国Wellstream和法国Coflexip的挠性管（查明的有近10公里，最早一条在1998年）。
大庆、胜利等几大油田采用国产小直径RTP于输油管和注水管也已经有多年经验。
我国石油和天然气产业对于高压增强热塑性塑料管很关注，普遍认为高压增强热塑性塑料管在我国石油和天然气产业有广阔的前景。
现在我国的油气田分布西部的很多在沙漠，东部的很多在沼泽地和海滩，而且普遍需要采用大量注水方法（腐蚀性很强），采用能曲挠可以长盘管供应的增强热塑性塑料管-RTP优越性很突出。
因为可以大幅度减少铺设和维护的费用，虽然管材价格较高，采用RTP替代钢管通常可以节约总费用约30%。
至今RTP应用最多的是中东地区，在沙漠地区可以把RTP直接铺设在地面上（在暴晒下可以保证使用20年）。
中东最大的热塑性塑料管生产企业Cosmoplast（Harwal集团）已在2003年和法国Technip-Coflexip合资，在阿布扎比生产RTP（商品名COFLEXLITE®）。
今后我国石油和天然气开采肯定要越来越多的来自海上。
海上采油气，尤其是深海（300米以上）采油气，更是必须用增强热塑性塑料管。
例如：
在深达几千米的海域采油气，把海底的油气井和海面上浮动的‘浮动生产装置’连接起来的‘上升管（Riser或称立管）’必须兼有抗高压（内压、外压）、能曲挠、抗疲劳、重量轻等多方面严酷的性能要求，采用增强热塑性塑料管-挠性管FP几乎是唯一的可行方案。
经我国地质部门预测我国领海的深海域（有20万平方公里）有巨大的石油和天然气资源，中国海洋石油总公司CNOOC等正大量投资发展深海采油的技术和装备，在今后几十年海洋开采过程中将需要大量的挠性管道，这一广阔的市场正等待我们去开发。
2.5.2、海底输水管道领域
日本从1975年起已经大量应用多层复合增强聚乙烯管用于海岛的“水下供水管”。
而我国2006年在大连向长海岛输水的18公里跨海管道工程（海中16公里）中采用“煌盛”管业集团生产的钢丝增强聚乙烯管（直径450mm,设计压力1.6MPa,每根长50米）。
2.5.3、矿山和某些工业领域中
在化学工业、电子、矿山、电力工业等各个领域都需要有特殊新能的塑料管道，如化工产品生产中输送各种强腐蚀，例如：
深矿井的供水和排水需要较高的工作压力，柔韧，抗冲击、耐腐蚀的RTP管很适合。
天津市东浩软管科技有限公司等生产的增强尼龙管以其优异的耐压、耐油、耐磨、耐高温性能应用于矿山和工业的液压传动中，增强聚四氟乙烯管适用于高温（250℃蒸汽）、高压的特殊环境。
2.5.4、城乡输水管道领域
近年我国的新建筑规模非常巨大，“十五”期间全国每年的新建筑面积达到近20亿平方米。
其中城乡住宅约13亿平方米。
“十五”期间我国城镇居民人均住宅建筑面积从20.3平方米增加到26平方米。
预计这样史无前例的建设规模将继续下去。
按照规划每年城镇化率增加0.8%就需要每年为超过1000万进入城镇的居民提供2.6亿平方米新住宅。
同时随着经济的发展和生活水平的提高，大量旧建筑需改造和更新。
我国农村建筑过去很多没有配置管道供水，在最近一次抽样调查中统计目前农村住宅有管道供水的仅一半。
在各地‘新农村’的建设中，配合农村饮水工程，农村建筑供水管道形成一个很大市场。
随着中国城乡建设的发展，越来越多的农村乡村向城市化建设转变，伴随而来的便是大量的配套设置急剧增长。
目前国内应用最多的增强热塑性塑料管是细钢丝直接缠绕增强聚乙烯管--‘钢丝网骨架聚乙烯复合管（CJ/T189）’，此外还有早期开发的‘钢骨架聚乙烯复合管（CJ/T124）’和‘孔网钢带聚乙烯复合管（CJ/T181）’。
主要应用城乡输水管道，目前最大直径610mm，最高压力到3MPa。
近年新开发中的有‘钢增强低压聚乙烯复合输水管’，主要应用于较大直径和较低工作压力的城乡输水管道（引水管、灌溉管），需要在增加抗内压能力的同时提高抗外压性能。
2.5.5、旧管线修复工程领域
对于腐蚀严重或泄露的旧铁管和钢管，内衬HDPE构成结构性复合管，可达到恢复管线功能、延长使用寿命的目的。
性能优异的HDPE管能大幅度地提高在线旧管道的承压能力、耐腐蚀性能和输送能力，而其成本仅为钢管的40%左右。
因此内衬HDPE复合管修复在线旧管道，具有明显的经济效益、社会效益及环境保护效益。
尤其是在城市不可开挖地段对不能以新汰旧的管线进行重建的情况下，效益更为明显。
2000年，德国一家油气储运公司将芳纶纤维增强塑料管作为燃气输送管道修复工程中内衬管的应用试验，输送介质为含硫化氢的湿式天然气。
将内径为75mm、工作压力为10MPa的芳纶纤维增强塑料管插人公称直径为150mm、工作压力为10MPa的钢管中，管道长度为900m。
由于塑料管的流动阻力小，与同口径的钢管相比，输送能力可以提高50%。
只要选择适当口径的芳纶纤维增强塑料管，就完全可以维持原有管道的输送能力。
在管道修复施工时，需要对钢管内腔进行清理，以防止钢管内腔搀留杂物损伤内衬管。
在管道拐弯处，应注意其弯曲半径不小于增强塑料管所容许的最小弯曲半径。
修复直通管道时，芳纶纤维增强塑料管一次可插人几百米长度。
对于大规模超长的管道修复工程，应考虑管网的走向和环境条件，通常是将芳纶纤维增强塑料管按需要切开分段插人，然后再将每个管段连接起来。
2.5.6、消防管道领域
日本本州到四国的著名悬索大桥的消防管道就采用了多层复合增强聚乙烯管。
3、RTP复合管道的技术难点
3.1、RTP管材的力学性能设计
由于RTP管材由3层不同组织结构的材质组成，所以我们在设计管道各个力学性能指标是即不能完全用PE塑料计算，也不能用增强材料的参数来代替计算，因而对于RTP管材的力学性能的计算是一个十分复杂的过程。
我们对RTP管材复杂的力学性能计算作一个假设理论，我们首先假设RTP管材所有的承受内压及外压的能力分别来自于RTP管材的增强层和PE结构层，且管材的内外PE结构层还对管材起保护作用，而不对管材的力学性能有任何影响。
在这个假设的理论基础上我们可以近似的认为当管道承受内压时，RTP管材的力学性能指标主要来源于增强层；当管道承受外压时，RTP管道所需要的力学性能指标来源于外压。
从以上理论我们可以看出RTP管道的力学性能设计既不能简单的归结为增强纤维层的设计，也不能归结为PE层的强度，而是一个较为复杂的设计理论。
现阶段世界各国正对RTP管材进行进一步的深入研究和实验，随着RTP管到设计理论的不断深入，相信RTP管材将逐渐的进入管道输送的各个行业，而成为管道输送行业的主要力量。
3.2、RTP管材的连接技术
高压增强热塑性塑料管（RTP）的技术难点之一是如何实现可靠又方便的连接。
多层复合结构的高压增强热塑性塑料管要保证接头在很高压力下无泄漏，又能够完成很大负载的传递，还要维持抗腐蚀，可曲挠等性能要求，显然比通用塑料管的连接困难得多。
RTP长盘卷管，减少了连接工作量和管件需要量，出厂时已经接好有标准法兰端面的管件。
RTP管材有两种连接：
RTP管材和RTP管材间的连接；盘卷RTP管端和其他管材和管件（如阀门、三通等）的连接。
RTP管端连接的技术有两种——电熔一热熔连接和机械压紧方式连接。
电熔一热熔连接是先把RTP管热熔对接，然后把专用的增强电熔连接套移到连接处通电熔接（连接套可以承受轴向负载）。
所用的焊接设备和普通聚乙烯管道系统用的类似，只是热熔套长度较长。
机械压紧方式连接是把一个金属管件的插口端插入R11P，在RTP外套一个金属套，用机械方法把金属套一RTP管端一管件
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