随着全球陆地油气资源的日益耗尽,深海油气资源的勘探和开发是世界海洋石油天然气工业发展的趋势。跨接管作为半潜式水下生产系统中连接水下井口、管道终端管汇(PLEM)及管道终端(PLET)之间的管道,在深海油气田中的需求不断增大。为了避免在海底深水高压低温环境下天然气水合物进入跨接管内形成可燃冰堵塞管道,利用乙二醇(MEG)凝胶提前对跨接管进行注入是一种行之有效的方法。深水跨接管的MEG凝胶注入技术作为深海石油作业的核心技术目前被欧美油服公司所垄断。本文主要研究了可应用于水下跨接管封堵的聚乙烯醇(PVA)基MEG注入凝胶以及焊接充氩保护封堵材料等系列水下产品的制备及性能。具体研究内容如下:(1)研究了PVA凝胶的制备及性能。利用乌氏粘度计测定了不同聚合度PVA的粘均分子量;利用旋转粘度计测定PVA溶液及凝胶的粘度;采用单因素法探究了PVA浓度、p H调节剂以及交联剂的最佳用量;利用接触角(CA)、差示扫描量热分析(DSC)、热失重分析(TG)等测试手段分析了凝胶的性能。制备PVA凝胶的最佳配比是:PVA2488(8 wt%)、消泡剂(0.5 wt%)、水(74 wt%)、p H调节剂(1 wt%)、乙二醛(3 wt%)、有机硼交联剂(13 wt%)。(2)研究了PVA弹性体的制备及性能。采用丙三醇对PVA进行增塑改性。分别在自来水和人工海水中测定了PVA弹性体在常温下的水溶性。利用接触角测试仪、全自动压片机、温湿度测试仪、硬度计、热失重分析仪、XRD、差示扫描量热仪、拉伸实验机和流变仪等对PVA弹性体的性能进行了表征。PVA弹性体的最优制备条件为:PVA与丙三醇质量百分比为3:22,先在130℃下加热3.5h,然后常温下固化2 h。(3)制备了水溶性高气体阻隔性焊接充氩封堵材料。研究了水溶性聚合物浓度对封堵材料亲水性、致密性、阻燃性以及水溶性的影响。结果表明当水溶性聚合物的浓度为14 wt%时,封堵材料是亲水的且致密性最佳。研究了防烧穿层薄膜的阻燃性及水溶性。结果表明:当阻燃剂的用量达到12 wt%时,薄膜在519℃高温下灼烧180 s不会被焊渣烧穿。薄膜在5℃水温溶解3 h后可以完全溶解。该封堵材料相关技术成果已被中国海洋石油工程股份有限公司(CNOOC)及业主哈斯基(HUSKY)所采纳,并成功应用于中国南海流花水下项目。解决了“海洋石油201”铺管船舷侧安装PLET复合管道“黄金焊口”焊接的技术难题。