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修复技术丨管道不开挖内衬玻璃钢软管修复技术
2019-07-25 16:50:59
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摘要:

根据油田集输管线的实际情况,针对其口径小的特点,采用内翻衬玻璃钢软进行管道修复,并对修复工艺,材料及修复效果和改进意见等进行了较详细地介绍。起先后在大庆油田、长庆油田、吉林油田等推广应用累计修复管线上百公里,受到用户的欢迎。



前言

大庆油田开发建设累计敷设各类管道十余万公里,其中使用年限超过设计寿命的管线约6万公里。据统计大庆油田管道平均穿孔率达到0.354次/km·a也就是说每年穿孔10620次。建设比较早的喇嘛甸油田穿孔率甚至高达0.7次

/km·a,投产比较晚的高台子油田达到0.43次/km·a。另据调查,由于管道腐蚀穿孔更换管线,平均21.67万元/km;大庆地区仅油田系统“十一五”期间计划大修管道9200km,如果全部更新需要投资19.94亿元。



管道不开挖修复技术就是把损坏严重濒临报废的管道在不破坏自然地貌,不破坏原管道结构的条件下,内衬防腐层与原管道形成复合结构,即原管道起维护支撑作用,衬里层起防腐作用,延长管道使用寿命20年以上。


为了降低原油生产成本,保护生态环境,打造百年油田,我们开展了“油田集输系统管道不开挖内衬玻璃钢软管修复技术研究”课题。


管道内衬技术:有内衬塑料管,内衬水泥沙浆,内衬不锈钢,内衬玻璃钢等方法。针对油田集输管道大多数是巾114mm 以下小口径的特点,我们重点研究开发“翻转法内衬玻璃钢”技术。



翻转法内衬玻璃钢的基本原理是将带有防渗透层并浸有热固性树脂的纤维增强软管(以下简称软管),采用水压(或气压)将软管反翻并送入旧管道内,使软管带有热固性树脂层的一面贴附于旧管道内壁,防渗透层成为新管道的内表面,采用特定的技术措施固化成型,形成坚固的钢塑复合管。经过科研人员的努力攻克了以下几个技术关键:




1. 玻璃钢软管材料和结构

1.1玻璃钢软管结构


玻璃钢软管由纤维增强管坯1,外防渗透层2和管坯内浸有热固性树脂3组成。玻璃钢软管结构参见图1所示:


 

图1玻璃钢软管结构示意图

1-纤维增强管坯2-防渗透层3-管坯内浸有热固性树脂



1.2玻璃钢软管材料


(1)纤维增强管坯

纤维增强管坯是由涤纶纤维编织的无缝园形管桶,具有强度高耐热性好,耐油、耐水、耐化学腐蚀,可在70℃~170℃

环境下长期使用。



(2)防渗透层

按照油田集输系统管道输送原油和污水的要求,我们选择三种防渗透层原料,一是聚氨酯弹性体;二是改性聚氯乙烯;三是改性聚乙烯。


聚氨酯弹性体具有高强度、高弹性和优异的耐磨性。聚氨酯弹性体分聚酯型和聚醚型两种,它们的特点不同,其中聚酯型耐油性好,耐水性稍差;而聚醚型即耐水又耐油。改性聚氯乙烯是用疏松型中等粘度聚氯乙烯,其表面不规则,断面疏松多孔呈网状,容易吸收增塑剂,塑化速度快,加工工艺性能好;加入丁腈橡胶,使聚氯乙烯具有极好的耐油性,耐热性和耐磨性;再加入增塑剂提高其柔顺性,加入硬质酸盐,提高其热稳定性,使其适应集输管线各种使用条件。其最大优点就是价格便宜,仅为聚氨酯弹性体的1/3~1/2。因此,我们优先选择改性聚氯乙烯作为防渗透层材料。



(3)热固性树脂

经过广泛调研和大量试验研究工作最后确定用“乙烯基酯聚酯树脂”作为胶粘剂。该胶粘剂是酚醛改性环氧树脂,除具有环氧树脂线胀系数低,防腐性能好,粘接牢固,高强度,高耐磨性,还具有通用型不饱和聚酯树脂室温固化等优异工艺性能,而且价格较低。


由于“乙烯基酯聚酯树脂”可在室温下固化,因此可采用压缩空气进行翻转内衬,与用水压翻转内衬比较工艺简单操作方便,节约能源,不污染环境。




2. 翻转内衬玻璃钢工艺

2.1翻衬工艺

翻转法内衬玻璃钢是由“蜗牛翻转器”实现的。参见图2,其翻转过程如下:

图2蜗牛翻转器结构示意图



将浸有热固性树脂(亦称胶粘剂)的玻璃钢软管放置在蜗牛翻转器内,在压缩空气压力作用下软管开始翻转,即浸有热固性树脂层朝外,涂有防渗透层朝里转换,而且转换部位不断前移,直至全部翻转完毕。如果将翻转的玻璃钢软管置入旧管道内,则构成内衬玻璃钢防腐层。



2.2管道内翻衬复合软管修复技术主要优点


1、修复质量好:衬里层连续完整,修复后的管道寿命可延长使用20年以上。

2、施工周期短:一次翻衬距离可达500m。

3、修复成本低:与更换新管线比可降低工程成本。

4、提高输液量5-10%。

5、具有突出的防结垢性(对输送聚合物的管线效果更佳)一次性解决防腐问题,降低管线运营成本。

6、适用范围广:可适用于p48mm 以上各种口径不同输送介质,温度为-30℃-140℃的管道内衬修复,适用油气田管网内衬修复以及城市管网及非金属管网内衬修复。

7、由于软管带胶与钢管具有一定的粘接强度,并且与钢管线涨系数接近,所以热胀冷缩不脱层,不断裂。

8、软管翻衬修复时作业面小,减少征地,对环境扰动小。

9、软管翻衬作业时可安全通过3D以上弯头如图5示,修复效率高。




3. 结论

2008年至今我们先后在大庆油田采油九厂、七厂、十厂、五厂,长庆油田,松原油田等推广应用采用,取得了很好的效果,经多年的生产运行各项指标都正常,达到了预期的效果。



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