CN105864564A - 一种等径穿插修复地下玻璃钢管的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种等径穿插修复地下玻璃钢管的方法，玻璃钢管修复段两端开挖沟槽并截断玻璃钢管线；牵引破切器通过所述玻璃钢管，使所述玻璃钢管沿其轴线方向贯通破裂；牵引扩孔器通过破裂玻璃钢管，使其内径扩大至大于或等于新管外径；牵引所述新管进入扩孔后的玻璃钢管修复段内。本发明的一种等径穿插修复玻璃钢管的方法具有如下优点：可以进行长距离穿插施工，采用等直径、等压力级别连续增强塑料复合管对原玻璃钢管线进行等径穿越替换，修复管道的同时保证管道技术参数不变，不影响流量指标，节省成本。

Description

一种等径穿插修复地下玻璃钢管的方法

技术领域

本发明涉及石油运输领域。更具体地说，本发明涉及石油运输用玻璃钢管穿插修复方法。

背景技术

传统的钢管或玻璃钢管是热固性树脂和玻璃纤维复合后固化而成的管道，具有优秀的抗腐蚀耐高压性能，但由于固化过程中小分子的存在使玻璃钢结构层中形成一定空隙，在使用过程中，小分子析出，同时管道受流体影响，产生部分溶胀现象。此外，玻璃钢管钢性好但抗冲击强度差，易受土壤沉降及重块冲击而导致玻璃钢管道发生损坏或有潜在的破坏风险。但随着使用年限增加，因介质腐蚀、地形沉降、接头失效、人为破坏等原因，存在着一定的损坏风险，一旦发生渗漏，不仅会给油田带来经济损失，同时部分埋地的钢管或玻璃钢输油管线渗漏会对周边农田河流会产生较大的污染，必须进行维修或更换。常规的更换即重新铺设一条管线，新的管线投入费用除管道主材费以外，还需要投入征地费用，施工开挖费用，其他补偿费用等，投入较大，地下管网交错常造成开挖重新敷设的难度。所以在损坏程度不大的情况下，钢管和玻璃钢管一般采用局部修复，当使用年限过长，局部修复点过多，施工费用也会相应增加，所以局部修复无法满足要求时，需要采用非开挖技术来解决。

非开挖修复施工方法主要分为三种：(1)水平定向钻/顶管法穿插聚乙烯管道：没有施工路径的情况下采用水平定向钻钻出施工路径，然后通过牵引机拖拽聚乙烯管道通过路径。在无法确定钢管路径和工况的情况下，同时内部钢管堵塞较严重一般采用这种施工方法；(2)顶管法穿插修复钢管：口径较大的排水管道，一般采用焊接顶入式，穿插修复，这种方法施工速度较慢，对原有钢管内壁要求较高，一般用于输送天然气的管道的修复；(3)聚乙烯内衬修复钢管这种方法适合中等偏小口径的钢管修复，采用聚乙烯管道内衬钢管，翻边对钢管防腐，对内部钢管要求不高，同时可以长距离施工，是比较常用的施工方法。而采用聚乙烯管穿插修复钢管的缺点：(1)聚乙烯管承压强度低，受钢管腐蚀程度的限制，无论是水平定向钻还是顶管和内衬修复，都有一个共同的问题就是，普通聚乙烯管道的使用压力一般不超过1MPa，而油田用钢管和玻璃钢管道的使用压力一般在1.5MPa以上，注水管道压力一般超过10MPa，所以修复聚乙烯管道可应用的领域有限；(2)局部破坏和塌陷：少数聚乙烯管道可以通过折叠成“U”型插入旧管道中，通过打压使管道贴服在外层管道上，这样即使外层管道损坏仍然可以作为骨架承压。但这种工艺修复的管道有一定的安全隐患：当输送高温介质时，塑料发生一定程度的软化，在原渗漏点有向外膨胀的趋势，原钢管渗漏点对塑料管产生剪切，未达到使用年限聚乙烯管就会因为剪切而失效；当输送气体介质时，气体通过塑料渗透到钢管和塑料管中间，气体累积一定量时会使内层聚乙烯产生塌陷，无法完全贴服钢管，压力发生变化时内部聚乙烯管会因为脱离钢管骨架而无法承受压力。对于损坏比较严重的管道，孔洞过大或SCC产生破坏无法采用聚乙烯修复。(3)内衬聚乙烯钢管修复后管道受破坏不易修复修复后的钢管经过运行产生新的腐蚀穿孔后无法采用焊接修复，只能在钢管外打卡子修复，介质仍会渗透在聚乙烯管和钢管之间将更加加速钢管的腐蚀。

发明内容

本发明目的是提供一种复合管等径替换破损玻璃钢管的方法，玻璃钢管进行破切和扩孔后，采用等直径、等压力级别连续增强塑料复合管对原玻璃钢管线进行等径穿越替换，修复管道的同时保证管道技术参数不变，不影响流量指标，节省成本。

本发明还有一个目的是提供一种管道清洁工序，采用清管球发射器发射高压气流驱动清管球在管道内推动堵塞物移动出管道，并可通过观察清管球表面划痕判断管道内是否有尖锐物体。

本发明还有一个目的是采用连续增强塑料复合管替换玻璃钢管，可以进行长距离穿插施工，并且可以独立承受较高的工作压力。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种等径穿插修复玻璃钢管的方法，玻璃钢管修复段两端开挖沟槽并截断玻璃钢管线；

牵引破切器通过所述玻璃钢管，使所述玻璃钢管沿其轴线方向贯通破裂；

牵引扩孔器通过破裂玻璃钢管，使其内径扩大至大于或等于新管外径；

牵引所述新管进入扩孔后的玻璃钢管修复段内。

优选的是，还包括：所述玻璃钢管破切前进行清理工序，将玻璃钢管内堵塞物移出。

优选的是，所述清理工序为：玻璃钢管的一端密封连接清管球发射器，另一端套设网兜，所述清管球发射器通过高压气流驱动清管球在所述玻璃钢管内推动堵塞物移动，直至网兜接收清管球。

优选的是，所述清管球内安装定位装置，清管球遇到阻塞物无法移动时，定位装置发出位置信号，对所述位置进行挖沟槽并截断。

优选的是，所述清管球经网兜接收后进行表面划伤检查，判断管道是否需要清除尖锐物体。

优选的是，所述新管进入扩孔后的玻璃钢管修复段后进行所述清理工序，清理工序后的新管两端接入所述玻璃钢管线。

优选的是，所述新管为柔性复合管，所述柔性复合管与玻璃钢管的内径和压力级别相同。

优选的是，所述清理工序后包括：用清水试压，升压至管道设计压力的0.75、1和1.25倍时，稳压一定时间检查是否泄露，并检查压力降是否在设计压力的1％以内。

优选的是，所述清理工序后包括：牵引绳穿过玻璃管道，其一端连接第一绞车，另一端连接第二绞车，所述牵引绳通过第一绞车或第二绞车牵引在管道内移动。

优选的是，所述牵引绳穿过所述玻璃管道修复段的步骤包括：清管球发射器发射与绳子固定连接的清管球穿过管道后，绳子两端分别连接第一绞车和牵引绳，第一绞车拉动绳子和牵引绳穿过管道。

本发明至少包括以下有益效果：采用连续增强塑料复合管(RTP)管进行穿插修复是目前最有效的解决方法，连续增强塑料复合管本身既具有和聚乙烯相同的柔韧性，又具有钢管承压高的特点，可以进行长距离穿插施工，并且，连续增强塑料复合管具有较高抗内外压、抗拉伸的强度，可以独立承受较高的工作压力。在有效修补管道的基础效果上，还可以：1、节省土地征用费和农作物补偿费；2、节省管沟土方费；3、节省金属管道探伤费、补扣费；4、不改变原管线路由，不影响其他运行管线及电力线缆；5、旧有管线的资产性质也不会发生改变，费用可计入原有管线的维修上，不会造成新的资产折旧。6、非开挖穿插修复技术可降低15％以上的成本节约。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1是本发明的等径穿插修复玻璃钢管的方法工序流程图

图2是本发明的玻璃钢管清管工序示意图。

图3是本发明的绳子穿过玻璃钢管示意图。

图4是本发明的牵引绳穿过玻璃钢管示意图。

图5是本发明的玻璃钢管破切工序示意图。

图6是本发明的玻璃钢管扩孔工序示意图。

图7是本发明的柔性复合管等径替换示意图。

图8是本发明的泡沫式清管球结构示意图。

图9是本发明的皮碗式清管球结构示意图。

图10是本发明的扩孔器结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

本发明所述的等径穿插修复玻璃钢管的方法实现流程如下：

2.1确定施工流程

如图1所示，包括开始立项、施工现场勘查、涉及预算编制、材料采办及设备准备、材料设备人员动员、玻璃钢管清管检查、玻璃钢管破切、管线穿越路由扩孔、牵引穿越施工、试压检查和场地平整恢复。

2.2施工现场勘查

施工现场勘查主要工作包括：确定管线穿越起始与终点位置，检查管线路由地表情况，确定穿越起始与终点开挖方案，确定机具、柔性复合管盘摆放位置，绘制现场平面布置图。

具体工作如下：1、实地测量旧管线外形尺寸，测量起始与终点距离，确定穿越距离；2、勘查原管线路由图，制定穿插方案；3、对旧玻璃钢管线破切力，管线穿越路由扩孔的泥土抵抗力进行计算，确定绞车牵引力，从而确定绞车参数。4、必要时需进行现场玻璃钢管线破切和扩孔拉力试验。根据旧玻璃钢管线尺寸及破切力大小设计专用破切器；根据柔性复合管穿越尺寸设计扩孔器；根据计算及试验数据选择牵引绞车型号，确定钢丝绳直径与长度。

2.3材料采办及设备准备

2.3.1材料采办：根据设计计算和施工方案确定施工所需材料，采办材料严格采办流程进行质量控制，根据设计计算和施工方案确定设备清单，设备动复员前进行设备检查、试车，确保设备规格型号与设备清单一致，设备外观良好，检验数据符合要求。

2.4施工前准备

施工前需根据施工需要对等径穿越管线的起点和终点进行沟槽开挖，沟槽尺寸符合现场施工需要。进行柔性复合管盘、绞车等材料设备场地布置。

2.5原玻璃钢管线清管检查

2.5.1老化玻璃钢管线切割安装清管球发射器

在另一实施例中，示出了清管球清理工序，如图2所示，在准备更换的老化玻璃钢管100起始与终点沟槽内清除玻璃钢管100表面泥土，并切割。在清管球230发射端安装专用清管球发射器220，清管球发射器220与玻璃钢管100采用卡具固定，密封圈密封；安装截止阀、仪表阀、压力表等仪器仪表，连接压气柔性复合管到空压机210的压力罐。在清管球230接收端安装清管球230接收网兜240。其中，所述清管球230选用泡沫式清管球230a。如图8所示，泡沫式清管球230a为子弹形状，表面涂装上一层耐磨的聚氨酯材料，其标准长度是管道直径的两倍；泡沫式清管球230a具有高压缩率、良好的扩展性、轻质量和柔性，能够通过多管径、小于90°的弯头、至少65％开度的阀门等复杂情况的管道。

2.5.2发射泡沫式清管球230a

详见图2，将泡沫式清管球230a放入专用清管球发射器220，打开压气截止阀，空压机210压气驱动泡沫式清管球230a对管线内残留物质进行清理。如管线内无堵塞物，泡沫式清管球230a将顺利通过玻璃钢管100到达管线终端，被终端清管球接收网兜240捕获。终端设专人守护，发现泡沫式清管球230a进入接收网兜240及时通知发射端人员关闭压气阀门，停止供气。

在另一实施例中，示出了玻璃钢管100内有堵塞物时的清理过程。泡沫式清管球230a发射过程中，由于管径变形、管内有堵塞物导致泡沫式清管球230a不能通过玻璃钢管100，可在管线终端连接压气管线将泡沫式清管球230a从始端打出管线；泡沫式清管球230a带有电子跟踪器通过GPS定位装置，能够确定未通过的位置，人工挖掘断开不能通过位置的管道。清管时设定隔离区域，非工作人员不得入内；工作人员严格按操作规程操作，防止人员伤害。

2.5.3泡沫式清管球230a检查

接收泡沫式清管球230a后，对泡沫式清管球230a表面进行检查，如发现有尖锐硬物划痕等，需重新进行管线清扫，采用溶剂冲洗、机械刮擦或高压水流冲洗等技术进行管线清扫，防止柔性复合管穿越时对柔性复合管发生损坏；

如球体表面无尖锐划痕说明玻璃钢管100内无尖锐硬物，可以进行玻璃钢管100破切、扩孔、柔性复合管等径穿管。

2.6原玻璃钢管线的破切：玻璃钢管发射泡沫式清管球经检查无异常后进行老化玻璃钢管破切。

在另一实施例中，示出了绳子在玻璃钢管100内的穿越过程，其中，所述绳子选用尼龙绳200，清管球230选用皮碗式清管球230b，图9示出了皮碗式清管球230b的杯片式结构，其材质选用聚氨酯材料。

详见图3，将尼龙绳200一端固定在皮碗式清管球230b尾端，然后将皮碗式清管球230b放入清管球发射器220内，将尼龙绳200的尾端固定在清管球发射器220的密封法兰上；尼龙绳200长度大于玻璃钢管100长度。打开压气阀门发射皮碗式清管球230b，皮碗式清管球230b到达接收网兜240时，完成尼龙绳200穿越玻璃钢管100任务。拆卸始端清管球发射器220和终端接收网兜240；

在另一实施例中，示出了牵引绳在玻璃钢管100内的穿越过程，其中，所述牵引绳选用钢丝绳270，所述第一绞车选用3T绞车260，所述第二绞车选用30T绞车250。详见图4，在终端安放3T绞车260，始端安放30T绞车250，将尼龙绳200一端与3T绞车260卷筒连接，另一端与30T绞车250钢丝绳270连接，放松30T绞车250上钢丝绳270，同时收紧3T绞车260，将30T绞车250上钢丝绳270穿过玻璃钢管100。

如图5所示，在玻璃钢管100终端将玻璃钢管100专用破切器280，所述破切器280为十字型金属刀，刀的外径大于管道内径，从而使破切器280穿过管道时使管道破裂。破切器280与30T绞车250上钢丝绳270连接，启动30T绞车250牵引破切器280通过玻璃钢管100，完成玻璃钢管100破切工作。将终端3T绞车260卷筒上的尼龙绳200固定在破切器280的尾端，当破切器280被30T绞车250牵引破切玻璃钢管100时，释放3T绞车260尼龙绳200，尼龙绳200被破切器280拖带通过玻璃钢管100到达起始端。

2.7原玻璃钢管线的扩孔

为保证不改变原玻璃钢管线的设计参数，本次穿越采用与玻璃钢管100等径的柔性复合管300，为保证柔性复合管300穿越顺利，须对原玻璃钢管100路由进行扩孔。

如图6所示的玻璃钢管100路由扩孔步骤如下：将拖带到起始端的与终端3T绞车260卷筒连接的尼龙绳200与30T绞车250上钢丝绳270连接，放松30T绞车250上钢丝绳270，同时收紧终端3T绞车260，将30T绞车250上钢丝绳270穿过玻璃钢管100路由；在终端将扩孔器290与30T绞车250上钢丝绳270连接，启动30T绞车250，将扩孔器290牵引通过玻璃钢管100路由，完成穿越管线路由扩孔；扩孔时，将终端3T绞车260卷筒上的尼龙绳200固定在扩孔器290的尾端，当扩孔器290被30T绞车250牵引通过玻璃钢管100路由时，释放3T绞车260尼龙绳200，尼龙绳200被扩孔器290拖带通过玻璃钢管100路由到达起始端。

如图10所示，扩孔器290为前小后大的锥体，内部有螺纹或前后端加工有牵引钩，可以安装牵引钢丝绳，用于原管道的膨胀。尺寸根据不同的原管线和待穿入管线不同而变化，前端直径略小于原管道直径(小3～10mm)，后端直径大于待穿入管道直径(大10～100mm)，

2.8原玻璃钢管线的穿越

柔性复合管300穿越前，将柔性复合管300储存盘架设在穿越终点，柔性复合管300轴线与经扩孔的玻璃钢管100路由一致；柔性复合管300安装拖拉头。

如图7所示的柔性复合管300穿越施工步骤如下：将拖带到起始端的与终端3T绞车260卷筒连接的尼龙绳200与30T绞车250上钢丝绳270连接，放松30T绞车250上钢丝绳270，同时收紧终端3T绞车260，将30T绞车250上钢丝绳270穿过玻璃钢管100路由。在终端将30T绞车250上钢丝绳270与柔性复合管300拖拉头连接，启动30T绞车250将柔性复合管300拖带穿越原玻璃钢管100路由。

2.9柔性复合管300的清管试压

柔性复合管300穿越原玻璃钢管100路由后，柔性复合管300管两端安装连接法兰。在起始端软管安装清管球发射器220，终端安装清管球230接收网兜240；安装阀门、仪表，连接气带；将泡沫式清管球230a放入清管球发射器220内，打开压气阀门将泡沫式清管球230a发射至终端完成软管清管工作。管道连接安装应检验合格后，埋地管道除接头接口外，其余部位应回填土至管顶以上500mm并压实。

试压管段上的所有接口应封堵无泄漏。对试压有影响的设备、障碍物应清除。试压泵、压力表应检查、校验合格。压力表的精度不应低于1.5级，表盘直径不应小于150mm，量程宜为试验压力的1.3倍～1.5倍，表的数量不应少于2块。

2.10试压要求

柔性复合管300安装完后应进行强度试验和严密性试验，试验介质应为清水。强度试压的静水压力应为设计压力的1.25倍，严密性试压的静水压力应为设计压力。冬季进行水压试验时，应采取防冻措施，试压后应及时将管道中的水吹扫干净。连续管穿越河流、铁路、二级以上公路和高速路时，应单独进行试压。试压水宜从低点缓慢灌入，从高处排除空气，待管内气体排尽后方可试压。试压过程中，不应对管道和接口进行敲打或修补缺陷，遇有缺陷时应作出标记，压力降为零后方可修补。强度试压应缓慢升压，压力分别升至试验压力的50％和管道设计压力时，各稳压10min，经检查无泄漏，继续升至试验压力，稳压30min，压力降不大于试验压力的1％，管体、接头处无渗漏，强度试压为合格。将压力降至管道的设计压力进行严密性试验，稳压4h，并对接头部位进行外观检查，若压力降不大于管道设计压力的1％，接头无渗漏，严密性试压为合格。否则应查明原因，泄压放水后对缺陷处进行修补处理，然后再次试压，直至合格。

2.11场地恢复

软管试运行无异常后，使用挖掘机将软管起始端和终端沟槽进行原土回填，恢复原貌。

实施例<1>

胜利油田河口采油厂五矿DN65高压管线深穿工程

该工程于2015年7月河口采油厂施工，输送介质为热掺水，总长度360米，管线规格是DN65的可以承受16MPa的高压管。施工现场位于陈庄镇居民区附近，该工程主要是深穿陈庄镇的主公路，把两口井连接起来。该工程采用本发明的等径穿插修复玻璃钢管的方法，采用与玻璃钢管道相同直径的连续管进行修复，修复管道的同时保证管道技术参数不变，不影响流量指标，节省成本。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种等径穿插修复地下玻璃钢管的方法，其特征在于，

玻璃钢管修复段两端开挖沟槽并截断玻璃钢管线；

牵引破切器通过所述玻璃钢管，使所述玻璃钢管沿其轴线方向贯通破裂；

牵引扩孔器通过破裂玻璃钢管，使其内径扩大至大于或等于新管外径；

牵引所述新管进入扩孔后的玻璃钢管修复段内。

2.如权利要求1所述的等径穿插修复地下玻璃钢管的方法，其特征在于，还包括：所述玻璃钢管破切前进行清理工序，将玻璃钢管内堵塞物移出。

3.如权利要求2所述的等径穿插修复地下玻璃钢管的方法，其特征在于，所述清理工序为：

玻璃钢管的一端密封连接清管球发射器，另一端套设网兜，所述清管球发射器通过高压气流驱动清管球在所述玻璃钢管内推动堵塞物移动，直至网兜接收清管球。

4.如权利要求3所述的等径穿插修复地下玻璃钢管的方法，其特征在于，所述清管球内安装定位装置，清管球遇到阻塞物无法移动时，定位装置发出位置信号，对所述位置进行挖沟槽并截断。

5.如权利要求3或4所述的等径穿插修复地下玻璃钢管的方法，其特征在于，所述清管球经网兜接收后进行表面划伤检查，判断管道是否需要清除尖锐物体。

6.如权利要求3所述的等径穿插修复地下玻璃钢管的方法，其特征在于，所述新管进入扩孔后的玻璃钢管修复段后进行所述清理工序，清理工序后的新管两端接入所述玻璃钢管线。

7.如权利要求6所述的等径穿插修复地下玻璃钢管的方法，其特征在于，所述新管为柔性复合管，所述柔性复合管与玻璃钢管的内径和压力级别相同。

8.如权利要求7所述的等径穿插修复地下玻璃钢管的方法，其特征在于，所述清理工序后包括：

用清水试压，升压至管道设计压力的0.75、1和1.25倍时，稳压一定时间检查是否泄露，并检查压力降是否在设计压力的1％以内。

9.如权利要求2或3所述的等径穿插修复地下玻璃钢管的方法，其特征在于，所述清理工序后包括：

牵引绳穿过玻璃管道，其一端连接第一绞车，另一端连接第二绞车，所述牵引绳通过第一绞车或第二绞车牵引在管道内移动。

10.如权利要求9所述的等径穿插修复地下玻璃钢管的方法，其特征在于，所述牵引绳穿过所述玻璃管道修复段的步骤包括：

清管球发射器发射与绳子固定连接的清管球穿过管道后，绳子两端分别连接第一绞车和牵引绳，第一绞车拉动绳子和牵引绳穿过管道。