CN107606488A - 一种热塑性塑料内衬钢管环空内渗透气体检测控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了气体渗透性能测试技术领域的一种热塑性塑料内衬钢管环空内渗透气体检测控制系统，所述钢管法兰的两端对称设置有两组结构相同的管道系统，且管道系统包括钢管和与钢管内壁相贴合的热塑性塑料内衬管，所述管道系统的顶部均设置有返排管路，左侧所述返排管路的顶部通过第一排气阀门设置有压力表，右侧所述返排管路的顶部通过第二排气阀门设置有传感器组，且传感器组的顶部设置有无线数据发射器，两组返排管路之间通过连接横管联通，所述连接横管的顶部通过密封件连接有集气管，该装置确保了环空渗透气体重新进入运行管道，避免了天然气浪费，更杜绝了H2S等有毒气体的自由排出，降低了人员危害和环境污染风险。
Description
技术领域
本发明涉及气体渗透性能测试技术领域，具体为一种热塑性塑料内衬钢管环空内渗透气体检测控制系统。
背景技术
在我国油田油气开发过程中，由于介质环境日益苛刻，含水率、温度逐步上升，Cl-、H2S、CO2等腐蚀性介质含量逐渐升高，地面集输系统用传统碳钢管腐蚀加剧，腐蚀失效事故频发，造成巨大经济损失的同时，也给油田安全生产和环境保护带来压力，社会负面影响不容小觑。因此，在复杂腐蚀环境下开展油气集输管道防腐修复工作尤为重要。对腐蚀严重管段全面开挖更换不仅成本高、耗时长，而且受建筑物或水域等管道敷设限制因素的制约，不能全面推广。管道穿插热塑性塑料管(如高密度聚乙烯管HDPE、耐高温聚烯烃管HTPO等)修复技术是近几年发展起来的一种新型非开挖修复、防腐技术，该技术是在已腐蚀的管道中穿插非金属内衬管达到修复目的，同时防止管道进一步腐蚀，延长管道使用寿命。具体方法是将外径比主管道内径稍大的热塑性塑料管，经过等径压缩装置缩径后，由牵引机将其穿插于需要修复的管道中，经过24h，带有记忆特点的热塑性塑料管外壁与被穿插管道内壁紧密结合，完成管道修复，形成“管中管”的热塑性塑料内衬钢管结构。该技术已在美、英、加拿大等发达国家的油气田、市政工程中被广泛应用。当前，随着油价进入“寒冬期”，在油田降本增效、开源节流的主导思想下，利用非金属管材的非开挖修复技术也在我国得到快速推广和发展，其应用前景极为广阔。
热塑性塑料如高密度聚乙烯(HDPE)、耐热聚乙烯(PERT)、尼龙(PA)等都是以热塑性聚合物树脂为主要成分，添加各种助剂配制而成的塑料。在使用过程中，气体分子的自由运动通常会在其表面发生吸附、扩散等渗透现象。而油气集输的高温、高压、高含气运行工况环境则会加剧各类气体(CH4、H2S、CO2等)的渗透过程。气体分子的渗透对热塑性塑料管本身性能影响不大，但渗透进入热塑性塑料管和钢管夹层的气体会逐渐积聚，将增加钢管内壁的腐蚀风险，更为重要的是当环空积聚气体达到一定压力时，在管道停运或内压波动时，会造成热塑性塑料管坍塌失效。因此，如何监测并控制热塑性塑料内衬钢管环空内的气体量，成为降低内衬管坍塌失效风险，保障非开挖内衬修复工艺全面推广必须解决的技术问题。
针对由于渗透引起的环空内部气体聚集的问题，已有措施是在内衬管末端接头处设置排气阀，排气阀直接连接环空，并在0.2～0.3MPa的预设压力下自动开启将环空内聚集的气体排出。但该自动排气方法如遇到含H2S组份气体时，自由排放就存在很大风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热塑性塑料内衬钢管环空内渗透气体检测控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种热塑性塑料内衬钢管环空内渗透气体检测控制系统，包括钢管法兰，所述钢管法兰的两端对称设置有两组结构相同的管道系统，且管道系统包括钢管和与钢管内壁相贴合的热塑性塑料内衬管，所述管道系统的顶部均设置有返排管路，左侧所述返排管路的顶部通过第一排气阀门设置有压力表，右侧所述返排管路的顶部通过第二排气阀门设置有传感器组，且传感器组的顶部设置有无线数据发射器，两组返排管路之间通过连接横管联通，所述连接横管的顶部通过密封件连接有集气管，所述集气管的顶部与压缩泵的进气口连接，所述压缩泵的出气口连接有排气竖管，所述排气竖管的底部贯穿连接横管与单向阀门连接，所述单向阀门的底部连接有出气管，且出气管的底部贯穿钢管法兰延伸至钢管法兰的内腔；
所述传感器组电性输出连接数据采集单元所述数据采集单元电性输出连接数据处理单元，所述数据处理单元电性输出连接数据处理器，所述数据处理器电性输入连接标准数值对比单元，所述数据处理器分别电性输出连接数据存储单元、数据统计单元、驱动单元和无线收发单元，所述数据统计单元电性输出连接数据对比单元，所述驱动单元电性输出连接压缩泵，所述无线收发单元分别电性输出连接移动终端和远程终端。
优选的，所述热塑性塑料内衬管的表面平整光滑，且热塑性塑料内衬管的管体表面设置有连续沟槽。
优选的，所述传感器组包括温度传感器、压电传感器和HS气体传感器。
优选的，所述钢管法兰与管道系统的连接处设置有密封垫片。
优选的，所述返排管路与钢管直通。
优选的，所述移动终端包括移动手机和PC平板。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.返排系统的设置确保了环空渗透气体重新进入运行管道，避免了天然气浪费，更杜绝了H2S等有毒气体的自由排出，降低了人员危害和环境污染风险。
2.采集到的数据可通过物联网云端数据平台传输至手机系统，方便对管道运行数据的远端实时监测。
3.可实现对环空气体压力的实时监测，也可实现对热塑性塑料内衬管完整性的实时监测
4.热塑性塑料内衬管沟槽结构的设置打通了渗透气体排出通道，大大降低了定点积聚压力过大造成管材坍塌的失效风险。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明原理框图。
图中：1出气管、2钢管法兰、3返排管路、4第一排气阀门、5压力表、6管道系统、61钢管、62热塑性塑料内衬管、7第二排气阀门、8传感器组、9无线数据发射器、10连接横管、11集气管、12压缩泵、13排气竖管、14单向阀门、15移动终端、16数据采集单元、17数据处理单元、18数据处理器、19标准数值对比单元、20数据存储单元、21数据统计单元、22数据对比单元、23驱动单元、24无线收发单元、25远程终端。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种热塑性塑料内衬钢管环空内渗透气体检测控制系统，包括钢管法兰2，所述钢管法兰2的两端对称设置有两组结构相同的管道系统6，且管道系统6包括钢管61和与钢管61内壁相贴合的热塑性塑料内衬管62，所述管道系统6的顶部均设置有返排管路3，左侧所述返排管路3的顶部通过第一排气阀门4设置有压力表5，右侧所述返排管路3的顶部通过第二排气阀门7设置有传感器组8，且传感器组8的顶部设置有无线数据发射器9，两组返排管路3之间通过连接横管10联通，所述连接横管10的顶部通过密封件连接有集气管11，所述集气管11的顶部与压缩泵12的进气口连接，所述压缩泵12的出气口连接有排气竖管13，所述排气竖管13的底部贯穿连接横管10与单向阀门14连接，所述单向阀门14的底部连接有出气管1，且出气管1的底部贯穿钢管法兰2延伸至钢管法兰2的内腔；
所述传感器组8电性输出连接数据采集单元16所述数据采集单元16电性输出连接数据处理单元17，所述数据处理单元17电性输出连接数据处理器18，所述数据处理器18电性输入连接标准数值对比单元19，所述数据处理器18分别电性输出连接数据存储单元20、数据统计单元21、驱动单元23和无线收发单元24，所述数据统计单元21电性输出连接数据对比单元22，所述驱动单元23电性输出连接压缩泵12，所述无线收发单元24分别电性输出连接移动终端15和远程终端25。
其中，所述热塑性塑料内衬管62的表面平整光滑，且热塑性塑料内衬管62的管体表面设置有连续沟槽，所述传感器组8包括温度传感器、压电传感器和H2S气体传感器，所述钢管法兰2与管道系统6的连接处设置有密封垫片，所述返排管路3与钢管61直通，所述移动终端15包括移动手机和PC平板。
实施例1
(1)数据检查：现场查看压力表5显示的环空压力值；(2)开启排气阀门：现场手动调整第一排气阀门4，并实施观察压力表5显示的环空压力值；(3)被动返排：当管道系统6运行压力低于环空压力时，压力表5显示的环空压力值将持续下降直至稳定，此时手动调回第一排气阀门5即完成对其环空压力的排放；当管道系统6运行压力高于环空压力时，压力表5显示的环空压力值将无变化，此时手动调回第一排气阀门，控制程序结束。
实施例2
(1)数据检查：查看远程终端25或移动终端15监测系统显示的环空压力值；(2)开启阀门：开启远程终端25或移动终端15处理系统，选择被动返排模式，促发第二排气阀门7自动调整，监测系统实时监测环空压力值；(3)被动返排：当管道系统6运行压力低于环空压力时，监测系统显示的环空压力值将持续下降直至稳定，此时第二排气阀门7自动回调；当管道系统6运行压力高于环空压力时，监测系统显示的环空压力值将无变化，此时第二排气阀门7也将自动回调，控制程序结束.
实施例3
(1)数据检查：查看远程终端25或移动终端15监测系统显示的环空压力值；(2)开启阀门：开启远程终端25或移动终端15处理系统，选择开启第二排气阀门7，监测系统实时监测环空压力值；(3)主动返排：当监测的监测环空压力值＞0.2MPa时，主动返排程序自动运行，通过驱动单元23控制压缩泵12自动开启，吸收环空内气体并将其增压返排入管道系统6；(4)控制结束：监测系统监测环空压力值趋于稳定(近真空)时，压缩泵12自动停止工作，气体返排结束。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种热塑性塑料内衬钢管环空内渗透气体检测控制系统，包括钢管法兰(2)，其特征在于：所述钢管法兰(2)的两端对称设置有两组结构相同的管道系统(6)，且管道系统(6)包括钢管(61)和与钢管(61)内壁相贴合的热塑性塑料内衬管(62)，所述管道系统(6)的顶部均设置有返排管路(3)，左侧所述返排管路(3)的顶部通过第一排气阀门(4)设置有压力表(5)，右侧所述返排管路(3)的顶部通过第二排气阀门(7)设置有传感器组(8)，且传感器组(8)的顶部设置有无线数据发射器(9)，两组返排管路(3)之间通过连接横管(10)联通，所述连接横管(10)的顶部通过密封件连接有集气管(11)，所述集气管(11)的顶部与压缩泵(12)的进气口连接，所述压缩泵(12)的出气口连接有排气竖管(13)，所述排气竖管(13)的底部贯穿连接横管(10)与单向阀门(14)连接，所述单向阀门(14)的底部连接有出气管(1)，且出气管(1)的底部贯穿钢管法兰(2)延伸至钢管法兰(2)的内腔；
所述传感器组(8)电性输出连接数据采集单元(16)所述数据采集单元(16)电性输出连接数据处理单元(17)，所述数据处理单元(17)电性输出连接数据处理器(18)，所述数据处理器(18)电性输入连接标准数值对比单元(19)，所述数据处理器(18)分别电性输出连接数据存储单元(20)、数据统计单元(21)、驱动单元(23)和无线收发单元(24)，所述数据统计单元(21)电性输出连接数据对比单元(22)，所述驱动单元(23)电性输出连接压缩泵(12)，所述无线收发单元(24)分别电性输出连接移动终端(15)和远程终端(25)。
2.根据权利要求1所述的一种热塑性塑料内衬钢管环空内渗透气体检测控制系统，其特征在于：所述热塑性塑料内衬管(62)的表面平整光滑，且热塑性塑料内衬管(62)的管体表面设置有连续沟槽。
3.根据权利要求1所述的一种热塑性塑料内衬钢管环空内渗透气体检测控制系统，其特征在于：所述传感器组(8)包括温度传感器、压电传感器和H2S气体传感器。
4.根据权利要求1所述的一种热塑性塑料内衬钢管环空内渗透气体检测控制系统，其特征在于：所述钢管法兰(2)与管道系统(6)的连接处设置有密封垫片。
5.根据权利要求1所述的一种热塑性塑料内衬钢管环空内渗透气体检测控制系统，其特征在于：所述返排管路(3)与钢管(61)直通。
6.根据权利要求1所述的一种热塑性塑料内衬钢管环空内渗透气体检测控制系统，其特征在于：所述移动终端(15)包括移动手机和PC平板。
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