CN114233937A - 管道组件及管道组件的施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种管道组件及管道组件的施工方法，属于油气输送技术领域。管道组件包括：套管和管道；管道位于套管内，管道和套管之间形成有中空腔体；中空腔体内填充有防腐材料，防腐材料用于减缓管道的腐蚀速度；绝缘支撑块间隔设置在管道的外表面，绝缘支撑块用于保护管道安装；抗浮支撑块设置在管道的重心位置附近的上半侧管道上，抗浮支撑块用于预防管道漂浮。本申请实施例提高了管道的稳定性和耐久性，从而提高了管道的使用寿命，保证了管道的本质安全。

Description

管道组件及管道组件的施工方法

技术领域

本申请实施例涉及油气输送技术领域，特别涉及一种管道组件及管道组件的施工方法。

背景技术

埋地管道在穿越铁路、公路时一般采用了套管保护管道，从而使得管道不受外部动荷载或土层压力的影响。

在相关技术中，套管一般使用钢管或钢筋混凝土管，在套管和管道之间设置绝缘支撑，并将套管两端密封。套管一端带排气管，套管与管道的环形空间不填充介质，采用在管道上安装牺牲阳极的保护方式来防止管道发生腐蚀。

然而，上述相关技术中管道的约束很弱，容易发生晃动，不利于管道自身的稳定性。

发明内容

本申请实施例提供了一种管道组件及管道组件的施工方法，提高了管道自身的稳定性。技术方案如下：

一方面，本申请实施例提供一种管道组件，所述管道组件包括：套管和管道；

所述管道位于所述套管内，所述管道和所述套管之间形成有中空腔体；

所述中空腔体内填充有防腐材料，所述防腐材料用于减缓所述管道的腐蚀速度；

绝缘支撑块间隔设置在所述管道的外表面，所述绝缘支撑块用于保护所述管道安装；

抗浮支撑块设置在所述管道的重心位置附近的上半侧管道上，所述抗浮支撑块用于预防所述管道漂浮。

在示意性实施例中，所述抗浮支撑块包括支撑部件和连接部件；

所述连接部件套设在所述管道上；

所述支撑部件与所述连接部件固定连接。

在示意性实施例中，所述绝缘支撑块从所述管道的一端间隔设置至所述管道的另一端。

在示意性实施例中，每两个所述绝缘支撑块之间的间距为2米。

在示意性实施例中，所述防腐材料包括复合泥浆。

另一方面，本申请实施例提供一种管道组件的施工方法，所述方法包括：

在管道的外表面间隔设置绝缘支撑块，所述管道位于套管内，所述管道和所述套管之间形成有中空腔体，所述绝缘支撑块用于保护所述管道安装；

在所述管道的重心位置附近的上半侧管道上设置抗浮支撑块，所述抗浮支撑块用于预防所述管道漂浮；

封堵所述套管；

将防腐材料填充至所述中空腔体内部，所述防腐材料具有导电性，为管道提供阴极保护，用于减缓所述管道的腐蚀速度。

在示意性实施例中，所述封堵所述套管，包括：

用回填土回填顶管作业坑封堵所述套管的一端，所述顶管作业坑是指顶管施工后产生的坑。

在示意性实施例中，所述回填顶管作业坑封堵所述套管之后，还包括：

在所述套管的一端放置土工布袋；

其中，所述土工布袋中装有中粗砂，所述土工布袋位于所述套管的一端和所述回填土之间，所述土工布袋用于为管道两端提供柔性约束。

在示意性实施例中，所述套管的一端与所述土工布袋相邻处设置有注浆口；

所述将防腐材料填充至所述中空腔体内部，包括：

通过所述注浆口将所述防腐材料填充至所述中空腔体内部，直至所述防腐材料稳定在与所述套管顶面水平的位置。

在示意性实施例中，所述防腐材料包括复合泥浆。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果可以包括：

通过在管道的中部附近设置抗浮支撑块，抗浮支撑块可以防止管道在注浆后飘管，发生过度挠曲变形出现应力超标，提高了管道的稳定性和耐久性，从而提高了管道的使用寿命，保证了管道的本质安全。

另外，通过将防腐材料填充至管道和套管之间形成的中空腔体内，由于防腐材料具有流动性，且防腐材料电阻率低，能起到保证阴极保护效果。减缓管道的腐蚀速度，提高管道的安全耐久性。

另外，本申请实施例相较于相关技术中牺牲阳极的保护方式，提高了管道后期维护的便利性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1至图4是本申请实施例提供的管道组件的结构示意图；

图5是本申请一个实施例提供的管道组件的施工方法的流程图。

其中，对附图中的各标号说明如下：

1：套管；2：管道；3：中空腔体；4、绝缘支撑块；5：抗浮支撑块；6：支撑部件；7：连接部件；8：光缆套管；9：土工布袋；10：回填土；11：注浆管。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

结合参考图1至图4，其示出了本申请实施例提供的管道组件的结构示意图。该管道组件可以包括：套管1和管道2。

图1是本申请实施例提供的管道组件的纵断面示意图，从图1可以看出，管道2位于套管1内，管道2和套管1之间形成有中空腔体3。

在可能的实现方式中，套管1包括以下任意一项：钢筋混凝土套管、钢管。套管1可用于保护管道2或者方便管道2安装。管道2是用管子、管子联接件和阀门等联接成的用于输送气体、液体或带固体颗粒的流体的装置。在可能的实现方式中，管道2可以由金属材料制成。在可能的实现方式中，管道2还可以称之为埋地管道，埋地管道作为油气的传输载体，地面工程的重要设施之一，是连接上游资源和下游用户的纽带。

示例性地，套管1和管道2都为圆柱体，套管1的直径大于管道2的直径，从而使得管道2可以容纳在套管1内。套管1的长度可以与管道2的长度相同，又或者，套管1的长度可以大于管道2的长度，本申请实施例对此不作限定。

由于管道2长期埋在地下，随着时间的推移，外界土壤特性及地形沉降等因素的影响，管道2会发生腐蚀、穿孔、泄露，带来严重的损失。由于管道2穿越地形复杂、土壤性质千差万别，管道2需要采取不同的防腐措施。在本申请实施例中，中空腔体3内填充有防腐材料。在本申请实施例中，防腐材料用于减缓管道2的腐蚀速度。示例性地，由于管道2和套管1都为圆柱体，管道2和套管1之间可以形成环形空间，该环形空间即是中空腔体3。

中空腔体3内完全充斥有防腐材料。防腐材料流动性好，可填满整个中空腔体3内，且防腐材料具有电阻率低的特点，能很好的保证阴极保护效果，减缓管道2的腐蚀速度，提高管道2的安全耐久性。防腐材料具有导电性，为管道2提供阴极保护，用于减缓管道2的腐蚀速度。

绝缘支撑块4间隔设置在管道2的外表面。在本申请实施例中，绝缘支撑块4用于保护管道2安装。绝缘支撑块4还可以增加管道2的使用寿命。绝缘支撑块4可以为中空的环形，绝缘支撑块4的外表面还可以带有一些凸起，以增大摩擦。

在可能的实现方式中，绝缘支撑块4从管道2的一端间隔设置至管道2的另一端。管道2具有两端：顶端和末端，本申请实施例中的管道2的一端可以指管道2的顶端，管道2的另一端可以指管道2的末端；又或者，本申请实施例中的管道2的一端可以指管道2的末端，管道2的另一端可以指管道2的顶端，本申请实施例对此不作限定。

在可能的实现方式中，每两个绝缘支撑块4之间的间距为2米。当然，每两个绝缘支撑块4之间的间距也可以为3米、4米或者是其它间距；又或者，每两个绝缘支撑块4之间的间距可以不相等。本申请实施例对此不作限定。

在可能的实现方式中，绝缘支撑块4包括聚乙烯绝缘支撑块。聚乙烯(Polyethylene，PE)是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。当然，在其它可能的实现方式中，绝缘支撑块4还可以包括其它由其它绝缘材料制成的绝缘支撑块，例如，绝缘支撑块4还可以包括聚氯乙烯绝缘支撑块、聚苯乙烯绝缘支撑块、聚丙烯绝缘支撑块、ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene，丙烯腈丁二烯苯乙烯)树脂绝缘支撑块等，本申请实施例对此不作限定。

在可能的实现方式中，如图2所示，图2为A-A剖面示意图(A-A为图1中示出的部分)。绝缘支撑块4与管道2之间设置有橡胶板，橡胶板也可以称之为橡胶垫层。由于绝缘支撑块4的硬度较管道2的硬度大，如果绝缘支撑块4和管道2直接接触设置的话，可能会对管道2表面的防腐层造成损伤，影响管道2的使用寿命，通过在绝缘支撑块4和管道2之间设置橡胶板，避免了绝缘支撑块4和管道2直接接触设置，可以有效保护管道2的防腐层，从而提升管道2的使用寿命。

在可能的实现方式中，绝缘支撑块4通过螺栓和橡胶板与管道2装配，实现了保护管道2的安装和电性隔离。

如图2所示，在设置有绝缘支撑块4的管道2沿着套管1内部安装的同时，穿入一个光缆套管8，光缆套管8用于传输光信号。

在本申请实施例中，抗浮支撑块5设置在管道2的重心位置附近的上半侧管道上。在本申请实施例中，抗浮支撑块5用于预防管道2漂浮。

如图3和4所示，图3是本申请实施例提供的套管内部填充抗浮支撑块的纵断面示意图，图4是本申请实施例提供的I-I剖面示意图(I-I为图3中示出的部分)。在可能的实现方式中，抗浮支撑块5包括支撑部件6和连接部件7。连接部件7套设在管道2上；支撑部件6与连接部件7固定连接。

在可能的实现方式中，抗浮支撑块5包括3个支撑部件6和连接部件7，支撑部件6焊接安装在连接部件7，连接部件7套设在管道2的重心位置附近的上半侧管道上。示例性地，连接部件7和支撑部件6是由金属制成的。连接部件7套设在管道2的重心位置附近的上半侧管道上，例如，连接部件7可以是半圆形，支撑部件6可以是长条形。抗浮支撑块5包括3个支撑部件6，3个支撑部件6中的一个支撑部件6设置在连接部件7的最高处，另外两个支撑部件6分别设置在连接部件7的最低处。在可能的实现方式中，支撑部件6与套管1之间的间距较小，例如，支撑部件6与套管1之间的距离小于10厘米。示例性地，管道2的重心位置附近是指管道2的中部位置附近。

在可能的实现方式中，连接部件7为管箍。支撑部件6通过管箍和橡胶垫层安装在管道2的中部，防止管道2在注浆后飘管，发生过度挠曲变形出现应力超标的情况，从而提高了管道2的使用寿命。

在可能的实现方式中，防腐材料包括复合泥浆。示例性地，复合泥浆包括膨润土和水泥浆。复合泥浆流动性好，可填满整个中空腔体3，复合泥浆具有电阻率低的特点，能很好的保证阴极保护效果，减缓管道2的腐蚀速度，提高管道2的安全耐久性。

综上所述，本申请实施例提供的技术方案中，通过在管道的中部附近设置抗浮支撑块，抗浮支撑块可以防止管道在注浆后飘管，发生过度挠曲变形出现应力超标，提高了管道的稳定性和耐久性，从而提高了管道的使用寿命，保证了管道的本质安全。

另外，通过将防腐材料填充至管道和套管之间形成的中空腔体内，由于防腐材料具有流动性，且防腐材料电阻率低，能起到保证阴极保护效果。减缓管道的腐蚀速度，提高管道的安全耐久性。

另外，本申请实施例相较于相关技术中牺牲阳极的保护方式，提高了管道后期维护的便利性。

请参考图5，其示出了本申请一个实施例提供的管道组件的施工方法的流程图，该方法可以包括如下几个步骤：

步骤501，在管道的外表面间隔设置绝缘支撑块。

在本申请实施例中，管道位于套管内，管道和套管之间形成有中空腔体，绝缘支撑块用于保护管道安装。

在可能的实现方式中，套管包括以下任意一项：钢筋混凝土套管、钢管。套管可用于保护管道或者方便管道安装，管道可以用于传输油气。

在可能的实现方式中，绝缘支撑块从管道的一端间隔设置至管道的另一端。管道具有两端：顶端和末端，本申请实施例中的管道的一端可以指管道的顶端，管道的另一端可以指管道的末端；当然，本申请实施例中的管道的一端可以指管道的末端，管道的另一端可以指管道的顶端，本申请实施例对此不作限定。

在可能的实现方式中，每两个绝缘支撑块之间的间距为2米。当然，每两个绝缘支撑块之间的间距也可以为3米、4米或者是其它间距；又或者，每两个绝缘支撑块之间的间距可以不相等。本申请实施例对此不作限定。

在可能的实现方式中，绝缘支撑块包括聚乙烯绝缘支撑块。聚乙烯(Polyethylene，PE)是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。当然，在其它可能的实现方式中，绝缘支撑块还可以包括其它由其它绝缘材料制成的绝缘支撑块，例如，绝缘支撑块还可以包括聚氯乙烯绝缘支撑块、聚苯乙烯绝缘支撑块、聚丙烯绝缘支撑块、ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene，丙烯腈丁二烯苯乙烯)树脂绝缘支撑块等，本申请实施例对此不作限定。

绝缘支撑块与管道之间设置有橡胶板，橡胶板也可以称之为橡胶垫层。由于绝缘支撑块硬度较管道大，如果绝缘支撑块和管道直接接触设置的话，可能会对管道表面的防腐层造成损伤，影响管道的使用寿命，通过在绝缘支撑块和管道之间设置橡胶板，可以有效保护管道的防腐层，从而提升管道的使用寿命。

在可能的实现方式中，绝缘支撑块通过螺栓和橡胶板与管道装配，保护管道的安装和电性隔离。

步骤502，在管道的重心位置附近的上半侧管道上设置抗浮支撑块。

在本申请实施例中，抗浮支撑块用于预防管道漂浮。在可能的实现方式中，抗浮支撑块包括支撑部件和连接部件。连接部件套设在管道上；支撑部件与连接部件固定连接。

在可能的实现方式中，抗浮支撑块包括3个支撑部件和连接部件，支撑部件焊接安装在连接部件，连接部件套设在管道的重心位置附近的上半侧管道上。示例性地，连接部件和支撑部件是由金属制成的。连接部件套设在管道的重心位置附近的上半侧管道上，例如，连接部件可以是半圆形，抗浮支撑块包括3个支撑部件，3个支撑部件中的一个支撑部件设置在连接部件的最高处，另外两个支撑部件分别设置在连接部件的最低处。在可能的实现方式中，支撑部件与套管之间的间距较小，例如，支撑部件与套管之间的距离小于10厘米。示例性地，管道的重心位置附近是指管道的中部位置附近。

在可能的实现方式中，连接部件为管箍。支撑部件通过管箍和橡胶垫层安装在管道的中部，防止管道在注浆后飘管，发生过度挠曲变形出现应力超标，从而提高了管道的使用寿命。

步骤503，封堵套管。

在可能的实现方式中，通过如下方式封堵套管：用回填土回填顶管作业坑封堵套管的一端，顶管作业坑是指顶管施工后产生的坑。

顶管施工是一种非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。顶管施工就是在工作坑内借助于顶近设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按照设计的坡度顶入土中，并将土方运走。一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进。其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起。管道紧随工具管或掘进机后，埋设在两坑之间。

回填土是指在工程施工中，完成基础等底面以下工程后，再返还填实的土。顶管施工会产生发射坑和接收坑。在可能的实现方式中，回填土是发射坑和接收坑产生的，分别用发射坑产生的回填土封堵套管的一端，用接收坑产生的回填土封堵套管的另一端。在可能的实现方式中，发射坑也可以称之为顶进井，接收坑也可以称之为接收井。

在可能的实现方式中，用回填土回填顶管作业坑封堵套管之后，还执行下述步骤：在套管的一端放置土工布袋；其中，土工布袋中装有中粗砂，土工布袋位于套管的一端和回填土之间。土工布袋用于为管道两端提供柔性约束。

需要说明的是，在套管的另一端也需要放置土工布袋，土工布袋位于套管的另一端和回填土之间。

土工布袋是一种以聚合物为质料，经非织造工艺、机织工艺、织造工艺、湿法成网工艺等出产而成的单一性透水材料，在工程中起到过滤、排水、防护、阻隔与防裂等效果。土工布袋按照制作方法的不同，可分为织造土工布袋(有纺)、非织造土工布袋(无纺)、复合型土工布袋、湿法成网土工布袋。织造土工布袋(有纺)由合成纤维长丝(丙纶、涤纶、锦纶、维纶、乙纶等)或塑料扁丝、塑料裂膜丝按必定方向摆放机织的土工织物。非织造土工布袋(无纺)由短纤维或长丝按随机摆放或定向摆放制成的薄絮垫，经机械结合、热粘或化粘而成的织物。湿法成网土工布袋由短切聚酯纤维、玻璃纤维为质料在水中涣散后，经抄取、脱水、施胶、枯燥等工艺进程制作而成。复合型土工布袋：以聚合物为质料制成的长丝机织土工布袋或裂膜丝机织土工布袋与短纤针刺非织种土工布袋经针刺复合而成的土工织物。

示例性地，中粗砂是指细度模数在1.6～3.7的砂，细度模数是砂单纯的建筑材料的范围，或者表征天然砂粒径的粗细程度及类别的指标。细度模数越大，表示砂越粗。示例性地，中粗砂指含土量及杂质量很少的砂。

靠近套管的洞口一侧(即套管的一端和套管的另一端)用装有中粗砂的土工布袋对回填土进行护坡处理，同时可作为套管两端的封堵墙。回填土高度略高于套管顶面高度，以使得防腐材料可以充满中空腔体内部，从而使得内外压平衡。

用填充中粗砂的土工布袋封堵套管两端，具有管道约束布置合理、安装方便、可靠稳定、耐久环保的特点。

步骤504，将防腐材料填充至中空腔体内部。

在本申请实施例中，中空腔体内填充有防腐材料。在本申请实施例中，防腐材料具有导电性，为管道提供阴极保护，用于减缓管道的腐蚀速度。示例性地，由于管道和套管都为圆柱体，管道和套管之间可以形成环形空间，该环形空间即是中空腔体。

防腐材料流动性好，可填满整个中空腔体内，且防腐材料具有电阻率低的特点，能很好的保证阴极保护效果，减缓管道的腐蚀速度，提高管道的安全耐久性。

在可能的实现方式中，套管的一端与土工布袋相邻处设置有注浆口。在土工布袋护坡与套管顶面处留有注浆口。

可以通过如下方式将防腐材料填充至中空腔体内部：通过注浆口将防腐材料填充至中空腔体内部，直至防腐材料稳定在与套管顶面水平的位置。

注浆管伸至套管一端的注浆口，通过注浆管泵送浆液至中空腔体内，直至浆液与套管顶面平齐停止注浆。注浆完成后应至少等待一个小时，等待填料在套管内的沉淀，若液面有明显下降需补浆，直至液面稳定在与套管顶面平齐的位置。

在可能的实现方式中，防腐材料包括复合泥浆。将复合泥浆填充至中空腔体内部。示例性地，复合泥浆包括膨润土和水泥浆。复合泥浆流动性好，可填满整个中空腔体3，复合泥浆具有电阻率低的特点，能很好的保证阴极保护效果，减缓管道2的腐蚀速度，提高管道2的安全耐久性。

如图1所示，土工布袋9位于回填土10和管道2之间，在套管1的一端与土工布袋9相连处设置有注浆管11。

综上所述，本申请实施例提供的技术方案中，通过在管道的中部附近设置抗浮支撑块，抗浮支撑块可以防止管道在注浆后飘管，发生过度挠曲变形出现应力超标，提高了管道的稳定性和耐久性，从而提高了管道的使用寿命，保证了管道的本质安全。

另外，通过将防腐材料填充至管道和套管之间形成的中空腔体内，由于防腐材料具有流动性，且防腐材料电阻率低，能起到保证阴极保护效果。减缓管道的腐蚀速度，提高管道的安全耐久性。

另外，套管两端封堵采用装有中粗砂的土工布袋，土工布袋为管道两端提供柔性约束。封堵套管两端的回填砂土工布袋为管道提供了柔性约束，管道应力分布更加合理，改善了管道的受力环境。

以上所述仅为本申请的示例性实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种管道组件，其特征在于，所述管道组件包括：套管和管道；

所述管道位于所述套管内，所述管道和所述套管之间形成有中空腔体；

所述中空腔体内填充有防腐材料，所述防腐材料具有导电性，为管道提供阴极保护，用于减缓所述管道的腐蚀速度；

绝缘支撑块间隔设置在所述管道的外表面，所述绝缘支撑块用于保护所述管道安装；

抗浮支撑块设置在所述管道的重心位置附近的上半侧管道上，所述抗浮支撑块用于预防所述管道漂浮。

2.根据权利要求1所述的管道组件，其特征在于，所述抗浮支撑块包括支撑部件和连接部件；

所述连接部件套设在所述管道上；

所述支撑部件与所述连接部件固定连接。

3.根据权利要求1所述的管道组件，其特征在于，所述绝缘支撑块从所述管道的一端间隔设置至所述管道的另一端。

4.根据权利要求3所述的管道组件，其特征在于，每两个所述绝缘支撑块之间的间距为2米。

5.根据权利要求1至4任一项所述的管道组件，其特征在于，所述防腐材料包括复合泥浆。

6.一种管道组件的施工方法，其特征在于，所述方法包括：

在管道的外表面间隔设置绝缘支撑块，所述管道位于套管内，所述管道和所述套管之间形成有中空腔体，所述绝缘支撑块用于保护所述管道安装；

在所述管道的重心位置附近的上半侧管道上设置抗浮支撑块，所述抗浮支撑块用于预防所述管道漂浮；

封堵所述套管；

将防腐材料填充至所述中空腔体内部，所述防腐材料具有导电性，为管道提供阴极保护，用于减缓所述管道的腐蚀速度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述封堵所述套管，包括：

用回填土回填顶管作业坑封堵所述套管的一端，所述顶管作业坑是指顶管施工后产生的坑。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述用回填土回填顶管作业坑封堵所述套管之后，还包括：

在所述套管的一端放置土工布袋；

其中，所述土工布袋中装有中粗砂，所述土工布袋位于所述套管的一端和所述回填土之间，所述土工布袋用于为管道两端提供柔性约束。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述套管的一端与所述土工布袋相邻处设置有注浆口；

所述将防腐材料填充至所述中空腔体内部，包括：

通过所述注浆口将所述防腐材料填充至所述中空腔体内部，直至所述防腐材料稳定在与所述套管顶面水平的位置。

10.根据权利要求6至9任一项所述的方法，其特征在于，所述防腐材料包括复合泥浆。

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