CN208169793U - 一种油气管道绝缘接头应力保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种油气管道绝缘接头应力保护系统，包括在绝缘接头连接外输管道一侧设置的过渡直管、过渡弯头、膨胀弯和应变监测系统；所述过渡直管用于连接过渡弯头和绝缘接头，分为地上直管和地下直管；所述过渡弯头包括连接在一起的地上过渡弯头和地下过渡弯头，分别用于连接地上直管和地下直管；所述膨胀弯为直管和4个大曲率半径弯管构成的90°π型弯，分为地上膨胀弯和地下膨胀弯。本实用新型实现绝缘接头在管道运行中保持较低的应力水平，适用于油气系统绝缘接头，不仅尽可能消除了外输管道热膨胀和不均匀沉降等对绝缘接头产生的附加应力，也提高了运行中对绝缘接头附近管路的应力水平监控水平，达到了安全、环保的效果。

Description

一种油气管道绝缘接头应力保护系统

技术领域

本实用新型涉及一种油气管道绝缘接头应力保护系统。

背景技术

在油气田地面工程中，绝缘接头是最常用的一种电绝缘设备，用于分隔场站、线路及单体穿越等工程系统。绝缘接头同时具备埋地钢制管道要求的密封性能和电化学保护工程所要求的电绝缘性能。随着油气田开发日益加速，高温、高压气田数量与日俱增，这就带来了因一次应力和二次应力对管道(管系)应力水平增高的问题；同时，油气管道与油气站场的不均匀沉降报道时有发生。基于绝缘接头的构造特点，相比绝缘接头抗拉或抗压能力，其承受弯矩的能力相对有限；绝缘接头通常安装在站内边界，连接站外管道，因此将直接承受所连管道传递的热位移引起的推力或弯矩和不均匀沉降引起的拉力或弯矩。若油气田生产运行中绝缘接头所受弯矩值超过其耐受极限(设计弯矩值)，则可能出现泄漏或更严重的问题。

目前，石油天然气行业颁布了专门用于绝缘接头制造检验的行业标准，对其质量进行要求，但在工程设计中尚未对绝缘接头的应力水平限制进行详细规定。实际工程中，也常出现绝缘接头系统安装后，在运行状态下，管路变形过大、悬空等问题，需要耗费大量人力、物力进行评估与监控。

发明内容

本实用新型克服了现有技术中的缺点，提供了一种油气管道绝缘接头应力保护系统，以尽可能降低运行过程中油气外输管道应力和变形传递对绝缘接头应力水平的影响，实时监控管路应力状态，提高系统安全性。

本实用新型的技术方案是：一种油气管道绝缘接头应力保护系统，包括在绝缘接头连接外输管道一侧设置的过渡直管、过渡弯头、膨胀弯和应变监测系统；所述过渡直管用于连接过渡弯头和绝缘接头，分为地上直管和地下直管；所述过渡弯头包括连接在一起的地上过渡弯头和地下过渡弯头，分别用于连接地上直管和地下直管；所述膨胀弯为直管和4个大曲率半径弯管构成的90°π型弯，分为地上膨胀弯和地下膨胀弯。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

本实用新型在深入分析油气站场及外输管路应力问题的基础上，结合绝缘接头的安全性要求，在绝缘接头靠近外输管道一侧，设置地上和地下柔性补偿、露空恒力支撑、埋地小压强支撑和应力监控等措施，实现绝缘接头在管道运行中保持较低的应力水平。本实用新型适用于油气系统绝缘接头，不仅尽可能消除了外输管道热膨胀和不均匀沉降等对绝缘接头产生的附加应力，也提高了运行中对绝缘接头附近管路的应力水平监控水平，达到了安全、环保的效果，具体表现如下：

具体表现如下：

(1)系统安全：

埋地膨胀弯直接与外输管道连接，通过其形变吸收外输管道在运行中的热位移，隔离了外输管道与绝缘接头的应力和应变传递；露空膨胀弯、过渡弯头等通过其变形克服了外输管道与站场不均匀沉降引起绝缘接头拉伸变形；地下小压强支撑进一步降低了管道沉降量，起到了外输管道和站场不均匀沉降的过渡作用。

(2)支撑可靠：

采用恒力弹簧支撑作为露空管道的支撑方案，可有效保证在不同管道膨胀工况下，露空管道始终处于被支撑的状态，避免管道悬空。

(3)监控全面：

采用应变片作为管道系统应力监控的方案，广泛安装于直管、弯管等位置，检测参数既相互独立，又组成应力监控系统、相互佐证。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本实用新型的一种油气管道绝缘接头应力保护系统的示意图。

具体实施方式

一种油气管道绝缘接头应力保护系统，如图1所示，包括：过渡直管1、露空膨胀弯2、过渡弯头3、过渡弯头4、埋地直管5、埋地膨胀弯6、恒力弹簧支撑7、埋地混凝土板8、应变片9～12。

其中：

过渡直管1与绝缘接头焊接，并与露空π型弯2和过渡弯管3组成露空应力保护系统，负责缓解埋地端引起的绝缘接头轴向受力和变形。

具体地，

1)过渡直管的长径比至少为20，长度至少为5m。在系统运行时，埋地管道端可能向绝缘接头方向传递热应力和变形，在露空管段形成轴向变形或应力、弯矩等，过渡直管1通过较长的距离平衡这种弯矩，保证绝缘接头的弯矩水平处于较低的数值；露空π型弯2通过变形补偿，消除埋地管道端向绝缘接头传递的轴向变形。

2)在系统运行时，埋地管道和露空管道可能发生不均匀沉降，在露空管段形成轴向变形或应力、弯矩等，过渡直管1通过较长的距离平衡这种弯矩，保证绝缘接头的弯矩水平处于较低的数值；露空π型弯2通过变形补偿，消除埋地管道端向绝缘接头传递的轴向变形。

过渡弯头4、埋地直管5和埋地π型弯6组成埋地应力保护系统，负责缓解埋地端传递至露空系统的应力和变形。

具体地，

1)在系统运行时，埋地管道端可能向露空系统方向传递热应力和变形，在露空管段形成轴向变形或应力、弯矩等，埋地π型弯6通过变形补偿，消除埋地管道端向露空系统传递的轴向变形。

2)在系统运行时，站外埋地管道可能发生沉降，在露空管段形成轴向变形或应力、弯矩等；露空π型弯2通过变形补偿，消除埋地管道端向露空系统传递的轴向变形。

过渡弯头3和4为角度相同的两个大曲率半径弯管，曲率半径大于6D，角度为60°～90°，对称安装。

露空膨胀弯2和埋地膨胀弯6为90°π型弯，曲率半径为5D，尺寸大于等于5m×5m；所述膨胀弯分别安装于过渡弯头上游和过渡弯头下游。

恒力弹簧支撑7负责在埋地端因热膨胀或沉降对露空系统影响时，提供露空直管合适的支撑力。

具体地，

1)在系统运行时，埋地管道端可能向绝缘接头方向传递热应力和变形，在露空管段形成轴向变形或应力、弯矩等，过渡直管1可能因此发生垂向正向位移。恒力弹簧支撑7可提供恒定支撑力，避免过渡直管1悬空，保证其垂向稳定性。

2)在系统运行时，埋地管道和露空管道可能发生不均匀沉降，在露空管段形成轴向变形或应力、弯矩等，过渡直管1可能因此发生垂向负向位移。恒力弹簧支撑7可提供恒定支撑力，避免过渡直管1在支撑处应力集中，保证其强度。

埋地混凝土板8为垫于管道下方自然土壤下300mm的钢筋混凝土板，负责向埋地过渡直管提供较大的承载面，进一步降低沉降风险，且在远端埋地管道、埋地过渡段和露空管段中起到沉降量过渡的作用。

应变片9～12分别安装于露空直管1与绝缘接头连接处、过渡弯头3、过渡弯头4、埋地π型弯6等位置，应变片采用应变花的形式，每一组在沿管道轴向0°、45°和90°方向安装。应变监测系统中应变片分布安装于系统内各直管和弯管，监测结果实时上传，同时可在现场报警。

由此，组成了一种油气管道绝缘接头应力保护系统。本实用新型充分考虑了埋地管道沉降、热变形等对绝缘接头的应力影响，经“π”型弯和恒力弹簧的过滤，传递至绝缘接头的附加荷载，尤其是附加弯矩大幅降低，使绝缘接头仅承受拉应力或压应力，进一步保障相关设施运行安全。

本实用新型的原理是：

本实用新型公开了一种油气管道绝缘接头应力保护系统，系统包括在绝缘接头连接外输管道一侧设置的过渡弯头、过渡直管、膨胀弯、管道/附件支撑和应变检测等单元；所述过渡弯头包括连接地上直管和地下直管的大曲率半径弯管；所述过渡直管包括连接过渡弯头和绝缘接头的直管；所述膨胀弯包括4个大曲率半径弯管和直管组成的90°π型弯；所述管道/附件支撑包括地上管道恒力弹簧支撑及基础和地下管道刚性支撑及基础；所述应变监测系统包括设置在管道系统上的若干处应变片。本实用新型将油气管道系统中绝缘接头靠近外输管道一侧的管路系统进行系统化设置，尽可能降低外输管道运行中的应力、应变传递对绝缘接头稳定性的影响；同时考虑减小外输管道与露空站场不均匀沉降对绝缘接头安全性的影响；应变监测系统实时记录系统运行情况，时刻掌握绝缘接头及附属管路系统的安全参数。

Claims (10)

1.一种油气管道绝缘接头应力保护系统，其特征在于：包括在绝缘接头连接外输管道一侧设置的过渡直管、过渡弯头、膨胀弯和应变监测系统；所述过渡直管用于连接过渡弯头和绝缘接头，分为地上直管和地下直管；所述过渡弯头包括连接在一起的地上过渡弯头和地下过渡弯头，分别用于连接地上直管和地下直管；所述膨胀弯为直管和4个大曲率半径弯管构成的90°π型弯，分为地上膨胀弯和地下膨胀弯。

2.根据权利要求1所述的一种油气管道绝缘接头应力保护系统，其特征在于：所述过渡直管的长径比大于等于20，长度大于等于5m。

3.根据权利要求1所述的一种油气管道绝缘接头应力保护系统，其特征在于：所述地上过渡弯头和地下过渡弯头为角度相同的两个大曲率半径弯管。

4.根据权利要求3所述的一种油气管道绝缘接头应力保护系统，其特征在于：所述地上过渡弯头和地下过渡弯头的曲率半径大于6D，角度为60°～90°，对称安装。

5.根据权利要求1所述的一种油气管道绝缘接头应力保护系统，其特征在于：所述膨胀弯的曲率半径为5D，尺寸大于等于5m×5m。

6.根据权利要求1所述的一种油气管道绝缘接头应力保护系统，其特征在于：所述地上膨胀弯和地下膨胀弯分别安装于过渡弯头的上游和下游。

7.根据权利要求1所述的一种油气管道绝缘接头应力保护系统，其特征在于：在地上直管下方设置地上管道恒力弹簧支撑及基础。

8.根据权利要求1所述的一种油气管道绝缘接头应力保护系统，其特征在于：在地下直管下方设置地下管道刚性支撑及基础。

9.根据权利要求8所述的一种油气管道绝缘接头应力保护系统，其特征在于：所述地下管道刚性支撑及基础为垫于管道下方自然土壤下300mm的钢筋混凝土板。

10.根据权利要求1所述的一种油气管道绝缘接头应力保护系统，其特征在于：所述应变监测系统包括分别设置在地上直管与绝缘接头连接处、地上过渡弯头与地上直管连接处、地下过渡弯头与地下直管连接处、地下膨胀弯与地下直管连接处的应变片；所述应变片采用应变花的形式，每一组在沿管道轴向0°、45°和90°方向安装。