CN208487297U - 一种大口径高柔性智能管道 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大口径高柔性智能管道，由内至外依次包括内层、防渗漏层、增强层和外层，内层、防渗漏层、增强层和外层之间粘结为一体；外层外侧均匀分布有若干根光纤，光纤延伸方向与智能管道的延伸方向一致，光纤外侧设有光纤覆盖层，光纤覆盖层与外层之间形成光纤的安装通道。由于本实用新型中智能管道各层通过蒙皮拼接的方式制作，与传统挤出成型的柔性非金属管道相比，口径大，可适用于大口径运输管道，能够减缓大口径运输管道内部腐蚀；由于智能管道的层与层之间通过粘结方式连接，避免了各层分离堵塞运输管道，使用效果好，使用寿命长；由于管道内安装有光纤，能够实时对管道的运行状态进行检测，提高了管道运行状态监测的精确度。

Description

一种大口径高柔性智能管道

技术领域

本实用新型涉及管道连接技术领域，尤其涉及一种大口径高柔性智能管道及其制作工艺。

背景技术

在油气开发行业中，现已在服役的运输管道主要为钢管，钢管在服役15年以上会面临严重的金属腐蚀问题，因此非常有必要对钢管采取防腐措施来减轻内部运输介质对钢管的腐蚀作用。现有的钢管，一般有三种，第一种是油田内部的输油管道，其口径为6-12英寸，长度一般为0.5公里至15公里之间；第二种是海上油田到陆地终端的集输管道，其口径为20-24寸，长度一般为150-200 公里之间；第三种是陆地长距离大口径集输管道，其口径一般为32-42寸，比如中国的西气东输管道、中缅管道、中俄管道等，长度一般为300公里以上。

目前世界上很多油田使用第一种与第二种钢管，其大部分服役严重超过了该钢管的设计寿命20年，这就导致了严重的腐蚀，也给钢管的完整性带来了很大的影响，管道泄漏或爆炸时有发生。

为了预防腐蚀，目前工业界采用的方法是添加化学抑制剂，采用新材料非金属管道进行替换，以及采用非金属内衬管进行穿插延长钢管寿命。其中采用非金属内衬管由于其施工成本低被广泛的应用，但是现有的非金属内衬管，最大内径为20英寸，口径超过20英寸的非金属内衬管属于空白区域，无法满足长距离大口径输油输气管道内衬穿插修复需求，且现有的非金属内衬管为非粘接结构，在运行过程中容易导致各层的分离，从而内层堵住油管，导致整根管道的失效，实际油气运输过程中已经发生多起事故。

另外，针对第三种钢管，其一般采用螺旋焊钢管，相对于直缝埋弧焊钢管以及无缝钢管，第三种钢管存在更多的焊缝以及焊接缺陷，这些焊接缺陷会加速钢管的腐蚀，同时造成钢管在运行条件下的应力集中现象，降低钢管在偶然荷载下的极限承载能力，引起管内运输介质的泄漏。所谓的偶然载荷指的是某个地方地质滑坡导致了钢管的轴向位移，这些偶然载荷的监测对于第二种以及第三种钢管来说显得异常重要，由于土壤滑坡的位移实际并不等于钢管的位移，滑坡导致的钢管变形，到目前为止，还没有一个成熟的低成本方案进行时实时监测，传统在管外布置光纤的监测方法无法合理的反应钢管的真实位移以及应变。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种大口径高柔性智能管道及其制作工艺，以适应大口径的运输管道，并对运输管道的运行状态进行实时监测。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种大口径高柔性智能管道，由内至外依次包括内层、防渗漏层、增强层和外层，所述内层、防渗漏层、增强层和外层之间粘结为一体；所述外层的外侧均匀分布有若干根光纤，所述光纤延伸方向与所述智能管道的延伸方向一致，所述光纤的外侧设有光纤覆盖层，所述光纤覆盖层与所述外层之间形成所述光纤的安装通道。

作为优选的技术方案，所述内层和外层是热塑性树脂材质。

作为优选的技术方案，所述增强层为编织芳纶纤维增强层。

由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：由于本实用新型中智能管道各层通过蒙皮拼接的方式制作，与传统挤出成型的柔性非金属管道相比，口径大，可适用于大口径运输管道，能够有效减缓大口径运输管道内部腐蚀；由于构成智能管道的层与层之间通过粘结方式连接为一体，避免了各层分离堵塞运输管道，使用效果好，使用寿命长；由于管道内安装有光纤，能够实时对管道的运行状态进行检测，提高了管道运行状态监测的精确度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图中：1-内层；2-防渗漏层；3-增强层；4-外层；5-光纤；6-光纤覆盖层。

具体实施方式

如图1所示，一种大口径高柔性智能管道，由内至外依次包括内层1、防渗漏层2、增强层3和外层4，内层1、防渗漏层2、增强层3和外层4之间粘结为一体。

外层4的外侧均匀分布有若干根光纤5，光纤5延伸方向与智能管道的延伸方向一致，光纤5的外侧设有光纤覆盖层6，光纤覆盖层6与外层4之间形成光纤5的安装通道。

优选的，内层1和外层4是热塑性树脂材质，内层1和外层4可选相同或不同种的热塑性树脂材料，依据管道应用的外部环境以及内部运输介质情况而定。

由于内层1是内部流体的屏障，因此内层材料对服役钢管内运输介质具有良好的抗腐蚀性能以及抗磨损性能，例如，内层1可选用改性PVDF、PA或PE 材质的，外层可选用TPU材质的。

防渗漏层2的作用是防止运输介质中的小分子结构向外渗透或扩散，因此，能够防止其他渗透的高分子聚合物构成的材料均可作为防渗透层。

增强层3为编织芳纶纤维增强层，强度高，韧性好，模量高，具有优秀的抗拉能力的高强度芳纶纤维，是本实用新型的主要结构受力层。

本实施例中，光纤的数量是4根，沿智能管道外层的外周面分布，两根光纤之间的间距是90°，光纤5表面设有光纤覆盖层6，用于保护光纤5表面在安装过程中不被磨损以及限位光纤5的移动范围。光纤5用于感应运输管道的应变位移或管道泄漏等故障。

光纤5能够与数字监控系统连接，数字监控系统连接包含调解器、检测系统和测试系统。

光纤布置的原则是：光纤紧密布置在智能管道外壁，并通过光纤覆盖层限制感应光纤的移动范围，因此不论是弯管段或直管段，或管道运行中发生怎样的位移变化，都能保证感应光纤和管道的协同变形，这样光纤所感应出的应变量就能准确反映管道所产生的应变。且光纤本身具有较好的延展性，可以保证在管道允许产生的变形范围内，光纤本身不会发生破坏。

变形和温度监测实现是基于分布式布里渊光纤散射技术。高功率激光脉冲入射到光纤中，在传播过程中与光纤分子相互作用产生瑞利散射，拉曼散射、布里渊散射三组散射光。当智能管道或已服役钢管发生轴向应变时，感应光纤发生协同变形，这时在发生变形处，发生的布里渊散射光会被终端的传感器(单端或双端)检测到。光纤单一截面上的布里渊散射光谱中心频率的漂移量与光纤所受的轴向应变和温度之间存在线性关系，通过确定中心频率的漂移量可用公式推算出光纤的应变值，便可得到智能管道或已服役钢管的轴向应变和表面温度。基于分布式光纤布里渊散射的传感器既可同时实现温度和应变的连续点测量，又能很容易的敷设在智能管道外或钢管内。当管道发生泄漏时，管道周围的温度场会发生变化，此时管道外布置的光纤就能及时捕捉的温度的改变。

本实用新型具有以下优点：

1.与现有的非金属内衬管相比，本实用新型同非金属内衬管，安装在运输管道内部，管道口径大；现有的非金属管道是整体挤出成型的，口径受到挤出设备的限制，很难做到20英寸以上；

本实用新型中，智能管道的各层不是挤出成型，而是先生产蒙皮，再将蒙皮环向拼接在一起；

2、高柔性，可减少服役含缺陷钢管的修补所需时间及费用，运输方便；

3、层与层之间粘接在一起，运行过程中不会发生分层以及内层堵住油管的现象发生；

4、安装在输送管道内部，能够有效的阻止内部运输介质及微生物对钢管的腐蚀；

5、本实用新型比一般柔性内衬管一次性穿插的长度更长，相同长度的运输管道中，中间接头较少；

6、无蜡或有毒物质的沉降；

7、高耐温，内层采用热塑塑料材质，最高使用温度可达120度。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种大口径高柔性智能管道，其特征在于，由内至外依次包括内层、防渗漏层、增强层和外层，所述内层、防渗漏层、增强层和外层之间粘结为一体；所述外层的外侧均匀分布有若干根光纤，所述光纤延伸方向与所述智能管道的延伸方向一致，所述光纤的外侧设有光纤覆盖层，所述光纤覆盖层与所述外层之间形成所述光纤的安装通道。

2.如权利要求1所述的一种大口径高柔性智能管道，其特征在于：所述内层和外层是热塑性树脂材质。

3.如权利要求1所述的一种大口径高柔性智能管道，其特征在于：所述增强层为编织芳纶纤维增强层。