CN209654797U - 一种用于防管涌的定向钻隔离管法兰密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于防管涌的定向钻隔离管法兰密封装置，属于定向钻技术领域。所述法兰密封装置包括位于所述法兰密封装置外侧的压紧法兰和位于所述法兰密封装置内侧的套管法兰，所述压紧法兰和套管法兰通过全螺纹螺柱连接；隔离管的外部端头处焊接有竖直布置的圆环钢板，所述套管法兰通过第一水平钢管连接所述圆环钢板，所述压紧法兰通过第二水平钢管连接所述圆环钢板，其中所述第二水平钢管与圆环钢板之间还设置有多个橡胶密封圈。本实用新型通过隔离管对外套管与油气管道进行隔离，压紧法兰和套管法兰有效对隔离管的外部端头进行紧固，橡胶密封圈进行封堵，注入聚氨酯材料。施工工艺简单，操作方便，可有效保证施工质量且造价低、工期短。

Description

一种用于防管涌的定向钻隔离管法兰密封装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于防管涌的定向钻隔离管法兰密封装置，属于定向钻技术领域。

背景技术

随着油气管道非开挖技术的发展，定向钻成为油气管道非开挖穿越河流的一种最为常见的手段。定向钻穿越的地层也越来越复杂，大量工程都需要在出入土点设置外套管以隔离不良地层。然而由于外套管与油气管道之间存在空隙，渗透水流很容易顺着该空隙形成渗流通道，而外套管下端土中细颗粒也很可能在形成的孔隙通道中移动，流失，土的孔隙不断扩大，渗流量也随之加大，最终导致土体内形成贯通的渗流通道，土体发生破坏的现象，特别是在洪水位较高存在水头差时，管涌的形成风险较高，严重时可能危及到防洪大堤的安全。近些年政府水利部门对地下穿江过河工程对防洪的影响越来越重视，特别是对定向钻穿越方案提出的要求越来越高，不少专家在防洪评价会议中指出外套管与油气管道之间的空隙可能引起堤防安全风险，要求设计予以重视并采取相关设计措施确保堤防的安全。传统的定向钻穿越工程仅仅采用粘土夯填+止水环的处理方式回应防洪评价要求，对外套管与油气管道内空隙不进行处理，部分工程采用了在外套管与油气管道内直接注浆的方式，此方法注浆量大，施工周期长，而且由于管间空隙与土壤直接相连，浆液易渗流入地层内，施工质量不容保证，注浆量也不好控制。传统的粘土夯填+止水环设计已经满足不了防洪评价要求。

为封闭外套管与油气管道之间的空隙，在外套管与油气管道之间再设置一层隔离管，所述隔离管与油气管道之间和所述隔离管与外套管之间分别形成空隙，并对隔离管与油气管道之间和所述隔离管与外套管之间的空隙分别进行注浆。将所述隔离管通过钢托架支承在所述油气管道外侧，所述隔离管的一端位于所述外套管内部为内部端头，所述隔离管的另一端伸出所述外套管外部为外部端头。所述隔离管的内部端头与油气管道和外套管的连接处均采用橡胶密封，伸出所述外套管外部的隔离管与外套管端口的连接处采用钢板焊接密封，隔离管的外部端头与所述油气管道的连接处采用法兰密封装置进行密封。所述隔离管与所述外套管在距离端口一定范围均设有注浆孔和出气口，通过所述注浆孔对隔离管与油气管道之间和隔离管和外套管之间分别填充有聚氨酯浆液封堵，以达到对外套管与油气管道之间空隙进行封闭的效果。现需要一种能够对隔离管外部端头进行有效紧固密封的法兰密封装置。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种用于防管涌的定向钻隔离管法兰密封装置，其能够对隔离管外部端头进行有效紧固密封。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于防管涌的定向钻隔离管法兰密封装置，在外套管与油气管道之间设置有隔离管，所述法兰密封装置用于密封隔离管的外部端头与油气管道的连接处，所述法兰密封装置包括位于所述法兰密封装置外侧的压紧法兰和位于所述法兰密封装置内侧的套管法兰，所述压紧法兰和套管法兰通过全螺纹螺柱连接；隔离管的外部端头处焊接有竖直布置的圆环钢板，所述套管法兰通过第一水平钢管连接所述圆环钢板，所述压紧法兰通过第二水平钢管连接所述圆环钢板，其中所述第二水平钢管与圆环钢板之间还设置有多个橡胶密封圈；

所述压紧法兰、套管法兰、橡胶密封圈和圆环钢板均呈圆环状，所述油气管道依次穿过压紧法兰、套管法兰、第二水平钢管、橡胶密封圈和圆环钢板，所述橡胶密封圈位于所述第一水平钢管内部，且所述橡胶密封圈的外环贴紧第一水平钢管，所述橡胶密封圈的内环贴紧油气管道的外壁；所述油气管道与所述压紧法兰、套管法兰、第二水平钢管和圆环钢板均不直接接触。

进一步的，所述压紧法兰的内径小于所述套管法兰的内径，所述第二水平钢管的外径小于所述第一水平钢管的内径，所述橡胶密封圈的厚度大于所述第二水平钢管的厚度。

进一步的，所述第二水平钢管由第二水平钢管A和第二水平钢管B组成，其中所述第二水平钢管A一端连接所述压紧法兰，所述第二水平钢管A的另一端连接第二水平钢管B的一端，所述第二水平钢管B的另一端连接橡胶密封圈，所述第二水平钢管B的厚度大于第二水平钢管A的厚度。

进一步的，所述隔离管的外部端头处与所述圆环钢板之间还设置有若干个筋板。

进一步的，所述油气管道的外壁缠绕有10mm厚的绝缘胶皮。

进一步的，所述压紧法兰和套管法兰的圆环上在相应的位置分别均匀的设置有四个螺栓孔，所述全螺纹螺柱依次穿过所述压紧法兰和套管法兰的螺栓孔。

进一步的，所述多个橡胶密封圈平行并列布置，且所述橡胶密封圈的硬度≥40IRHD，最小拉伸强度为9MPa。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型通过隔离管对外套管与油气管道进行隔离，压紧法兰和套管法兰有效对隔离管的外部端头进行紧固，橡胶密封圈进行封堵，注入聚氨酯材料。施工工艺简单，操作方便，可有效保证施工质量且造价低、工期短，并可以有效检测。

附图说明

图1为本实用新型所述用于防管涌的定向钻隔离管法兰密封装置结构示意图；

图2为本实用新型所述法兰密封装置应用在防管涌定向钻隔离管封堵装置中的结构示意图，即将图1中法兰密封装置应用在图2中的M处；

图3a为套管法兰结构示意图；

图3b为压紧法兰结构示意图；

其中，1-圆环钢板，2-第二水平钢管A，3-第二水平钢管B，4-钢板，5- 钢托架，7-筋板，8-外套管，9-隔离管，10-第一水平钢管，11-套管法兰，12- 压紧法兰，13-全螺纹螺柱，15-橡胶密封圈，16-第一橡皮挡板，17-第二橡皮挡板，18-油气管道，19-绝缘胶皮，20-第一出气孔，21-第一注浆孔，22-第二出气孔，23-第二注浆孔。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

一种防管涌定向钻隔离管封堵装置，如图2所示，在油气管道18的一段套设有外套管8，外套管8与油气管道18之间设置隔离管9，所述隔离管9 通过钢托架5支承在所述油气管道18外侧，所述隔离管9的一端位于所述外套管8内部为内部端头，即图1中右端；所述隔离管9的另一端伸出所述外套管8外部为外部端头，即图1左端。所述隔离管9与油气管道18之间和所述隔离管9与外套管8之间分别形成空隙。所述隔离管9的内部端头与油气管道18和外套管8的连接处均采用橡胶密封，具体的，隔离管9的内部端头与油气管道18的连接处采用第一橡皮挡板16密封，所述隔离管9的内部端头与外套管8的连接处采用第二橡皮挡板17密封。伸出所述外套管8外部的隔离管9与外套管8端口的连接处采用钢板4焊接密封，隔离管9的外部端头与所述油气管道18的连接处采用法兰密封装置进行密封。

所述隔离管9与油气管道18之间填充有聚氨酯浆液，所述隔离管9与外套管8之间也填充有聚氨酯浆液。其中，所述隔离管9的外壁开设有第一注浆孔21和第一出气孔20，所述外套管8的外壁开设有第二注浆孔23和第二出气孔22；所述第一注浆孔21和第二注浆孔23均位于所述隔离管9伸出所述外套管8外部的部分；且所述第一注浆孔21距离所述隔离管9的外部端头在10m范围内，所述第二注浆孔23距离所述外套管8管口在10m范围内。分别通过第一注浆孔21和第二注浆孔23在距离管口一定范围内对隔离管与油气管道之间及隔离管与套管之间的空隙填充聚氨酯封堵，以达到对套管与油气管道之间空隙进行封闭的效果。

如图1所示，所述法兰密封装置包括位于所述法兰密封装置外侧的压紧法兰12和位于所述法兰密封装置内侧的套管法兰11。所述压紧法兰12和套管法兰11的圆环上在相应的位置均设有螺栓孔，优选的，如图3a、3b所示，在压紧法兰12和套管法兰11的圆环上分别均匀的设有四个螺栓孔，所述压紧法兰12和套管法兰11通过全螺纹螺柱13连接，所述全螺纹螺柱13依次穿过所述压紧法兰12和套管法兰11上的螺栓孔。

隔离管9的外部端头处焊接有竖直布置的圆环钢板1，所述套管法兰11 通过第一水平钢管10连接所述圆环钢板1，所述压紧法兰12通过第二水平钢管连接所述圆环钢板1，其中所述第二水平钢管与圆环钢板1之间还设置有多个平行并列布置的橡胶密封圈15；所述压紧法兰12、套管法兰11、橡胶密封圈15和圆环钢板1均呈圆环状，所述油气管道18依次穿过压紧法兰12、套管法兰11、第二水平钢管、橡胶密封圈15和圆环钢板1，所述橡胶密封圈15 位于第一水平钢管10内，且所述橡胶密封圈15的外环贴紧第一水平钢管10，所述橡胶密封圈15的内环贴紧油气管道18的外壁，以密封隔离管9的外部端头与油气管道之间的空隙。所述油气管道18与所述压紧法兰12、套管法兰 11、第二水平钢管和圆环钢板1均不直接接触，避免法兰、钢板或钢管磨损所述油气管道及所述油气管道外壁上的防腐层和外防护层。

其中，所述压紧法兰12的内径小于所述套管法兰11的内径，所述第二水平钢管的外径小于所述第一水平钢管10的内径，所述橡胶密封圈15的厚度大于所述第二水平钢管的厚度。

所述第二水平钢管由第二水平钢管A2和第二水平钢管B3组成，其中所述第二水平钢管A2一端连接所述压紧法兰12，所述第二水平钢管A2的另一端连接第二水平钢管B3的一端，所述第二水平钢管B3的另一端连接橡胶密封圈15，所述第二水平钢管B3的厚度大于第二水平钢管A2的厚度，具有足够厚度的第二水平钢管B3可以给橡胶密封圈15提供足够的支撑力，在压紧法兰的作用下压实所述橡胶密封圈，以避免出现漏液的情况；同时减小与压紧法兰12直接连接的第二水平钢管A2的厚度，可在保证钢管足够支撑力的同时，减小材料用量，减轻法兰密封装置的重量，所述第二水平钢管A2和第二水平钢管B3可一体成型，可焊接连接，也可螺栓连接。

为加固圆环钢板1，所述隔离管9的外部端头处与所述圆环钢板1之间还设置有若干个筋板7。

所述油气管道18的外壁缠绕有10mm厚的绝缘胶皮19。

本实施例中对相关构件的技术指标要求如下：

1)橡胶密封圈的硬度、物理性能、质量、尺寸和公差，及检验等应符合 GB/T21873-2008的规定。

2)橡胶密封圈使用前应进行检查，不得有割裂、龟纹、错位、错配、飞边等缺陷，与橡胶圈接触的各表面应洁净，橡胶圈应平直，无扭曲。

3)压紧法兰与套管法兰的制作参照《钢制管法兰》HG/T 20592-2009中的板式平焊法兰的制作要求。

4)螺柱、螺母表面采用镀锌钝化处理，钢板材料采用环氧煤沥青外防腐。

5)考虑到穿越管道抗震设计设防需要，本设计在距套管管口10m范围内的输气管道与护壁套管之间密室填充聚氨酯封堵。聚氨酯化学灌浆前应进行试压，试压的压力为0.5MPa。

6)橡皮挡板可定制，其边线需打磨光滑以免损伤天然气管道的外防腐层。

7)所有焊缝均满焊，焊缝高度取较薄构件厚度。

主要技术指标：

(1)橡胶密封圈

硬度：≥40IRHD；

公称硬度允许公差：±5；

最小拉伸强度：9MPa；

压缩永久变形：≤12％(23℃，72h)，≤20％(70℃，24h)，≤40％(-10℃， 72h)；

老化(70℃，7d)：-5～+8(硬度)，-20％(拉伸强度最大变化率)，-30～+10 (拉断伸长率最大变化率)；

应力松弛：≤12％(23℃，7d)，≤20％(70℃，100d)。

(2)压紧法兰与套管法兰的制作采用板式平焊法兰，其具体指标如下：

适用钢管外径：DN10～DN2000(≤PN2.5)。

其制作应满足规范：《钢制管法兰》HG/T 20592-2009。

(3)聚氨酯材料

聚氨酯弹性体各项性能指标(常温)要求如下：

拉伸强度：≥40MPa；

压缩永久变形：≤压缩率的60％；

撕裂强度：≥90kN/m；

剪切强度：≥10 5MPa；

磨耗(旋转辊筒式)：≤35 6mm3；

硬度：邵A93±3 7；

回弹性：≥40％。

本实施例通过隔离管进行隔离，橡胶密封圈进行封堵，压紧法兰和套管法兰有效对端头进行紧固，注入聚氨酯材料。施工工艺简单，操作方便，可有效保证施工质量且造价低、工期短，并可以有效检测，随着穿江工程越来越多管道直径越来越大，其经济技术合理性将更加明显，其应用范围及应用前景也就更为广阔。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于防管涌的定向钻隔离管法兰密封装置，其特征在于，在外套管(8)与油气管道(18)之间设置有隔离管(9)，所述法兰密封装置用于密封隔离管(9)的外部端头与油气管道(18)的连接处，所述法兰密封装置包括位于所述法兰密封装置外侧的压紧法兰(12)和位于所述法兰密封装置内侧的套管法兰(11)，所述压紧法兰(12)和套管法兰(11)通过全螺纹螺柱(13)连接；隔离管(9)的外部端头处焊接有竖直布置的圆环钢板(1)，所述套管法兰(11)通过第一水平钢管(10)连接所述圆环钢板(1)，所述压紧法兰(12)通过第二水平钢管连接所述圆环钢板(1)，其中所述第二水平钢管与圆环钢板(1)之间还设置有多个橡胶密封圈(15)；

所述压紧法兰(12)、套管法兰(11)、橡胶密封圈(15)和圆环钢板(1)均呈圆环状，所述油气管道(18)依次穿过压紧法兰(12)、套管法兰(11)、第二水平钢管、橡胶密封圈(15)和圆环钢板(1)，所述橡胶密封圈(15)位于所述第一水平钢管(10)内部，且所述橡胶密封圈(15)的外环贴紧第一水平钢管(10)，所述橡胶密封圈(15)的内环贴紧油气管道(18)的外壁；所述油气管道(18)与所述压紧法兰(12)、套管法兰(11)、第二水平钢管和圆环钢板(1)均不直接接触。

2.根据权利要求1所述的用于防管涌的定向钻隔离管法兰密封装置，其特征在于，所述压紧法兰(12)的内径小于所述套管法兰(11)的内径，所述第二水平钢管的外径小于所述第一水平钢管(10)的内径，所述橡胶密封圈(15)的厚度大于所述第二水平钢管的厚度。

3.根据权利要求1所述的用于防管涌的定向钻隔离管法兰密封装置，其特征在于，所述第二水平钢管由第二水平钢管A(2)和第二水平钢管B(3)组成，其中所述第二水平钢管A(2)一端连接所述压紧法兰(12)，所述第二水平钢管A(2)的另一端连接第二水平钢管B(3)的一端，所述第二水平钢管B(3)的另一端连接橡胶密封圈(15)，所述第二水平钢管B(3)的厚度大于第二水平钢管A(2)的厚度。

4.根据权利要求1所述的用于防管涌的定向钻隔离管法兰密封装置，其特征在于，所述隔离管(9)的外部端头处与所述圆环钢板(1)之间还设置有若干个筋板(7)。

5.根据权利要求1所述的用于防管涌的定向钻隔离管法兰密封装置，其特征在于，所述油气管道(18)的外壁缠绕有10mm厚的绝缘胶皮(19)。

6.根据权利要求1所述的用于防管涌的定向钻隔离管法兰密封装置，其特征在于，所述压紧法兰(12)和套管法兰(11)的圆环上在相应的位置分别均匀的设置有四个螺栓孔，所述全螺纹螺柱(13)依次穿过所述压紧法兰(12)和套管法兰(11)的螺栓孔。

7.根据权利要求1所述的用于防管涌的定向钻隔离管法兰密封装置，其特征在于，所述多个橡胶密封圈(15)平行并列布置，且所述橡胶密封圈(15)的硬度≥40IRHD，最小拉伸强度为9MPa。