RU2087790C1

RU2087790C1 - Method of repairing and insulating pipe line

Info

Publication number: RU2087790C1
Application number: RU95103495A
Authority: RU
Inventors: Ш.Ф. Тахаутдинов; М.М. Загиров; Р.Р. Кадыров; Е.П. Жеребцов; В.А. Никонов; М.Х. Салимов; Н.Н. Кудряшов
Original assignee: Акционерное общество "Татнефть"
Priority date: 1995-03-13
Filing date: 1995-03-13
Publication date: 1997-08-20
Also published as: RU95103495A

Abstract

FIELD: construction and repairing of pipe lines. SUBSTANCE: in repairing and insulating a pipe line a bank of plastic tubes are received in it. The space between the pipe line and tubes are filled with plugging solution such as foam cement. EFFECT: simplified method. 2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к способам получения многослойных труб и может быть использовано для защиты новых и восстановления старых напорных трубопроводов с использованием пластмассовых труб. The invention relates to methods for producing multilayer pipes and can be used to protect new and restore old pressure pipelines using plastic pipes.

Известен способ футеровки трубопроводов по авт. св. 646136, включающий установку внутри трубопровода плети пластмассовых труб, закачку тампонирующего материала в межтрубное пространство при давлении, приблизительно равном давлению в плети пластмассовых труб. A known method of lining pipelines by ed. St. 646136, including the installation inside the pipeline whip of plastic pipes, the injection of plugging material into the annulus at a pressure approximately equal to the pressure in the whip of plastic pipes.

Наиболее близким решением к предлагаемому изобретению является способ защиты новых и восстановление старых напорных трубопроводов с использованием пластмассовых труб, который позволяет предотвратить контакт коррозионно-активных сточных вод с металлической поверхностью трубопровода и исключить дальнейшее их коррозионное разрушение, применение пластмассовых труб предотвращает отложение солей и продуктов коррозии на их внутренней поверхности /Применение пластмассовых труб при ремонте трубопроводов с коррозионными повреждениями. Обз. инф. Сер. "Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности". Вып. 3 (40) ВНИИОЭНГ, 1984 г. с 20-21/. The closest solution to the proposed invention is a method of protecting new and restoring old pressure pipelines using plastic pipes, which prevents contact of corrosive wastewater with the metal surface of the pipeline and prevents further corrosion damage, the use of plastic pipes prevents the deposition of salts and corrosion products on their inner surface / The use of plastic pipes in the repair of pipelines with corrosion damage. Review inf. Ser. "Corrosion and protection in the oil and gas industry." Vol. 3 (40) VNIIOENG, 1984 from 20-21 /.

Недостатком известного способа является небольшая допустимая длина цементируемого участка трубопровода, обусловленная большой плотностью тампонирующего материала (цементный раствор с плотностью 1,65-1,85), а также его низкие теплоизолирующие свойства. Допустимая длина плети полиэтиленовых труб с толщиной стенки 5 мм при протаскивании во внутрь трубопровода составляет 1319,2 м, а допустимая длина цементирования всего 105 м/см. тамже с.40, табл.5/. Другим недостатком известного способа является неравномерное заполнение цементым раствором межтрубного пространства из-за отклонений оси трубопровода от горизонтали. The disadvantage of this method is the small allowable length of the cemented section of the pipeline, due to the high density of the plugging material (cement mortar with a density of 1.65-1.85), as well as its low heat-insulating properties. The permissible length of the whip of polyethylene pipes with a wall thickness of 5 mm when dragging inward into the pipeline is 1319.2 m, and the permissible length of cementing is only 105 m / cm. also p. 40, table 5 /. Another disadvantage of this method is the uneven filling of the annulus with cement mortar due to deviations of the axis of the pipeline from the horizontal.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение длины трубопровода, цементируемого за один прием, при обеспечении равномерного заполнения кольцевого (межтрубного) пространства тампонажным материалом, а также экономия цемента. The objective of the invention is to increase the length of the pipeline, cemented in one go, while ensuring uniform filling of the annular (annular) space grouting material, as well as saving cement.

Поставленная задача достигается тем, что при способе восстановления и теплоизоляции трубопровода, включающем установку внутри трубопровода плети пластмассовых труб, вытеснение воздуха и закачку тампонажного материала в межтрубное пространство, согласно изобретению вытеснение воздуха осуществляют пеной, а в качестве тампонажного материала используют пеноцемент. The problem is achieved in that with the method of restoration and thermal insulation of the pipeline, which includes installing plastic pipes inside the lash, displacing air and injecting grouting material into the annulus, according to the invention, the air is displaced with foam, and foam cement is used as grouting material.

Суть данного технического решения заключается в том, что пена в межтрубном пространстве в отличие от воды действует подобно поршню. Эта особенность обусловлена структурой пены, где отдельные ячейки (пузырьки) пены связаны в общий каркас, придающий структуре пены некоторую жесткость и одновременно способность расширяться (сжиматься) и заполнять все пустоты. Это отличие пены от других жидкостей способствует полному вытеснению воздуха их межтрубного пространства. Эти же отличия присущи и предлагаемому тампонажному материалу пеноцементу с кратностью пены 1,5-2, т.е. использование пеноцемента обеспечивает полное заполнение межтрубного пространства восстанавливаемого трубопровода. Главное же отличие заключается в том, что использование пеноцемента с кратностью пены 1,5-2, т.е. с плотностью 700 кг-900 кг/³, позволяет в 2-2,5 раза увеличить допустимую длину цементирования трубопровода за один прием. Допустимую длину цементирования трубопровода в зависимости от плотности определяли по известной методике (см. там же с. 39-40), согласно которой длине цементирования, вычисляемая по формуле Дарси-Вейсбаха, находится в обратно пропорциональной зависимости от плотности цементного раствора. При затвердении обычного цементного раствора происходит усадка (контракция), т.е. цементный камень в известных способах уменьшается в объеме, что приводит к отслоению цементного камня от стенок труб. Пеноцемент по предлагаемому способу при затвердевании не дает усадки. Этому препятствуют пузырьки воздуха, где сохраняется давление, достигнутое при закачке пеноцемента в межтрубное пространство. Это свойство определяет напряженное состояние пеноцементного камня в межтрубном пространстве, что обеспечивает плотное прилегание камня к поверхности труб и как следствие повышение прочности полиэтиленовой трубы на разрыв. Это является дополнительным положительным эффектом от применения способа.The essence of this technical solution is that the foam in the annulus, unlike water, acts like a piston. This feature is due to the structure of the foam, where individual cells (bubbles) of the foam are connected into a common framework, which gives the foam structure some rigidity and at the same time the ability to expand (contract) and fill all voids. This difference of foam from other liquids contributes to the complete displacement of air in their annulus. The same differences are inherent in the proposed cementitious material foam cement with a multiplicity of foam of 1.5-2, i.e. the use of foam cement ensures the full filling of the annular space of the restored pipeline. The main difference is that the use of foam cement with a foam ratio of 1.5-2, i.e. with a density of 700 kg-900 kg / ³ , allows 2-2.5 times to increase the allowable length of cementing the pipeline in one go. The permissible length of the cementing of the pipeline depending on the density was determined by a known method (see ibid. P. 39-40), according to which the length of cementing, calculated by the Darcy-Weisbach formula, is inversely proportional to the density of the cement. When hardening a conventional cement mortar, shrinkage (contraction) occurs, i.e. cement stone in the known methods is reduced in volume, which leads to delamination of the cement stone from the walls of the pipes. Foam cement according to the proposed method during hardening does not shrink. This is prevented by air bubbles, where the pressure maintained during the injection of foam cement into the annulus is maintained. This property determines the stress state of the foam cement in the annulus, which ensures a tight fit of the stone to the surface of the pipes and, as a result, an increase in the tensile strength of the polyethylene pipe. This is an additional positive effect of the application of the method.

Наличие пузырьков воздуха в объеме цементного камня уменьшает теплопроводность до 0,1-0,2 Вт/(м•^oC) /А.Г.Комар. Строительные материалы и изделия, М. Высшая школа, 1988, с.235, последний абзац/. Уменьшение теплопроводности пеноцементного камня способствует сохранению тепла в стенке полиэтиленовой трубы, т.е. препятствует переохлаждению внешней поверхности стенки. Обнаружено, что снижение температуры внешнего слоя стенки трубы до минусовых значений при сохранении внутри трубы плюсовых значений температуры повышает вероятность хрупкого разрушения(растрескивания) стенки полиэтиленовой трубы при знакопеременных колебаниях рабочего давления перекачиваемой жидкости. Теплоизоляция в виде пеноцементного камня в межтрубном пространстве препятствует установлению резкого перепада температур между внутренней и наружной поверхностями стенки полиэтиленовой трубы, т.е. препятствует хрупкому разрушению полиэтилена в зимнее время. Это дополнительный положительный эффект от применения пеноцемента в качестве тампонажного материала. Уменьшение плотности пеноцемента в 2-2,5 раза позволяет в 1,5-2 раза сократить расход цемента при тампонировании одинаковых по длине участков трубопровода.The presence of air bubbles in the volume of cement stone reduces thermal conductivity to 0.1-0.2 W / (m • ^o C) / A.G. Komar. Building materials and products, M. Higher School, 1988, p. 235, last paragraph. A decrease in the thermal conductivity of the foam cement contributes to the conservation of heat in the wall of the polyethylene pipe, i.e. prevents overcooling of the outer surface of the wall. It was found that a decrease in the temperature of the outer layer of the pipe wall to minus values while maintaining plus temperature values inside the pipe increases the likelihood of brittle fracture (cracking) of the wall of the polyethylene pipe under alternating fluctuations in the working pressure of the pumped liquid. Thermal insulation in the form of a foam cement in the annulus prevents the establishment of a sharp temperature difference between the inner and outer surfaces of the wall of the polyethylene pipe, i.e. prevents brittle destruction of polyethylene in the winter. This is an additional positive effect of the use of foam cement as a grouting material. A decrease in the density of foam cement by 2-2.5 times allows 1.5-2 times to reduce cement consumption when plugging the same length of pipeline sections.

Пример. Для приготовления пеноцемента использовали портландцемент, воду, ПАВ (синтанол) и сжатый воздух от компрессора. С целью исключения вспенивания тампонажного материала в емкости затворения всасывающий коллектор цементировочного агрегата ЦА-320 оборудовали дозировочной емкостью с находящимся в ней 0,5%-ным раствором синтанола. Нагнетательную линию от компрессора УКП-80 с установленным обратным клапаном присоединяли к нагнетательной линии ЦА-320 через аэратор. С целью гомогенизации газожидкостной смеси и получения устойчивого пеноцементного раствора в нагнетательной линии устанавливали гидравлический диспергатор. Исходя из соотношения компонентов (водоцементное отношение 0,5, концентрация синтанола 0,5 мас.) и кратности пены, определяли плотность пеноцементного раствора в соответствии с ГОСТ 26798.1-85 с помощью пикнометра в лабораторных условиях. По известной методике /Применение пластмассовых труб при ремонте трубопроводов с коррозионными повреждениями. Обз. информация Серия "Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности. Вып.3 (40), М. ВНИИОЭНГ, 1984, с.38-40/ рассчитывали допустимую длину протаскивания полиэтиленовых труб разного диаметра и допустимую длину цементирования межтрубного пространства за один прием при плотности известного тампонажного материала 164 кг/м³ и предлагаемого пеноцементного раствора 800 кг/м³.Example. Portland cement, water, a surfactant (syntanol) and compressed air from a compressor were used to prepare foam cement. In order to prevent foaming of grouting material in the mixing tank, the suction collector of the cementing unit ЦА-320 was equipped with a dosing tank with a 0.5% solution of syntanol in it. The discharge line from the compressor UKP-80 with a non-return valve installed was connected to the discharge line CA-320 through an aerator. In order to homogenize the gas-liquid mixture and obtain a stable foam-cement solution, a hydraulic dispersant was installed in the discharge line. Based on the ratio of components (water-cement ratio of 0.5, the concentration of syntanol 0.5 wt.) And the multiplicity of the foam, the density of the foam cement solution was determined in accordance with GOST 26798.1-85 using a pycnometer in laboratory conditions. By a known method / The use of plastic pipes in the repair of pipelines with corrosion damage. Review information Series "Corrosion and protection in the oil and gas industry. Issue 3 (40), M. VNIIOENG, 1984, p.38-40 / calculated the allowable length of pulling polyethylene pipes of different diameters and the allowable length of cementing annular space in one go at a known density of cement material 164 kg / m ³ and the proposed foam-cement solution of 800 kg / m ³ .

Результаты расчетов приведены в таблице. Как видно из таблицы, при использовании предлагаемого способа допустимая длина цементирования межтрубного пространства возрастает более чем в 2 раза. Процесс цементирования начинали с промывки межтрубного пространства водой. После удаления воды межтрубное пространство заполняли пеной с кратностью 6-8. Затем в полиэтиленовые трубы закачивали воду и устанавливали давление 0,4-0,5 МПа для предупреждения смятия труб при закачке пеноцемента. Закачку пеноцемента осуществляли при минимальной подаче цементировочного агрегата, постоянно контролировали давление внутри полиэтиленовой трубы. Момент прекращения цементирования определяли по появлению пеноцемента на другом конце восстанавливаемого трубопровода. По истечении 2 ч после закачки пеноцементного раствора осуществляли промывку внутренней полости полиэтиленовой плети труб. При промывке и после ее окончания в трубе поддерживается избыточное давление для предупреждения смятия полиэтиленовой трубы. После промывки трубопровод оставляли под давлением на время затвердевания пеноцемента на 24 ч. The calculation results are shown in the table. As can be seen from the table, when using the proposed method, the permissible length of cementing the annulus increases by more than 2 times. The cementing process began with washing the annular space with water. After water removal, the annulus was filled with foam with a multiplicity of 6-8. Then, water was pumped into polyethylene pipes and a pressure of 0.4-0.5 MPa was set to prevent tube collapse during the injection of foam cement. The injection of foam cement was carried out with a minimum supply of cementing unit, the pressure inside the polyethylene pipe was constantly monitored. The moment of termination of cementing was determined by the appearance of foam cement at the other end of the restored pipeline. After 2 hours after the injection of the foam-cement mortar, the inner cavity of the polyethylene pipe whip was washed. During and after washing, overpressure is maintained in the pipe to prevent crushing of the polyethylene pipe. After washing, the pipeline was left under pressure for 24 hours during the hardening of foam cement.

Последовательность выполнения операций при осуществлении предлагаемого способа не отличается от последовательности операций при других известных способах и включает: осмотр трассы трубопровода и определение участков, подлежащих ремонту; вскрытие и ревизию концевых участков трубопровода; установку полиэтиленовых труб внутри восстанавливаемого трубопровода; цементирование пеноцементом межтрубного пространства; оборудование промежуточных и концевых участков соединительными элементами; опрессовку и подключение восстановленного трубопровода к системе. The sequence of operations during the implementation of the proposed method does not differ from the sequence of operations with other known methods and includes: inspection of the pipeline route and identification of areas to be repaired; opening and revision of the end sections of the pipeline; installation of polyethylene pipes inside the restored pipeline; annular cement cementation; equipment of intermediate and end sections with connecting elements; pressure testing and connection of the restored pipeline to the system.

Использование пеноцемента в качестве тампонажного материала позволяет экономить портландцемент в 1,5-2 раза по сравнению с расходом цемента при осуществлении известных способов. The use of foam cement as a grouting material allows saving Portland cement by 1.5-2 times compared with the consumption of cement in the implementation of known methods.

Claims

1. A method of restoring and insulating a pipeline, including installing plastic pipes inside a whip, displacing air and injecting grouting material into the annulus, characterized in that the air is displaced by foam.

2. The method according to claim 1, characterized in that as cementing material, foam cement is used.