СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И ИЗОЛЯЦИИ ТРУБОПРОВОДА Российский патент 1997 года по МПК F16L58/02 

Изобретение относится к способам получения многослойных труб и может быть использовано для защиты новых и восстановления старых напорных трубопроводов с использованием пластмассовых труб.

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.

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/.

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.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение длины трубопровода, цементируемого за один прием, при обеспечении равномерного заполнения кольцевого (межтрубного) пространства тампонажным материалом, а также экономия цемента.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Использование пеноцемента в качестве тампонажного материала позволяет экономить портландцемент в 1,5-2 раза по сравнению с расходом цемента при осуществлении известных способов.

Использование: строительство и ремонт трубопроводов. Сущность изобретения: при восстановлении и изоляции трубопровода в него вводят плеть пластмассовых труб, а в межтрубное пространство закачивают тампонажный материал - пеноцемент, что способствует увеличению длины цементирования трубопровода и более полному вытеснению воздуха из межтрубного пространства. 1 з. п.ф-лы, 1 табл.

1. Способ восстановления и теплоизоляции трубопровода, включающий установку внутри трубопровода плети пластмассовых труб, вытеснение воздуха и закачку тампонажного материала в межтрубное пространство, отличающийся тем, что вытеснение воздуха осуществляют пеной. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве тампонажного материала используют пеноцемент.