СПОСОБ ГЕРМЕТИЗАЦИИ ТРУБОПРОВОДА Российский патент 1998 года по МПК F16L55/10 

Изобретение относится к области трубопроводного транспорта и предназначено для временного перекрытия сечения трубопровода, заполненного нефтью, нефтепродуктом или газом, в частности при проведении ремонтно-восстановительных работ.

В настоящее время аварии на нефте- и нефтепродуктопроводах приносят значительный экономический ущерб. Одной из наиболее важных задач является сокращение времени простоя трубопровода. Большая часть простоя приходится на опорожнение трубопровода после перекрытия задвижек. Для уменьшения времени аварийного простоя необходим способ быстрого и герметичного перекрытия сечения трубопровода, исключающий стадию опорожнения. Для этих целей наиболее удобным является применение полимерных композиций.

Полимерные композиции, используемые для перекрытия сечения трубопровода, должны удовлетворять следующим требованиям: быстро и надежно структурироваться; выдерживать гидростатическое давление столба жидкости после перекрытия задвижек, обладать хорошей адгезией к стенкам трубопровода.

Известен способ перекрытия сечения трубопровода с помощью гелеобразной композиции, состоящей из полибутилена, растительного масла, жирной кислоты, наполнителя и основания и полученной путем смешивания компонентов при температуре плавления жирной кислоты (16,5-72^oC)[1].

Недостатками способа являются необходимость нагревания смеси, использование ценного пищевого сырья, невозможность применения способа при низких температурах.

Известен также способ перекрытия сечения трубопровода путем подачи в поток перекачиваемой среды закупоривающего полимерного материала в виде смеси каучука и порофора [2]. Ввод композиции осуществляется с помощью шнекового экструдера при температуре 190 - 200^oC в течение 80 минут. Тампон диаметром 150 мм и длиной 750 мм выдерживает давление газом 0,2 атм.

Недостатками способа являются низкое выдерживаемое давление, необходимость нагревания композиции до 200^oC и большая продолжительность введения последней в трубопровод.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ перекрытия нефтепровода путем ввода в него поочередно порциями смеси 1-30 мас.% полиакриламида, 40-90 мас.% воды, 10-80 мас.% наполнителя (глины), 0,5-5,0 мас.% сшивателя и осуществления капиллярной подпитки до наступления равновесного набухания. Для получения вязкоупругой суспензии требуется 50-80 минут, и в зимнее время необходим подогрев композиции до 50-80^oC водяным паром или открытым огнем. Длина герметичной "пробки" должна составлять не менее десяти диаметров трубопровода [3].

Недостатками способа являются необходимость подогрева больших объемов водного раствора полимера при низких температурах, недостаточная герметичность перекрываемого сечения за счет легкого отделения суспензии от воды.

В основу настоящего изобретения положена задача создать способ герметизации трубопровода, позволяющий повысить надежность перекрытия сечения и вести процесс при температуре окружающей среды без дополнительного подвода тепла, сократить время простоя трубопровода.

Поставленная задача решается тем, что в качестве герметизирующей полимерной композиции используют смесь 30,3 - 52,0 мас.% сополимера метилметакрилата и метакриловой кислоты с содержанием кислотных звеньев от 8,0 до 40,0 мас. %, 43,3 - 54,0 мас.% органического растворителя и 8,0 - 13,0 мас.% гелеобразователя.

Благодаря заявляемому способу обеспечивается получение полимерной композиции, способной выдерживать давление нефтью или газом до 4 атм при температуре окружающей среды без дополнительного подвода тепла, сокращение времени простоя трубопровода.

Согласно заявляемому способу целесообразно, чтобы в качестве полимерного материала использовался сополимер метилметакрилата и метакриловой кислоты с содержанием кислотных звеньев в цепи от 8,0 до 40,0 мас.%.

Выбор полимерного материала обусловлен возможностью регулировать вязкость композиции подбором селективных растворителей и хорошими адгезионными свойствами получаемой композиции, что связано с наличием кислотных групп в цепи сополимера. Однако содержание кислотных звеньев в сополимере менее 8,0 мас. % не приводит к образованию достаточного количества межмолекулярных водородных связей, ответственных за формирование пространственной сетки, и, следовательно, гелеобразование не происходит, а при использовании сополимера, содержащего 40 мас. % кислотных звеньев, гелеобразование происходит слишком быстро.

Выбор концентраций сополимера 30,3 - 52,0 мас.% обусловлен тем, что при меньшей концентрации образующаяся композиция выдерживает давление менее 2 атм, а при концентрации сополимера более 52,0 мас.% композиция приобретает большую вязкость, что затрудняет ее перемешивание.

Также согласно заявляемому способу целесообразно чтобы в качестве органического растворителя полимерная композиция содержала толуол, и/или ксилол, и/или дихлорэтан (ДХЭ), и/или диметилфталат (ДМФ), и/или дибутилфталат (ДБФ), и/или диоктилфталат (ДОФ).

Использование вышеуказанных органических растворителей позволяет вести процесс перекрытия трубопровода при температурах до -20^oC без дополнительного подвода тепла.

Кроме того, целесообразно согласно заявляемому способу чтобы в качестве гелеобразователя использовали диметилформамид (ДМФА), и/или диметилсульфоксид (ДМСО), и/или ацетон, и/или этилацетат (ЭА), и/или уксусную кислоту (УК), что связано с их способностью сольватировать кислотные группы сополимера и тем самым способствовать образованию межмолекулярных водородных связей.

Выбор концентрации гелеобразователя 8,0 - 13,0 мас.% обусловлен тем, что концентрация менее 8,0 мас.% приводит к увеличению времени гелеобразования и, следовательно, для получения герметичного перекрытия требуются большие объемы полимерной композиции, а при концентрации более 13,0 мас.% значительно ускоряется процесс гелеобразования, что затрудняет осуществление способа в полевых словиях. Способ осуществляли следующим образом: 30,3 - 52,0 мас. % сополимера смешивали с 43,3- 54 мас.% растворителя и 8,0 - 13,0 мас.% гелеобразователя. Смесь помещали в лабораторную установку для испытания полимерных композиций, диаметр трубки которой 50 мм. Определяли время гелеобразования и давление, выдерживаемое полимерной композицией. Длина композиции составляла 250 мм. Результаты лабораторных испытаний приведены в таблице.

Из приведенных примеров видно, что целесообразнее всего для получения предлагаемой полимерной композиции использование сополимера метилметакрилата и метакриловой кислоты с содержанием кислотных звеньев от 8,0 до 40,0 мас.%, поскольку применение сополимера, содержащего менее 8,0 мас.% кислотных звеньев (пример 9) не обеспечивает получение прочного геля, а при использовании сополимера, содержащего 40,0 мас.% кислотных звеньев (пример 10), гелеобразование происходит слишком быстро.

Концентрация сополимера в композиции должна находиться в пределах от 30,3 до 52,0 мас.%, т.к. с уменьшением концентрации понижается прочность полимерной композиции (пример 17), а увеличение концентрации до 52,0 мас% (пример 16) затрудняет перемешивание ингредиентов.

Использование указанных выше органических растворителей позволяет вести процесс при температуре до -20^oC (примеры 3-5) без дополнительного подвода тепла.

Изменением концентрации и типа гелеобразователя можно регулировать время гелеобразования полимерной композиции (примеры 1-6).

В некоторых случаях (примеры 18-24) для уменьшения содержания сополимера в полимерной композиции использовали различные наполнители, но существенного влияния на выдерживаемое давление последние не оказывали.

Принимая во внимание время гелеобразования и давление, выдерживаемое полимерной композицией, оптимальным оказался пример 1. Стендовые испытания по примеру 1 проводили следующим образом. В металлическую емкость загружали 837 г сополимера, 995 см³ толуола, 125 см³ дибутилфталата и перемешивали. Во вторую емкость загружали 167 см³ диметилформамида. Содержимое емкостей одновременно через соединительный патрубок с помощью дозировочных насосов подавали в трубопровод диаметром 100 мм. При длине герметизирующей композиции 500 мм давление нефтью, выдерживаемое композицией, составило 4 атм.

Предлагаемый способ может использоваться для герметичного перекрытия сечения трубопровода любого диаметра.

Применение заявляемого способа перекрытия трубопровода позволяет повысить надежность герметизации, вести процесс при температуре окружающей среды без дополнительного подвода тепла, сократить время простоя трубопровода.

Использование: при проведении ремонтно-восстановительных работ трубопроводного транспорта. Сущность изобретения: способ осуществляется путем ввода в трубопровод закупоривающего полимерного материала. В качестве полимерного материала используют смесь сополимера метилметакрилата и метакриловой кислоты с содержанием кислотных звеньев 8,0 - 40,0 мас. % огранических растворителей и гелеобразователя. Соотношение компонентов, мас. %: cополимер 30,3 - 52,0; растворитель 43,3 - 54,0; гелеобразователь 8,0 - 13,0. Способ позволяет повысить надежность герметизации, вести процесс при температуре окружающей среды без дополнительного подвода тепла, сократить время простоя трубопровода. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Способ герметизации трубопровода путем ввода в него полимерного материала, отличающийся тем, что в качестве полимерного материала используют смесь сополимера метилметакрилата и метакриловой кислоты с содержанием кислотных звеньев 8,0 - 40,0 мас.% и органического растворителя в присутствии гелеобразователя, причем в качестве гелеобразователя используют диметилформамид, и/или диметилсульфоксид, и/или ацетон, и/или этилацетат, и/или уксусную кислоту при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
Сополимер - 30,3 - 52,0
Органический растворитель - 43,3 - 54,0
Гелеобразователь - 8,0 - 13,0
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя используют толуол, и/или ксилол, и/или дихлорэтан, и/или дибутилфталат, и/или диметилфталат, и/или диоктилфталат.