【摘要】：管道快速封堵技術在天然氣長輸管道維修搶修工作中起著重要作用,傳統(tǒng)的管道快速封堵技術存在施工過程復雜、設備體積大、通用性差、費時費力、成本高昂等問題。針對傳統(tǒng)管道封堵技術中的技術缺陷,本文基于高聚物反應膨脹和降解原理,提出一種可降解凝膠管道封堵技術。利用注入管內(nèi)特殊材料的化學反應,使材料在管道內(nèi)可控膨脹,形成高強度、高粘彈性高聚物,實現(xiàn)天然氣管道的密封與封堵。管道維修搶修作業(yè)完成后,在管道中注入特殊的降解劑,將封堵高聚物分解成液體,實現(xiàn)解堵,恢復管線正常運行。從而極大地縮短快速封堵的時間,降低封堵成本�；诨瘜W封堵原理,設計了丙烯酰胺-丙烯酸體系凝膠配方和凝膠強度及凝膠與管道壁黏附力的評價方法與評價指標;在自制的實驗裝置上,設計四因素三水平正交試驗,研究了凝膠體系配方對黏附特性的影響規(guī)律;實驗結果表明,當單體質量分數(shù)配比(AM:AA)為1:1、引發(fā)劑濃度為0.3%、交聯(lián)劑濃度為0.05%、中和度為65%時凝膠粘附力特性達到最大,為284.8N;當單體質量分數(shù)配比(AM:AA)為5:1、引發(fā)劑濃度為0.31%、交聯(lián)劑濃度為0.25%、中和度為65%時凝膠強度特性達到最大,為61.5N。為了研究凝膠體系中單體質量分數(shù)配比、引發(fā)劑濃度、交聯(lián)劑濃度、中和度四個因素對凝膠粘附力的影響機理及影響規(guī)律,利用多元線性回歸方程的方法建立了丙烯酰胺—丙烯酸體系凝膠與管道之間黏附力的數(shù)學模型;為了驗證凝膠的封堵效果,進行了模擬實驗研究;實驗結果表明,該體系凝膠封堵最佳效果為0.2Mpa,實驗表明該體系凝膠具有較好的效果。基于高錳酸鉀能有效攻擊有機物-C=C-鍵而降解高分子有機物,分別研究了高錳酸鉀在不同ph值、不同濃度、不同時間、不同溫度下對丙烯酰胺(AM)-丙烯酸(AA)體系凝膠的降解效率。實驗結果表明,當ph值為3、濃度為60℃、時間為10h、濃度為0.4mol/L時凝膠試樣被完全降解,高錳酸鉀降解液具有較高效的降解效率。分析討論了高錳酸鉀降解凝膠的作用機理。
【圖文】：

革開放以來的三四十年間，西氣東輸工程的開展大大的將國家油氣資源進行解決了東部能源供應問題的同時，也將資源優(yōu)勢變?yōu)榱私?jīng)濟優(yōu)勢，使得西部濟得到了快速發(fā)展，對于國家發(fā)展具有重大意義。管道在不斷使用的過程中移，管道泄漏的事故時有發(fā)生，同時管道維修人員在進行管線改造，或是發(fā)自然災害等產(chǎn)生的破壞，施工人員需要對管道進行例如閥件更換、管段更換[1,2]。因此管道快速封堵?lián)屝藜夹g作為管道維搶修的一種專業(yè)技術手段，其捷、經(jīng)濟的特點，對管道安全有著深遠影響。道封堵?lián)屝藜夹g[3-5]需要對管道進行部分替換，這將對管道進行可能產(chǎn)生火花的臨時性動火作業(yè)[6]，諸如焊接、切割、加熱、打磨等。這對于油氣等易的管道的維修作業(yè)帶來了極大隱患。在保證安全作業(yè)需求的前提下，通常需傳輸，由于西氣東輸管線長度較長，停輸將極大影響了傳輸效率，并且費時的經(jīng)濟損失。于此同時造成了極大的經(jīng)濟損耗。以前由于技術落后，經(jīng)濟發(fā)石油相對依賴進口，石油領域內(nèi)的相關技術設備研究因此較為滯后，國家相起步于 20 世紀 80 年代，當時從國外進口了一套不停輸開孔設備[7,8]，并在多年的學習與技術攻關，實現(xiàn)設備國產(chǎn)化。圖 1.1 為不停輸開孔封堵示意圖

圖 1.2 懸掛式封堵示意圖[13]圖 1.3 雙級懸掛封堵頭示意圖[1掛式封堵利用管道介質壓力使皮碗膨脹達到封堵效果。圖 1.2 為懸掛式封堵rmanite 公司研發(fā)的懸掛式機械封堵頭[13]起初的設計壓力為 12.5Mpa，工作，最終試驗壓力達到了 18.75Mpa。張仕民研制出了單級復合式機械封堵種獨特的掃膛板結構使封堵頭內(nèi)形成復合式的橡膠皮碗，試圖提高封堵效關的實驗研究。在單級封堵頭的基礎上，張仕民[14]同時研制了適用封堵頭 的雙級懸掛式機械封堵頭，，如圖 1.3 所示，雙級機械封堵頭有效保證了大用要求。懸掛式機械封堵頭優(yōu)點明確，其使用范圍較廣，適用各種介質，通直徑可以應用于各種管徑的管道，懸掛式封堵頭封堵因其依靠高強度的金夠承受住高壓，其作業(yè)時間也相比其他封堵方式有所縮短，封堵效果較好應用于帶壓不停輸封堵作業(yè)中。但是這種封堵方式有較為明顯的缺點，即對，需要要求管道沒有被腐蝕，管道內(nèi)壁上不存在結垢，且該種封堵方式施工施工周期較長，需要配備的人員及設備較多，導致作業(yè)成本較高[15]。
【學位授予單位】：西安工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TE973

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 石鋒;;特種凝膠在管柱中的承壓密封能力研究及分析[J];化學工程與裝備;2015年09期

2 鄭雯婧;林建偉;詹艷慧;王虹;;鋯-十六烷基三甲基氯化銨改性活性炭對水中硝酸鹽和磷酸鹽的吸附特性[J];環(huán)境科學;2015年06期

3 李曉輝;;凍膠段塞密封井筒油氣強度研究[J];油田化學;2015年01期

4 張仕民;梅旭濤;王國超;李亨濤;王宏生;;油氣管道維搶修方法及技術進展[J];油氣儲運;2014年11期

5 馬明;趙弘;蘇鑫;李琨;;油氣管道封堵?lián)屝藜夹g發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J];石油機械;2014年06期

6 周晨;馮宇東;肖匡心;韓珊;董穎;;基于多元線性回歸模型的東北地區(qū)需水量分析[J];數(shù)學的實踐與認識;2014年01期

7 楊紅斌;蒲春生;李淼;張安治;康萬利;;自適應弱凝膠調(diào)驅性能評價及礦場應用[J];油氣地質與采收率;2013年06期

8 鄭學斌;;壓力管道破壞形式檢驗技術探討[J];內(nèi)蒙古石油化工;2013年15期

9 劉華潔;張策;張仕民;朱吉祥;;管內(nèi)高壓智能封堵機器人[J];石油機械;2013年06期

10 劉延平;溫一村;徐宏;郭旭虹;;聚丙烯酸接枝鏈長對聚苯乙烯-聚丙烯酸球形聚電解質刷吸附蛋白質的影響規(guī)律[J];生物醫(yī)學工程學雜志;2013年02期

相關碩士學位論文 前2條

1 檀雅琴;高錳酸鉀氧化降解多種有機物的研究[D];上海交通大學;2014年

2 張崇;預交聯(lián)凝膠堵漏劑研制[D];中國石油大學;2010年

本文編號：2621299