带压堵漏技术在油田的应用及效果
2010-05-04金富余胡青宁杨小平
金富余,郭 达,胡青宁,杨小平
(1.吐哈油田分公司丘东采油厂,新疆 鄯善 838202;2.冀东油田科技信息处,河北 唐山 063000)
一、带压堵漏技术的应用
1.机具应用选择
机具总成包括夹具、接头、注剂旋塞阀、高压注剂枪、快装接头、高压输油管、压力表、压力表接头、回油尾部接头、油压换向阀接头、手动液压油泵等组成。对任何形式的堵漏,高压注剂枪、快装接头、高压输油管、压力表、压力表接头、回油尾部接头、油压换向阀接头、手动液压油泵的型号选择是不变的,只是根据不同温度、不同夹具直径大小增加使用套数。在温度高于200℃或夹具直径大于等于0.5m时,由于温度高、硫化快、密封腔大,需要增加注剂速度,必须增大接头和注剂旋塞直径,增加高压注剂枪的个数,现场堵漏作业中使用高压枪1~4个。机具选择的重点是夹具的计算与设计。
(1) 现场测绘
夹具是在现场作业前,通过测绘、选择并设计的,因此测绘是首要环节。所谓测绘实际上是测量生产现场泄漏部位结构尺寸,了解泄漏介质的相关参数,作为夹具计算、设计的依据。
夹具的受力总体来说由集中载荷过渡到均匀载荷(变载荷),夹具受力的种类有:系统压力、泄漏点对夹具的推力(泄漏压力小于等于系统压力)、密封剂的挤压力。
根据《钢制压力容器GB-150.99》的规定,以泄漏点的外径作为基本参数计算,夹具材料的许用应力 [σ]t。按泄漏介质的实际温度选定,当夹具较大并由数块金属材料组焊而成时,许用应力还要乘以一个焊缝系数φ。则计算强度公式为:
式中:S——夹具壁厚,mm;
p——夹具设计压力,MPa。当系统压力小于7MPa时,选p=7MPa;当系统压力大于7MPa时,选p=系统压力;
D——泄漏法兰的外径(夹具的内径),mm。法兰泄漏时,直接选用法兰外径;直管段发生泄漏时,则D为直管直径+2mm(空腔厚度);
[σ]t——泄漏介质温度下夹具材料的许用应力 [σ]t=δb/λb,MPa。其中δb为夹具用材料的强度极限(查金属材料手册),λb为安全系数,φ为焊缝系数,若无焊逢:φ=1,若有焊逢:双面焊,探伤φ=0.9;双面焊,无探伤φ=0.8;单面焊,探伤φ=0.7;单面焊,无探伤φ=0.6;
C——厚度附加量。公称直径小于250mm,不计入;公称直径大于250mm,加4~6mm。
(3) 阻力计算
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堵漏管线液压系统的阻力为P=P1+P2+P3,其中P为压力表的读数,一般为20~30MPa;P1为沿程阻力(泄漏点到枪口的阻力),一般为7~12MPa;P2为注射阀的阻力(枪口经过注射阀的阻力),一般为3~5MPa;P3为夹具注入孔口的阻力(泄漏介质对外的推力),即密封腔内的压力。若压力表读数为20MPa,取P1=7MPa,P2=3MPa,则P3=20-7-3=10MPa。
(4)高压注射枪推力计算
同理,若P1达到60MPa,则P2=2×71.09≈142.18MPa。
从以上计算看出,在注射过程是从集中载荷均匀地过度到均布载荷。开始注射密封剂时要缓慢注入,以免压力过高,钢管变形。
2.专用密封剂的选用
专用密封剂是不停车带压密封技术的重要组成部分,正确使用密封剂是封堵成功的关键。其选用依据是:泄漏点的系统温度;泄漏点的外泄介质特性,包括介质种类、工作压力、工作温度、介质特性及其他相关参数。
3.应用举例
(1)法兰堵漏的施工方法
①固定夹具法:通过试用,发现其使用范围广、成功率高,温度可达800℃,压力达到32MPa。如葡北站换热器进口法兰夹具,见图2。
②钢带捆扎法:适用于小于2MPa的系统压力下的封堵(钢带厚1.5~1.75mm,材质:1Cr18Ni9Ti)。如丘东导热炉油储罐堵头夹具,见图3。
③特殊法兰法:适应于榫槽面、凹凸面法兰。如丘东导热油炉回油法兰夹具,见图4。
④局部夹具法:适应于大直径法兰泄漏(法兰的1/4大)。如甲醇厂蒸汽转换炉封头夹具,见图5。
(2)封堵管道泄漏的方法
①固定夹具法:适用于直管、弯头、三通。如神泉导热炉主管线三通夹具,见图6。
②钢带夹堵法:适用于水、气、工艺管道。如丘东集气站直管夹具,见图7。
③阀门、填料函的封堵:用料少,关键在于选择钻孔部位,见图8。
二、应用效果
3年来,应用不停车带压堵漏技术共实施堵漏215处。该技术在油田中的应用有效消除了易燃易爆介质的泄漏,防止了火灾和爆炸事故的发生,大大减少了因非计划停车事故所造成的经济损失。
该技术和停车除漏方法相比,产生的经济效益非常可观,以吐哈油田丘东为例,每天生产液化气350t、轻质油110t。若停产1天,则直接经济损失为91.5万元。若该轻烃装置有一处法兰或闸门等产生泄漏需要封堵,用常规堵漏方法要用近1天以上时间,而采用不停车注剂式带压密封堵漏技术,其投入费用只需1万元。
[1]胡忆沩.注剂式带压密封技术 [M].机械工业出版社,1998.
[2]王金蓉.不停车带压密封技术.天津市翔悦密封材料有限公司,2000.