[发明专利]支撑位于地沟中的管道的方法

说明书

发明领域

本发明涉及管道技术，特别是沿着其长度埋在地沟中的管道方面的技术。

发明背景

管道用来长距离输送流体，典型地如石油、天然气和其它石油产品。现有安装新管道的技术将管道放到地沟中，铺在支撑台阶的上部，这些支撑台阶沿着沟底长度间隔分布。接着分两个阶段回填包括新铺管道的地沟。将一层均匀的、不含石块的底土填入到地沟中，这层底土流向管道周围和在间隔的支撑台阶之间的管道下方，充满管道侧面和沟壁之间的空隙区域，淹没管道直至管道上方一个指定高度。在现有技术中，这个过程称为“管道填充”或“填充”。第二步回填阶段是接着利用之前挖地沟时挖掘出的剩余土石来完成地沟的回填。回填完成后，将进行静压试验。在一段时间内，通常为24小时，将管道充满水，并置于高压下，在此阶段内进行压力监控和管道截面测试，以查出渗漏。

管道安装完毕并进行了静压试验后，需要进行一个附加测试。将一些称为“磁粉探伤”的装置送入管道中。在这个过程中，将发现和确认出管道损伤。在管道投入使用前，所有存在凹痕、凸起和大多数“不圆”的部分必须被挖掘出来加以修复。这种修复工作非常昂贵并耗费时间。

那些支撑台阶在回填和管道使用期间将管道保持在沟底上方。因为沟底上的石块可能压凹管道或损伤管道外表面的保护层，所以非常重要的是，在使用和安装期间，管道不能够与沟底接触。通常，支撑台阶为一些沙袋。这些沙袋能够堆积到任意需要的高度。另外一种受欢迎的台阶材料是一些高密度泡沫塑料块。这些塑料块很坚固，足以支撑管道且不会倒塌。授予Ball的美国专利No.4,068,488采用了可充气支撑垫，在回填过程中临时支撑管道。在回填过程中，随着回填材料接近支撑垫，这些支撑垫将被移走。该专利要求将一种颗粒状的基座/填充材料强制地注入到管道下方达到完全压实。在移走临时支撑垫之前，该基座被完全压实，这一基座将在与支撑垫相同的管道位置支撑管道。授予Cour的美国专利No.4,488,836和No.4,806,049采用的是水袋，用于在洋底或一些不稳固的地沟中安装管道。其目的是在安装管道前保证沟壁不会倒塌。接着将管道放置在充满地沟的受压水囊的上部。然后将水囊中的水放出，使得管道下落到未填充的沟底，同时随着管道的降低，那些不稳定的沟壁将向内塌陷到管道的上部。所有三个专利都提到了将管道放到一个或一些被填充的袋子上，再排出袋子里的填充物，使得填充物或沟底物质来支撑管道。每个袋子都有一个开启的阀门允许排出填充物。这些充气和充水袋子相对那些沙袋和那些泡沫塑料块而言更为昂贵。因而，它们很少被使用。

为确保那些管道支撑台阶发挥支撑位于沟底上部的管道以便于操纵管道的功能，对本领域的一个技术人员来说显而易见的是，这些台阶必须构造得足够坚固，分布间隔足够接近，使得这些台阶能够足以支撑比实际管道本身更多的重量。将这些支撑台阶沿着沟底放置后，它们将承受管道本身、填充材料和管道内部流体的累计载荷。

图1展示了现有技术中在回填之前的一种典型的管道安装，管道12由以定距离间隔的一些台阶13支撑，这些台阶13放置在一个地沟14的底部上。为了便于阐述，设想一个外径为36英寸、壁厚为0.500英寸的钢管，它的那些支撑台阶沿着沟底间隔15英尺分布，如图1所示。当管道放置在那些间隔分布的支撑台阶上时，假定每个台阶承担的重量相等，则每个支撑台阶将承受2,860磅的载荷。回填地沟时，那些支撑台阶将承受管道本身重量之外的额外载荷。在本例子中，我们估计回填过程中额外载荷近似为管道重量的1/2。采用这种近似值，如果再次假定每个台阶承担相等重量的话，则每个支撑台阶现在将承受4,290磅的载荷。地沟回填完毕后，接着向管道中注水并进行静压试验。在本例中，再次假定台阶重量均匀分布，每个支撑台阶将承受额外的6,250磅的载荷，总载荷重量大约为10,540磅。