[实用新型]一种长下坡输气管道清管冲击减缓系统

说明书

本实用新型公开了一种长下坡输气管道清管冲击减缓系统，包括清管器降速系统、低点缓冲系统和管道减震稳定系统；所述清管器降速系统包括设置于长下坡段、采用厚壁管道和常规管道交替焊接构成的管道系统；所述低点缓冲系统包括设置于长下坡管道末端的大曲率半径、预制外锚固环的弯管；所述管道减震稳定系统包括沿长下坡管道设置的橡胶缓冲层和分段锚固点；所述清管器降速系统与上游输气管道焊接连接；所述清管器降速系统末端与所述低点缓冲系统连接，所述低点缓冲系统与下游输气管道焊接连接；所述管道减震稳定系统沿所述清管器降速系统设置。本实用新型能缓解清管器对管道末端的冲击；同时实现弯管冲击缓解和长下坡管道增稳的目的。

技术领域

本实用新型涉及一种长下坡输气管道清管冲击减缓系统。

背景技术

随着油气开发快速发展，高温、高压气田日益扩张，大口径、高压力、高温差管道逐年增多，这类管道正常运行工况下的管道应力值处于较高的水平。清管是输气管道管道完整性管理的必要操作，对管道内部腐蚀控制、内壁检测和输送效率提升具有重要的作用。在清管过程中，受清管球(或清管器)运动和冲击影响，管道的局部应力水平将一定程度增加，主要体现在弯管、露空管件和设备上。大落差管道在输气管道管网中较为常见，分为爬坡和下坡管道两类。对于长下坡输气管道，由于所输介质具有较强的压缩性，因此清管器在此段管道中呈现出加速下落的特性。鉴于清管器自重较大(尤其对于大口径输气管道)，在长下坡管道末端处受弯管壁厚台阶和弯管转向的作用，会出现较大的碰撞和转向冲击，这对清管器本体、下坡管道、附属山体和水平管道等均可能造成强度、稳定性和在位性等多方面的影响。

目前，针对油气管道清管应力问题的研究，仅有少量文献进行报道，研究侧重于清管球(或清管器)对弯管冲击荷载分析和管道整体应力分析。由于清管器存在过盈量，且其自身质量较大，因此在天然气管道内运行时，不可避免会在进入弯管和弯管转向中产生附加荷载：在进入弯管前，由于弯管母管壁厚大于直管，因此必然存在管道内壁壁厚台阶，对清管器运行产生一定阻碍，清管器外侧部件与台阶撞击后，会产生一定附加应力，具体数值与清管器运行速度和清管器质量相关；在弯管内转向时，受曲率半径、清管器尺寸和清管器运行速度影响，在向心力的作用下，产生附加冲击荷载。这些荷载对高压管道产生附加应力，提升管道应力水平。尤其对于一些特殊管道位置，这种影响更加显著：在大落差管道的底部弯管处，受清管器进入弯管前加速影响，此处清管器冲击非常严重；若大落差管道末端相邻设置了输气站场，则清管器以较快的速度进入出地露空弯管处，此时土壤约束消失，冲击效果明显放大，且产生的弯矩对站内安装的绝缘接头及其他法兰连接影响较大。由此可见，有效控制清管器运行参数，对减缓油气管道清管冲击具有重要意义。然而，目前鲜有针对气田集输管道弯管冲击荷载控制方法和具体做法的报道，应进一步提出克服方案，以提高高压气田集输管道的安全水平。

发明内容

为了克服现有技术的缺点，本实用新型提供了一种长下坡输气管道清管冲击减缓系统，基于输气管道清管过程中，清管器运行规律和管道所受冲击的基本原理，综合考虑保障清管过程中管道本体和附属管件的应力水平，从主动控制清管器运行速度的角度出发，借助调整通道过盈量、增大弯管曲率半径和增强沿途管道约束等手段，对长下坡输气管道进行清管过程应力控制，同时实施应力/应变检测，以降低管道运行风险，进一步实现安全操作。

本实用新型所采用的技术方案是：一种长下坡输气管道清管冲击减缓系统，包括清管器降速系统、低点缓冲系统和管道减震稳定系统；所述清管器降速系统包括设置于长下坡段、采用厚壁管道和常规管道交替焊接构成的管道系统；所述低点缓冲系统包括设置于长下坡管道末端的大曲率半径、预制外锚固环的弯管；所述管道减震稳定系统包括沿长下坡管道设置的橡胶缓冲层和分段锚固点；所述清管器降速系统与上游输气管道焊接连接；所述清管器降速系统末端与所述低点缓冲系统连接，所述低点缓冲系统与下游输气管道焊接连接；所述管道减震稳定系统沿所述清管器降速系统设置。