Состав для перекрытия полости газо-и нефтепродуктопроводов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 47 АЗ 3)5 ПАТЕНТУ посо бы оводов. И ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР)(71) Сургутское производственное объединение "Сургутгазпром"(56) Ращепкин К. Е, Современные с перекрытия магистральных трубопр М,: ВНИИОЭНГ, 1976, с. 12-75.Авторское свидетельство СССР В 339716, кл, Р 16 3 55/16, 1982.Авторское свидетельство СССР М. 979784, кл. Р 1655/16, 1982. Изобретение относится к химии полимеров ид технологии трубопроводного транспорта жидкостей и газов и может быть испол ьзовано для герметичного перекрытия рабочей полости магистральных трубопроводов и технологических коммуникаций при ликвидации аварийных повреждений и сварочных работах,Цель изобретения состояла в разработке пенополимерного состава для повышения временной герметичности перекрытия полости магистральных трубопроводов большого диаметра, позволяющего ускоренно и безопасно проводить сварочные работы, устранять аварийные порывы или трещины стенки трубопровода в полевых условиях трассы пересеченного профиля, а также предупреждать закупорки технологической обвязки при закачке состава.Согласно изобретению поставленная цель достигается путем заполнения участка трубопровода смесью следующих поверхностно-активных (ПАВ) и полимерных ве 21 В 43." С 08 К 13/02//(С13/02 3;30,5 09, 5:42)(54) СОСТАВ ДЛЯ ПЕРЕКРЫТИЯ ПОЛОСТИ ГАЗО-И НЕФТЕПРОДУКТОПРОВОДОВ (57) Использование: для герметичного перекрытия рабочей полости магистральных трубопроводов и технологических коммуникаций при ликвидации аварийных повреждений и сварочных работах, Сущность изобретения: состав содержит следующие компоненты, мас. ч.: полиакриламид 0,2-3,5; сульфонол - смесь алкилбензолсульфонатов 0,02 - 1,0; акриловая кислота 18,0-50,0; кальцинированная сода 0,15-1,0; надсернокислый калий 0,05 - 0,25, вода - остальное, 2 табл. ществ(ПВ), инициаторов и активаторов полимеризации в виде водных растворов. при массовых концентрациях ингредиентов, мас.,4 (см. табл. 1).Изменением содержания ингредиентови температуры состава можно регуировэть скорость протекания реакции в пределах 2 - 20 ч и изменять физико-механические герметизирующие свойства состава.Увеличение содержания пенообразователя уменьшает плотность получаемого состава для перекрытия трубопровода с 1015 до 970 кг/м и обеспечивает удовлетворительную сма",иваемость внутренней поверх ности трубопровода и чезначительное растекание состава вдоль стенки. Повышение содержания ПАВ в:.ше 1-2 , Уньшает прочностьоднод, о.ть сцепляемость с мет; ллом получаем го материала для пеоекрь тия трубопраода (сч. табл,).При по;шенинонцентрации пазла,- риламида .-,о 3и ахри совой кис .гыс 19 до 25-50% увеличивается эластичность,прочность и адгезия состава, а также обеспечивается получение герметичного перекрытия трубопровода во всех случаях.Дальнейшее повышение их содержания 5в составе ограничено ростом материальныхзатрат, При уменьшении содержания в составе менее 1% ПАА, до 18% АК образуетсяочистной состав с меньшей адгезией к стенке трубопровода, который выдерживает невысокое давление до 0,2 кг/см ) и легкосдвигается жидкостным потом при возобновлении перекачки при 0,5-0,6 кг/см .2Увеличение количества инициатора(ИН 4)232 Ов) с 0,01 до 0,12% сокращает время полимеризации состава с 2-3 ч до 10-12мин при температуре 60 - 80 С позволяетуменьшить степень нагрева, этот реагентнеобходим для получения эластичного герметичного перекрытия трубопроводаУвеличение содержания в составе кальцинированной воды в пределах 0,1-1 повышает вязкость и когезию продуктовсополимеризации, обеспечивает смачиваемость составом стенок трубопровода, предупреждает значительное растеканиесостава и подготавливает получение равномерного перекрытия трубопровода, как заполненного так и освобожденного отнефтепродукта. Дальнейшее повышение содержания соды или ее передозировка невлияет ча качество перекрытия, так как соданейтрализуется акриловой кислотой,Схема реакции, происходящей в составе при перекрытии трубопровода:СН+СООН7 сн -сн-сй,-сн2СО СО1КН 45Оа Образующиеся натриевые соли акриловой кислоты сополимеризуются и повышают адгезию состава,В полевых условиях трассы трубопроводов при температурах 5-15 С реакция протекает в ечение соответственно 5 и 1 суток, а при выполнении нагрева состава до 60- 90 С в течение 20 - 30 минут, Реакция образования эластичной наиболее прочной пенополимерной пробки начинается после достижения 70 - 80 С и последующего 10 - 15 минут нагрева и заканчивается в течение 45 - 50 минут, Поэтому в течение названного периода состава необходимо ускоренно подать в трубопровод.П р и м е р 1, Практическое использование состава 2 на средние пределы содержания компонентов,Товарный полиакриламид смешивают с водой до содержания 15%, акриловой кислотой 20%, содой 2%, 0,5% пенообразователя - (сульфонола) инициатором надсернокислым калием) в центробежном насосе в течение 35-55 мин до образования однородного пенообразованного вязкого водного раствора, Процесс растворения ингредиентов ускоряется при одновременном нагревесостава до температур 70-85 С в течение 15 - 30 мин. Подогрев состава с 35- 40 до 70 - 90 С или применение горячей воды ускоряет формирование материала для герметичного перекрытия трубопроводов с 20 - ЗО до 2 - 1 ч, При этом при выполнении нагрева время междУ подачей инициатора после нагрева и последующей закачкой в трубопровод должно составлять не более 4 - 5 мин. Указанные ингредиенты можно смешать заранее (за 1 - 120 ч), а нагрев и добавку инициатора осуществлять непосредственно перед закачкой в поврежденный аварией участок трубопровода,Состав 2 содержит, мас,%: сульфанол 0,5; ПАА 1,5, АК 20; сода 0,2, инициатор 0,02; вода 77 - 78, В случае полного или частичного опорожнения нефтепродукта от нефтепродуктов, в трубопроводе вырезают окна и устанавливают ограничители растекания цилиндрической формы толщиной 8 - 10 см из предлагаемого состава, заранее заполимеризованного, что ускоряет протекание реакции и обеспечивает получение герметического перекрытия во всех случаях путем заполнения ограниченного объема горячим составом. При наличии порыва и трещины на участке трубопровода, заполненном нефтепродуктом ведут закачку горячего высоко- вязкого (50 - 500 Пз) пенообразного состава на большой скорости насосным агрегатом ЦР - 320 или насосом РЗ-ЗОО,В случае перекрытия опорожненного трубопровода, состав подают с двух сторон зоны порыва трубопровода. При наличии большого количества приготовленного состава, насосным агрегатом заполняют весь участок микрорельефа трассы подвергнутого аварийному порыву в объеме 80-600 диаметров трубопровода, Негорючесть и нетоксичность состава обеспечивает без 1836547опасное проведение сварочных работ по замене поврежденного участка трубы.После окончания сварочных работ, полученное временное перекрытие трубопровода на основе данного состава легко сдвигается при включении трубопровода в эксплуатацию под избыточным давлением 10 - 12 кг/см, либо может быть размыто2обычной водой.Сравнительные испытания прототипного состава 1 показало (таблица) недостаточную герметичность (0,01 мПа), невозможность перекрытия рельефных участков трубопроводов в связи с частым образованием закупорок линий и тракта закачки. 5 10 15 20 25 30 35 40 50 55 П р и м е р 2. Получение состава 3 при оптимальных количествах каждого компонента, обеспечивающего технологическую подачу в поврежденные трубопроводы любой геометрии,В одной емкости, обвязанной циркуляционным насосом 4 К, вначале растворяют в воде технический полимер ПАА до концентрации 2.0 мас,%, подкисляют акриловой кислотой в количестве 40 мас.% и добавляют 0,7% сульфонола. 0,4% соды и 0,04% надсернокислого калия, считая на основные вещества: состав выдерживают 1 - 2 ч при температуре соответственно 75 и 65 С на его начало гелеобразования до вязкости свыше 10 Па с и загружают (закачивают) в трубопровод согласно приему по примеру 4 или 1. Равновесное смешение и нагрев при данном оптимальном содержании компонентов состава предупреждает выпадение в осадок и растекание состава,.В тех же условиях все известные составы и способы, включая прототип, неполностью перекрывали трубную полость или при сварке нарушалась целостность перекрытия.П р и м е р 3. Использование и приготовление состава 4 при концентрациях компонентов выше верхнего предела интервалов.Данный состав 4 предназначен для перекрытия поврежденных трубопроводов большого диаметра в пределах 729 - 1420 мм, а также для удаления газовых, воздушных и конденсатных скоплений вместе с механическими примесями трубопроводов переменного сечения, изменяющегося более, чем в двараза. Такой состав содержит 2,2% ПАА, 0,8 мульфонола, 50% АК, 0,9% соды, 0,05% инициатора, воды 45%. Получение такого состава осуществляют путем заливкитехнического ПАА водой до равновесного набухания, последующего перемешивания циркуляцией центробежным насосом с образованием текущего водного раствора вязкостью свыше 0,1 Па с в зависимости от минерилизации воды. Затем последовательно прибавляют все составные компоненты. Соста. подогревают водяными парами до 65-85 С. Подключают трубную обвяэку к месту овреждения, заливаю инициатор пол меризации и на большой скорости эакачивают по обе стороны от места сварочных работ, В аналогичных условиях состав-прототип профильтровал газ, Замеряя концентрацию паров или газов, в зонесварки и убедившись в безопасности работ, выполняют все монтажные опеоации.П р и м е р 4. Состав при концентрацк,ях компонентов, ниже нижних значений.Приготавливают состав 0,9% ПАА, 16%АК, 0,1% сульфонола, 0,1 соды, 0,0008%инициатора и 92,8 воды, Состав во всех случаях сохраняет текучесть. растекается и формирует перекрытие на трубах диаметром 10 - 279 мм, выдерживая 0,2 атм.В суровых зимних и межсезонных условиях во всех случаях рекомендуется производить кратковременный нагрев состава до температуры 60-95 С в течение 15-20 мини по истечении не более 45 - 50 мин следует закачать в трубопровод на участке аварийного порыва трубопровода, При использовании нижнего пределаоптимальных значений концентраций компонентов для герметичного перекрытия трубопровода необходимо произвести кратковременный нагрев до 65-80 С. Присодержании ингредиентов ниже крайнего значения концентрации, реакция образования герметика не идет и образуется моющийсостав для тонкой очистки то;бопровода от пристенных осадков различного типа, позтому имеет полезное самостоятельное применение. Следует отметить, что состав при содержании 3 - 17% АК часто подвергается расслоению, поэтому в данномнтервалеАК он не пригоден. Экспериментальные данные испытаний пенополимерного состава для перекрытия трубопровода.Полученные данные физико-механических и стендовых испытаний, предлагаемого состава на трубопроводах диаметра 113 - 279 мм при оптимальных значениях их ингредиентов показали удовлетворительные герметизирующие свойства при 2,2 атмдля состава 4. При этом образовавшаяся герметизирующая пробка была сдвинута при 3 атм и успешно прошла все местнык сбпротивления (косые повороть; и сужения) и условлена в приемном баке,Продукты взаимодействия перемещаются под давлением 3 - 6 УПа в количес весоответственно в объеме 30 - 55 диаметров трубопровода вследствие снижения вязкости и разрушения связей в пристенной области и проявлении нормальных напряжений подобно поршню, герметично перекрывая его полость, несдвигаемый при избыточном давлении в пределах 0,001- 0,65 МПа и легко перемещающийся как одно целое при большем давлении.Данные примеров 3 и 4 стендовых и трассовых испытаний предложенного состава для перекрытия сечения трубопровода диаметрами 729 - 1220 мм показали возможность круглогодичного применения состава 4 (см. табл.) с целью сокращения потерь продукта и уменьшения времени ликвидации аварийных порывов подземных магистралей.Жизнеспособность состава обеспечивается невозможностью протекания реакции сополимеризации до застывания при обычных температурах воздуха от (-45) до (20-25 С). Беэ нагрева состав незначитепьно густеет, сохраняет текучесть в течение ряда лет и легко перекачивается насосами основных типов (ЗК,4 Ф, 5 Д и т, д,), Механическая смесь исходных компонентов состава при низких температурах не твердеет и не густеет и без нагрева сохраняется текучесть, Только после нагрева до 65 - 85 С постепенно в течение 15-20 мин превращается в эластичный герметик, перемещающийся в потоке подобно поршню, как одно целое при избыточном расчетном давлении 1-7 МПа, при его объеме соответственно 9 - 60 диаметров трубопровода.В тех же условиях практическое использование известного пенополиуретанового Пенообразователь сульфонол ВП- полиакриламид ( ПАА) Активатор- акриловая кислота ( АК)Преобразователь - кальцинированная сода Инициатор надсернокислыйкалийВода состава - прототипа неполным сечением перекрывало трубу диаметром 1020 мм, приводило к образованию местного сопротивления, которое не удалось ликви дировать потоком при возобновлении перекачки (состав по Пат, США М 3879315).Данный состав может быть использован для выноса скоплений воды, газа и механических примесей из потоков любого сечения, 10 а также для подвижного разделения различных потоков, параллельного выноса потерянных, застрявших строительных и монтажных деталей и устранения дополнительных потерь давления, обусловленных 15 такими скоплениями. Ф о р мул а изобретения Состав для перекрытия полости газо-инефтепродуктопроводов, содержащий полиак-20 рипамиди воду, отл ича ю щи йся тел,что,сцелью достижения герметичности перекрытия полости трубопровода большого диаметра, проложенного по пересеченному профилю, и предупреждения закупорки тех нологической обвяэки при закачке состава вповрежденный участок трубопровода, состав дополнительно содержит акриловую кислоту, сульфанол - смесь алкилбенэолсульфонатов, надсернокислый калий и капь цинированную соду при следующемсоотношении компонентов, мас, ч,:Попиакриламид 0,2-3,5 Акриловаякислота 18,0-50; Супьфоноп-смесь алкилбен 35 золсульфонатов 0,02-1,0.Надсернокислыйкалий 0,05-0,25; Кальцинированная сода 0,15-1,0; Вода Остальное,Оптимальные значения составовкг/см см /с 760-860 106-10 в 815-965 105 106 Плотность Кинематическая связь Предельное статическое напряжение сдвига Предельное динамическое напряжение сдвига Агдезивное давление Прочность на разрыв Деформация разрыва(схватывания) Статистического растворения в воде хранения растворения в насосе Герметичность состава объемом для 2 Пд трубоповода =1 мПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 3014 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб,. 4/5