管道封堵水凝胶设计及特性仿真
发布时间：2021-02-27 06:15
常期高负荷和恶劣的使用环境致使长距离油气管道输送管道发生泄漏与爆炸等重大安全事故。管道封堵技术是解决管道更换与维修的核心技术,传统的机械封堵技术配套设备繁重,工序复杂,难以快速完成恶劣工况环境下管道封堵。基于高分子材料的高强度、可降解且合成可控性等特点,提出采用水凝胶进行管道封堵的方式。然而,高分子聚合反应过程复杂,受反应单体种类,反应条件等多种不确定因素的影响。试验研究过程耗时长,可控性差。为了缩短试验周期,降低试验成本,本文采用MC分子模拟方法对聚合过程进行研究,为封堵水凝胶的设计提供理论基础并通过模拟结果进一步指导试验的设计。在643立方格中,建立了聚合反应模型,进行了聚合反应过程的MC模拟。结果表明在该聚合反应模型下,链段长度分布、链段分子数量、链段平均长度以及数均聚合度的模拟结果与经典Flory缩聚理论具有较高的吻合度。当聚合单体反应活性相似时,通过改变聚合单体的投料比,模拟结果也与理论结果吻合度较高,说明了模拟过程模型符合二级反应理论特征,进一步验证了聚合反应模型的正确性。针对试验单体选型、投料比及温度的试验参数设计问题,通过聚合反应模型,模拟了等投料比情况下,不同单体活性...
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
管道事故实拍图
（a）天然气管道 （b）石油管道图 1.1 管道事故实拍图通常在更换故障阀门、增加歧路管等日常维护与应急抢修中，管道封堵技术一直处于心地位，同样也是热点难点问题[7－9]。现今按封堵形式可分为以下两类：1）机械封堵，它是指通过专用的机械设备以及开口技术对事故管道进行安全可靠性封堵。在我国，机械封堵应用最为广泛，通常机械封堵主要包括囊式封堵、盘式封堵、悬封堵和智能封堵等[10－12]，如图 1.2 所示。
图 1.3 化学封堵示意图化学反应膨胀快速封堵技术的整个施工过程可以分为封堵阶段、切断移除阶段、新管换阶段和解堵启输阶段等四个阶段。1）封堵阶段：首先确定需要维修更换的管道段，在待更换管道段两侧采用停输或不开孔设备进行开孔、安装注入接口组件；在待更换管道开孔安装放空阀、抽油阀，以便堵过程中排出封堵段内油气；在管道的高压侧接入螺旋注浆泵、进料器等化学封堵剂注备；将配制好的经过预交联反应的化学反应堵剂注入左侧封堵段，化学封堵剂在注入管逐渐凝固堆积，经过一定时间反应后，封堵剂体积逐渐膨胀，在封堵管道段形成高强弹性、并与管道内壁紧密结合挤压的密封封堵段，实现管道左侧的封堵；采用同样的过右封堵段形成可靠封堵；打开放空阀，连接抽油阀排出封堵段内介质。2）切断移除阶段：进行切断操作，从左右封堵注入口外侧一定距离切断管道；连同封堵剂注入组件、放空阀、抽油阀以及旧管道从施工管线上移除。旧管道切断移除后的状态如图 1.4 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]油气管道运行维护技术研究进展及展望[J]. 李莉,张玉志,张斌,田望,王乐乐. 油气储运. 2017(03)
[2]高强度多孔聚乙烯醇水凝胶的制备[J]. 周学华,刘克硕,叶海木,周琼. 合成材料老化与应用. 2016(04)
[3]基于动态建构化学的自愈合水凝胶及其在生物医学领域的应用展望[J]. 叶碧华,孟璐,李立华,李娜,李志文,李日旺,蔡正伟,周长忍. 高分子学报. 2016(02)
[4]酸和醇改性可降解PET的合成表征和对比[J]. 姚雅文,兰建武,石坤,黄夏,贺雯. 工程塑料应用. 2015(07)
[5]生物降解塑料聚丁二酸丁二酯的改性研究进展[J]. 高兆营,江南,刘慧芳,王战勇,姜虎生. 工程塑料应用. 2015(05)
[6]高强度/pH敏感性氧化石墨烯纳米复合双网络水凝胶的制备[J]. 李明会,王平华,刘春华,唐龙祥,李亚平,丁佩. 高分子材料科学与工程. 2014(11)
[7]油气管道维抢修方法及技术进展[J]. 张仕民,梅旭涛,王国超,李亨涛,王宏生. 油气储运. 2014(11)
[8]油气管道封堵抢修技术发展现状与展望[J]. 马明,赵弘,苏鑫,李琨. 石油机械. 2014(06)
[9]油气管道带压不停输折叠式封堵技术及设备的研究设计[J]. 葛汉林,姜芳,吴明. 机械设计与制造. 2014(04)
[10]浅析输油管道带压封堵技术在维修抢修中的应用[J]. 彭永成. 中国新技术新产品. 2013(23)
博士论文
[1]高分子水凝胶结构—性质关系的分子模拟研究[D]. 张奥开.东南大学 2016
[2]聚合反应及大单体凝胶化的动态蒙特卡罗模拟[D]. 吕文琦.复旦大学 2006
硕士论文
[1]高分子共缩聚过程的分子模拟研究[D]. 张怀哲.东华大学 2016
[2]预交联凝胶堵漏剂研制[D]. 张崇.中国石油大学 2010
[3]高分子合成与性能预测的计算机模拟[D]. 王吉星.河北工业大学 2004
本文编号：3053812
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
管道事故实拍图
（a）天然气管道 （b）石油管道图 1.1 管道事故实拍图通常在更换故障阀门、增加歧路管等日常维护与应急抢修中，管道封堵技术一直处于心地位，同样也是热点难点问题[7－9]。现今按封堵形式可分为以下两类：1）机械封堵，它是指通过专用的机械设备以及开口技术对事故管道进行安全可靠性封堵。在我国，机械封堵应用最为广泛，通常机械封堵主要包括囊式封堵、盘式封堵、悬封堵和智能封堵等[10－12]，如图 1.2 所示。
图 1.3 化学封堵示意图化学反应膨胀快速封堵技术的整个施工过程可以分为封堵阶段、切断移除阶段、新管换阶段和解堵启输阶段等四个阶段。1）封堵阶段：首先确定需要维修更换的管道段，在待更换管道段两侧采用停输或不开孔设备进行开孔、安装注入接口组件；在待更换管道开孔安装放空阀、抽油阀，以便堵过程中排出封堵段内油气；在管道的高压侧接入螺旋注浆泵、进料器等化学封堵剂注备；将配制好的经过预交联反应的化学反应堵剂注入左侧封堵段，化学封堵剂在注入管逐渐凝固堆积，经过一定时间反应后，封堵剂体积逐渐膨胀，在封堵管道段形成高强弹性、并与管道内壁紧密结合挤压的密封封堵段，实现管道左侧的封堵；采用同样的过右封堵段形成可靠封堵；打开放空阀，连接抽油阀排出封堵段内介质。2）切断移除阶段：进行切断操作，从左右封堵注入口外侧一定距离切断管道；连同封堵剂注入组件、放空阀、抽油阀以及旧管道从施工管线上移除。旧管道切断移除后的状态如图 1.4 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]油气管道运行维护技术研究进展及展望[J]. 李莉,张玉志,张斌,田望,王乐乐. 油气储运. 2017(03)
[2]高强度多孔聚乙烯醇水凝胶的制备[J]. 周学华,刘克硕,叶海木,周琼. 合成材料老化与应用. 2016(04)
[3]基于动态建构化学的自愈合水凝胶及其在生物医学领域的应用展望[J]. 叶碧华,孟璐,李立华,李娜,李志文,李日旺,蔡正伟,周长忍. 高分子学报. 2016(02)
[4]酸和醇改性可降解PET的合成表征和对比[J]. 姚雅文,兰建武,石坤,黄夏,贺雯. 工程塑料应用. 2015(07)
[5]生物降解塑料聚丁二酸丁二酯的改性研究进展[J]. 高兆营,江南,刘慧芳,王战勇,姜虎生. 工程塑料应用. 2015(05)
[6]高强度/pH敏感性氧化石墨烯纳米复合双网络水凝胶的制备[J]. 李明会,王平华,刘春华,唐龙祥,李亚平,丁佩. 高分子材料科学与工程. 2014(11)
[7]油气管道维抢修方法及技术进展[J]. 张仕民,梅旭涛,王国超,李亨涛,王宏生. 油气储运. 2014(11)
[8]油气管道封堵抢修技术发展现状与展望[J]. 马明,赵弘,苏鑫,李琨. 石油机械. 2014(06)
[9]油气管道带压不停输折叠式封堵技术及设备的研究设计[J]. 葛汉林,姜芳,吴明. 机械设计与制造. 2014(04)
[10]浅析输油管道带压封堵技术在维修抢修中的应用[J]. 彭永成. 中国新技术新产品. 2013(23)
博士论文
[1]高分子水凝胶结构—性质关系的分子模拟研究[D]. 张奥开.东南大学 2016
[2]聚合反应及大单体凝胶化的动态蒙特卡罗模拟[D]. 吕文琦.复旦大学 2006
硕士论文
[1]高分子共缩聚过程的分子模拟研究[D]. 张怀哲.东华大学 2016
[2]预交联凝胶堵漏剂研制[D]. 张崇.中国石油大学 2010
[3]高分子合成与性能预测的计算机模拟[D]. 王吉星.河北工业大学 2004
本文编号：3053812
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