帶壓封堵技術(shù)展望-管內(nèi)智能封堵器的原理

工業(yè)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱，而石油是工業(yè)的血液。隨著國(guó)家工業(yè)、工程項(xiàng)目數(shù)量的逐年增加，石油和天然氣的需求也一直呈現(xiàn)上升態(tài)勢(shì)，對(duì)石油和天然氣需求量越來(lái)越大。因管道傳輸要比其它運(yùn)輸方式具有成本低、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，管道傳輸成了國(guó)內(nèi)主要的運(yùn)輸方式之一，對(duì)管道網(wǎng)絡(luò)安全管理和技術(shù)革新的要求越來(lái)越強(qiáng)烈。

目前，對(duì)現(xiàn)役油氣管道的維護(hù)維修技術(shù)，主要是有帶壓開(kāi)孔、帶壓封堵、帶壓切割及管內(nèi)高壓封堵技術(shù)。帶壓開(kāi)孔封堵技術(shù)是指在密閉的狀態(tài)下，以機(jī)械冷切削方式在運(yùn)行的管道上加工出圓形孔，通過(guò)管道兩端的圓形孔和閘板閥的配合進(jìn)行封堵作業(yè)，作業(yè)過(guò)程中需要機(jī)械冷切割機(jī)對(duì)封堵完管段或閥門段進(jìn)行切割和更換。更換完畢后，依照先低壓和高壓的順序進(jìn)行依次解開(kāi)封堵，最后使用蒙板將三通封閉，完成封堵作業(yè)。

帶壓開(kāi)孔技術(shù)則是當(dāng)在役管道需要加裝支線時(shí)，采用管道帶壓開(kāi)孔機(jī)進(jìn)行開(kāi)孔施工，閥門及三通共同配合，做到在不影響管線的正常輸送的條件下新增支線的一種開(kāi)孔技術(shù)。

總體上講，帶壓開(kāi)孔與帶壓封堵技術(shù)均為利用機(jī)械冷切削方式實(shí)現(xiàn)對(duì)管道的一種開(kāi)孔工程方式。

而管內(nèi)高壓封堵技術(shù)則是一種新型的封堵技術(shù)。封堵器從清管器發(fā)射端進(jìn)入管道內(nèi)部，隨著運(yùn)輸介質(zhì)的推動(dòng)，到欲封堵管段時(shí)，實(shí)施封堵作業(yè)的技術(shù)。相比廣泛運(yùn)用的帶壓開(kāi)孔技術(shù)，新型的管內(nèi)智能封堵技術(shù)有著非常明顯的優(yōu)勢(shì)。突破傳統(tǒng)封堵器的開(kāi)孔作業(yè)模式，縮小了施工的規(guī)模，降低了封堵作業(yè)本身對(duì)管道的二次傷害。工藝簡(jiǎn)單，損小減小，并且拓展了其在不受地質(zhì)條件影響的應(yīng)用領(lǐng)域和市場(chǎng)前景。

管內(nèi)智能封堵系統(tǒng)由封堵機(jī)械機(jī)構(gòu)、應(yīng)急處理系統(tǒng)、通信與控制系統(tǒng)、微型液壓系統(tǒng)構(gòu)成。

通過(guò)低頻電磁信號(hào)的發(fā)射和接收，能夠控制在管道內(nèi)的封堵設(shè)備進(jìn)行尾桿導(dǎo)向及內(nèi)脹封堵動(dòng)作，通過(guò)設(shè)備自帶的流量計(jì)可以檢測(cè)本次封堵是否成功。其主要工作原理如下：

由清管器發(fā)球端進(jìn)入管道，控制模塊及上位機(jī)置于被 封堵管產(chǎn) 方，通過(guò)無(wú)線通信的方式進(jìn)行控制；此時(shí)管內(nèi)的封堵器運(yùn)行至需要封堵的管段，管外設(shè)備發(fā)射指令，管內(nèi)設(shè)備通過(guò)調(diào)制解調(diào)后得到相應(yīng)的指令碼進(jìn)行微型泵站啟動(dòng)加壓、液壓缸動(dòng)作、封堵的三級(jí)加壓等。而管道內(nèi)設(shè)備要相應(yīng)地反饋微型泵站狀態(tài)，液壓缸展開(kāi)狀態(tài)，封堵加壓狀態(tài)以及封堵流量變化等數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)將決定是否進(jìn)行下一步的閥門及管段更換和管道切割等施工作業(yè)。

總之，目前國(guó)內(nèi)用于輸送石油天然氣的管道鋪設(shè)長(zhǎng)度逐年增加，對(duì)于油氣輸送管道的維護(hù)維修需求量越來(lái)越大。管內(nèi)智能封堵技術(shù)相比傳統(tǒng)的封堵技術(shù)，在工程量，成本上擁有明顯的優(yōu)勢(shì)。為了實(shí)現(xiàn)管道內(nèi)工作環(huán)境的無(wú)線通信控制要求，在管內(nèi)智能封堵器中，通信與控制系統(tǒng)是核心技術(shù)。

它是采用一種基于低頻電磁波的雙向通信方法，地面控制單位發(fā)射帶有碼元信息的低頻電磁波，管內(nèi)作業(yè)單元接收到此電磁波，通過(guò)濾波、放大、解調(diào)得到相應(yīng)的碼元，實(shí)際上筆者認(rèn)為就是利用一種低頻的載波形式，并且完成調(diào)制解調(diào)的過(guò)程。從而根據(jù)碼元判斷所需要進(jìn)行的各項(xiàng)操作。并在作業(yè)的不同階段發(fā)送代表工作狀態(tài)的電磁波到地面控制單元。

通過(guò)建立穩(wěn)定的雙向通信通道，完成地面控制器與管內(nèi)作業(yè)單元的同步工作，完成對(duì)管內(nèi)智能封堵器的控制，保理論上封堵作業(yè)順利進(jìn)行。