工業(yè)是經(jīng)濟發(fā)展的支柱,而石油是工業(yè)的血液。隨著國家工業(yè)、工程項目數(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,對石油和天然氣需求量越來越大。因管道傳輸要比其它運輸方式具有成本低、安全性高等優(yōu)點,管道傳輸成了國內(nèi)主要的運輸方式之一,對管道網(wǎng)絡(luò)安全管理和技術(shù)革新的要求越來越強烈。
目前,對現(xiàn)役油氣管道的維護維修技術(shù),主要是有帶壓開孔、帶壓封堵、帶壓切割及管內(nèi)高壓封堵技術(shù)。帶壓開孔封堵技術(shù)是指在密閉的狀態(tài)下,以機械冷切削方式在運行的管道上加工出圓形孔,通過管道兩端的圓形孔和閘板閥的配合進行封堵作業(yè),作業(yè)過程中需要機械冷切割機對封堵完管段或閥門段進行切割和更換。更換完畢后,依照先低壓和高壓的順序進行依次解開封堵,最后使用蒙板將三通封閉,完成封堵作業(yè)。
帶壓開孔技術(shù)則是當(dāng)在役管道需要加裝支線時,采用管道帶壓開孔機進行開孔施工,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孔技術(shù)。
總體上講,帶壓開孔與帶壓封堵技術(shù)均為利用機械冷切削方式實現(xiàn)對管道的一種開孔工程方式。
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)射端進入管道內(nèi)部,隨著運輸介質(zhì)的推動,到欲封堵管段時,實施封堵作業(yè)的技術(shù)。相比廣泛運用的帶壓開孔技術(shù),新型的管內(nèi)智能封堵技術(shù)有著非常明顯的優(yōu)勢。突破傳統(tǒng)封堵器的開孔作業(yè)模式,縮小了施工的規(guī)模,降低了封堵作業(yè)本身對管道的二次傷害。工藝簡單,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)域和市場前景。
管內(nèi)智能封堵系統(tǒng)由封堵機械機構(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。
通過低頻電磁信號的發(fā)射和接收,能夠控制在管道內(nèi)的封堵設(shè)備進行尾桿導(dǎo)向及內(nèi)脹封堵動作,通過設(shè)備自帶的流量計可以檢測本次封堵是否成功。其主要工作原理如下:
由清管器發(fā)球端進入管道,控制模塊及上位機置于被 封堵管產(chǎn) 方,通過無線通信的方式進行控制;此時管內(nèi)的封堵器運行至需要封堵的管段,管外設(shè)備發(fā)射指令,管內(nèi)設(shè)備通過調(diào)制解調(diào)后得到相應(yīng)的指令碼進行微型泵站啟動加壓、液壓缸動作、封堵的三級加壓等。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,目前國內(nèi)用于輸送石油天然氣的管道鋪設(shè)長度逐年增加,對于油氣輸送管道的維護維修需求量越來越大。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。為了實現(xiàn)管道內(nèi)工作環(huán)境的無線通信控制要求,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,通過濾波、放大、解調(diào)得到相應(yīng)的碼元,實際上筆者認為就是利用一種低頻的載波形式,并且完成調(diào)制解調(diào)的過程。從而根據(jù)碼元判斷所需要進行的各項操作。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,完成對管內(nèi)智能封堵器的控制,保理論上封堵作業(yè)順利進行。