波紋補償器內與輸送介質(如高溫熱水)接觸、補償工作鋼管膨脹移動的是金屬波紋管,金屬波紋管采用SUS316L不銹鋼。不銹鋼波紋管與兩側的固定端管和活動端管焊接,補償器通過固定端管和活動端管連接供熱管道。
在補償器鋼外筒的活動端板處設置柔性密封填料結構。由于工作鋼管內的介質是經過處理的氯離子含量符合要求的軟化水,不銹鋼波紋管內側受腐蝕的程度較小。不銹鋼波紋管開裂很大程度上是由于外側受到了高濃度氯離子水的侵蝕。密封結構的重要作用之一就在于阻擋外側水。
在補償器活動端管的移動部位包裹軟質絕熱材料—超細離心玻璃棉。離心玻璃棉在補償器的設計補償量下,不得影響活動端管及兩側聚氨酯保溫層的移動。離心玻璃棉外用中堿玻璃纖維無捻粗砂布包扎后,再用鋁箔反射布均勻纏繞。離心玻璃棉包裹層的外邊是柔性橡膠波紋管,柔性橡膠波紋管與補償器的聚乙烯外護管粘接。
在補償器的鋼外筒、固定端管、柔性密封填料結構外邊及活動端管外的離心玻璃棉右側做聚氨酯保溫層,這個聚氨酯保溫層須與熱網中預制直埋保溫管的聚氨酯保溫層同性能、同厚度。聚氨酯保溫層與補償器的端管邊沿有150~200mm的距離,以方便補償器與熱網管道連接時做接頭保溫。
補償器的聚氨酯保溫層外面是聚乙烯外護管,其性能與熱網中預制保溫管的聚乙烯管相同。補償器鋼外筒凸出部位的聚乙烯不規則連接按照CJ/T155-2001《高密度聚乙烯外護管聚氨酯硬質泡沫塑料預制直埋保溫管件》標準,采用熔融擠出焊,不使用熱收縮帶。
在柔性橡膠波紋管外覆蓋聚乙烯保護殼,避免橡膠波紋管受土壓迫。聚乙烯保護殼的兩邊有擋土環,殼上加環形筋板,左擋土環與上下聚乙烯管殼實施擠出焊死固定,右擋土環為活動端。
通過上述結構,補償器的活動部分與非活動部分結合成為一個有機的整體。當熱網管道受熱時,補償器的活動端管在柔性密封填料結構的密封下將向左滑動壓縮不銹鋼波紋管(活動端管相對于導流管向左移動)來吸收管道的膨脹量。由于活動端管與其上的聚氨酯保溫層為一體,也就帶動了聚氨酯保溫層及其上的聚乙烯外護管向左移,進而壓縮了離心玻璃棉和橡膠波紋管,聚氨酯上的聚乙烯外護管相對于右擋土環左移。當熱網管道降溫時,補償器活動端管做反向運動以補償管道的收縮量。在
波紋管補償器的整個吸收、補償管道熱膨脹過程中,其鋼外筒、固定端管、柔性密封填料結構及導流管等是固定不動的。由此可見,在補償器的工作中,不銹鋼波紋管及聚氨酯保溫層、離心玻璃棉始終是被密封的。
在波紋管堵漏施工過程中需要用到很多專用設備及工具,如果在地質鉆探中應用小口徑波紋管進行堵漏作業,必須研發相應的小口徑專用設備,如擴眼器、球形脹管器、滾子脹管器、磨鞋等都要進行進一步的優化設計,甚至有些工具需要重新進行設計。
波紋管施工過程中復雜事故的處理
波紋管堵漏技術尚屬起步階段,在施工作業過程中還會遇到一些復雜問題,需要進一步針對波紋管施工作業可能發生的事故進行深入研究,探索解決辦法。如:
(1)波紋管下井遇阻、卡,無法起下鉆時如何處理;
(2)對溶洞、空洞地層以及破碎坍塌井段進行施工時,鉆井液大量漏失可能遇到的復雜情況;
(3)地層縮徑波紋管受擠變形,或者發生剪切、拉伸變形導致鉆具無法下井如何解決。
結論與展望
(1)波紋管堵漏技術是最直接有效的堵漏方法之一,現場堵漏試驗成功表明我國己經基本掌握該項技術。
(2)地質巖心鉆探領域采用波紋管堵漏技術能夠降低鉆井工程風險和成本,具有較好的前景。
(3)波紋管堵漏技術目前尚不成熟,需要進一步開展系列化研究,在施工工藝以及復雜情況處理方面還需要大量的現場實踐和探索。
(4)
金屬補償器在補貼損壞套管、減少套管層次方面尚無成功案例,需要在這方面進一步開展理論及試驗研究。
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