способ герметизации трубопровода

Формула изобретения

1. Способ герметизации трубопровода, включающий подачу в поток перекачиваемой среды закупоривающего полимерного материала, отличающийся тем, что в качестве закупоривающего материала используют смесь изотактического полиметилметакрилата (ИПММА) и синдиотактического полиметилметакрилата (СПММА) или атактического полиметилметакрилата (АПММА) в полярных растворителях при следующем соотношении компонентов, мас.

ИПММА 1,5 2,1

СПММА для АПММА 2,9 3,6

Растворитель Остальное

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве полярного растворителя используют толуол, и/или диметилформамид, и/или ацетон.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов и может быть использовано при проведении ремонтно-профилактических работ на трубопроводах.

В настоящее время большое внимание уделяется созданию новых технологий временного перекрытия сечения магистральных нефтепроводов и нефтепродуктов для производства аварийно-восстановительных работ без их опорожнения, поскольку опорожнение трубопровода требует значительных затрат времени.

Время простоя трубопровода можно существенно сократить, а наносимый при авариях экологический ущерб значительно уменьшить, применяя полимерные композиции в качестве материалов для перекрытия сечения трубопровода.

Известен способ герметизации внутренней полости трубопровода с помощью герметизирующего устройства, в которое дополнительно вводят композицию пенополиуретана (авт.св. СССР N 1643852, F 16 L 55/10).

Недостатком способа является тепло- и газовыделение в процессе формирования тампона, а также необходимость удаления участка трубопровода для введения герметизирующего устройства, что ведет к простою трубопровода и потере перекачиваемого продукта.

Известен также способ герметизации нефтепровода путем ввода в него поочередно порциями водного раствора товарного поли акриламида, глины и сшивателя (авт.св. СССР N 979784, F 16 L 55/16).

Недостатком способа является использование воды в качестве растворителя полимерного материала, что при минусовых температурахтребует подогрева большого объема полимерной композиции до 50 80^oС для перевода раствора полиакриламида в студнеобразное состояние. Кроме того, с течением времени наблюдается синерезис, что сказывается на герметичности перекрытия сечения трубопровода.

Наиболее близким техническим решением является способ герметизации трубопровода путем ввода в него под давлением смеси изопренового каучука и порофора при 190 200^oС в течение 80 мин. Эластичный пенопластовый тампон, сечением 15 см и длиной 75 см выдерживает давление газом 0,2 кгс/см² (авт.св. СССР N 1702067, F 16 L 55/16).

Недостатками известного способа являются большая продолжительность процесса заполнения полости трубопровода, высокая температура образования эластичного тампона и низкое выдерживаемое им давление.

В основу изобретения положена задача создать способ герметизации трубопровода, повысить надежность перекрытия сечения, а также упростить способ герметизации за счет получения полимерного тампона без дополнительного подвода тепла.

Задача решается тем, что в качестве закупоривающего материала используют смесь изотактического полиметилметакрилата (ИПММА) и синдиотактического полиметилметакрилата (СПММА) или атактического полиметилметакрилата (АПССА) в полярном растворителе при следующем соотношении компонентов (мас.): ИПММА 1,5 2,1, СПММА или АПММА 2,9 3,6, растворитель остальные.

Благодаря предлагаемому способу обеспечивается получение герметичной полимерной композиции в течение 1 1,5 мин при температуре окружающей среды, выдерживающей избыточное давление 0,4 0,8 кгс/см².

Согласно заявляемому способу композиция содержит ИПММА в количестве 1,5-2,1 мас. и СПММА (или АПММА) в количестве 2,9 3,6 мас. при концентрации исходных растворов 0,04 0,05 г/см³.

В качестве органического растворителя композиция содержит полярные углеводороды, например, толуол и/или диметилформамид, и/или ацетон, так как в указанных растворителях застудневание системы происходит срезу же после смешения растворов.

Стереокомплексообразование между указанными компонентами происходит в широком интервале температур, что обеспечивает герметизацию трубопровода в любое время года без дополнительного подвода тепла.

Выбор концентрации исходных растворов полиметилметакрилатов разных стереоформ обусловлен тем, что при концентрации полимера в растворе менее 0,04 г/см³ образуется недостаточно прочный студень, а при концентрации более 0,05 г/см³ исходные растворы полимеров имеют большую вязкость, что затрудняет их перемешивание.

Выбор массовых соотношений полиметилметакрилатов разных стереоформ обусловлен конформацией макромолекул в растворителях и глубиной стереокомплексообразования.

Способ осуществляется следующим образом.

Готовили растворы одинаковой концентрации ИПММА и СПММА (или АПММА) в полярном растворителе. Концентрация растворов полимеров составляла 0,04 -0,05 г/см³. Затем к 1 объему раствора ИПММА добавляли при перемешивании 1,5 2 объема раствора СПММА или АПММА, что соответствует содержанию ИПММА 1,5 - 2,1 мас. и СПММА (или АПММА) 2,9 3,6 мас. Образование эластичного студня, выдерживающего давление 0,4 0,8 кгс/см², происходило через 1 1,5 мин после смешения исходных растворов.

Пример 1. 160 см³ (1 объем) раствора ИПММА в толуоле, концентрации 0,5 г/см³ смешивали с 320 см³ (2 объема) раствора АПММА в толуоле той же концентрации 0,05 г/см³. Cодержание ИПММА составляло 1,8 мас. АПММА 3,6 мас. Через 1 мин происходило образование эластичного студня. Студень помещали в лабораторную установку для испытаний полимерных композиций и постепенно поднимали давление. Гелеобразный тампон диаметром 5 см и длиной 25 см выдерживали давление 0,5 кгс/см².

Пример 2. 160 см³ (1 объем) раствора ИПММА в толуоле концентрации 0,04 г/см³ смешивали с 320 см³ (2 объема) раствора СПММА в толуоле той же концентрации 0,04 г/см³. Содержание ИПММА составляло 1,5 мас. СПММА 2,9 мас. Гелеобразный тампон выдерживал давление 0,4 кгс/см².

Пример 3. 200 см³ (1 объем) раствора ИПММА в толуоле концентрации 0,05 г/см³ смешивали с 300 см³ (1,5 объема) раствора АПММА в диметилформамиде той же концентрации 0,65 г/см³. Содержание ИПММА составляло 2,1 мас. АПММА 3,1 мас. Тампон выдерживал давление 0,2 кнс/см².

Пример 4. 240 см³ (1 объем) ИПММА в толуоле концентрации 0,05 г/см³ смешивали с 240 см³ (1 объем) раствора АПММА в ацетоне той же концентрации 0,05 г/см³. Содержание ИПММА составляло 2,8 мас. АПММА 2,8 мас. Тампон выдерживал давление 0,05 кгс/см².

Из приведенных примеров видно, что замена СПММА на АПММА (например, на органическое стекло) в стереокомплексе не влияетотрицательно на глубину комплексообразования и качество получаемого студня (пример 2), но значительно удешевляет применяемую композицию. Уменьшение массового содержания АПММА в композиции по отношению к ИПММА приводит к снижению прочности получаемого студня, а значит и к выдерживаемому им избыточному давлению (пример 4). Оптимальной является концентрация полимеров 0,05 г/см³ и объемное соотношение ИПММА и МПММА (АПММА), равное 1:2, что соответствует содержанию ИПММА 1,8 мас. и АПММА 3,6 мас. (пример 1). Поэтому условия для стендовых испытаний по концентрации, массовому и объемному соотношению исходных полимерных растворов были выбраны по примеру 1.

Стендовые испытания проводили следующим образом. В середин металлической трубы диаметром 10 см при помощи двух дозирующих насосов разной производительности через общий трубопровод подавали 4000 см³ раствора ИПММА в толуоле концентрации 0,05 г/см³ и 8000 см³ раствора АПММА той же концентрации и в том же растворителе. В процессе движения по трубопроводу происходило перемешивание компонентов. После заполнения профиля трубы к штуцеру крышки трубы подсоединяли баллон с азотом и постепенно поднимали давление. Гелеобразный тампон диаметром 10 см и длиной 150 см выдерживал давление 0,8 кгс/см².

Использование предлагаемого способа позволит повысить надежность герметизации, сократить время простоя трубопровода, уменьшить загрязнения окружающей среды, упростить способ герметизации.