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用于輸氣管道損傷破裂的防護裝置及防護方法

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(19)國家知識產(chǎn)權(quán)局
(12)發(fā)明專利
(10)授權(quán)公告號
(45)授權(quán)公告日
(21)申請?zhí)?202011392935 .0
(22)申請日 2020 .12 .02
(65)同一申請的已公布的文獻號
申請公布號 CN 112610797 A
(43)申請公布日 2021 .04 .06
(73)專利權(quán)人 西安石油大學(xué)
地址 710065 陜西省西安市雁塔區(qū)電子二
路西安石油大學(xué)機械工程學(xué)院
(72)發(fā)明人 代建波　翁光遠　呂剛　宋梅梅　
張煜敏　
(74)專利代理機構(gòu) 西安佩騰特知識產(chǎn)權(quán)代理事
務(wù)所(普通合伙) 61226
專利代理師 曹宇飛
(51)Int .Cl .
F16L 55/17 (2006 .01)
F16L 41/02 (2006 .01)
F16L 55/10 (2006 .01)
F17D 5/02 (2006 .01)
(56)對比文件
WO 2018/203296 A1 ,2018 .11 .08
WO 2018/203296 A1 ,2018 .11 .08
US 2017/0059078 A1 ,2017 .03 .02
CN 208703399 U ,2019 .04 .05
CN 111105107 A ,2020 .05 .05
CN 207715926 U ,2018 .08 .10
CN 204962097 U ,2016 .01 .13
CN 106642058 A ,2017 .05 .10
審查員 吳姣姣
(54)發(fā)明名稱
用于輸氣管道損傷破裂的防護裝置及防護
方法
(57)摘要
本發(fā)明涉及管道工程建設(shè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一
種用于輸氣管道損傷破裂的防護裝置及防護方
法，包括筒狀的主體；主體內(nèi)壁上設(shè)置有密閉部
件，密閉部件包括氣嘴和氣囊；主體內(nèi)壁上沿徑
向方向設(shè)置凹槽；氣囊置于凹槽內(nèi)；氣嘴一端與
氣囊相連通；氣嘴另一端置于主體外部；主體包
括左管以及通過卡接部件與左管相連的右管；左
管和右管均為結(jié)構(gòu)相同半圓筒狀結(jié)構(gòu)，卡接部件
包括回槽和凸起；回槽置于左管端部；凸起置于
右管端部；凸起卡入回槽內(nèi)；還包括側(cè)管和閥門。
本發(fā)明不會中斷油氣輸送，能有效防止油氣泄露
損失而引發(fā)的事故，確保管道安全運行，且有效
保護環(huán)境。
權(quán)利要求書1頁 說明書4頁 附圖3頁
CN 112610797 B
2023.03.10
CN 112610797 B
1 .一種地埋輸氣管道損傷破裂在線防護方法，其特征在于：通過地埋輸氣管道損傷破
裂防護裝置實現(xiàn)；
所述地埋輸氣管道損傷破裂防護裝置包括套裝在地埋輸氣管道（2）上的筒狀主體（1）；
所述主體（1）內(nèi)壁上設(shè)置有密閉部件；所述密閉部件包括氣嘴（16）和氣囊（17）；所述主體
（1）內(nèi)壁上沿徑向方向設(shè)置凹槽（15）；所述氣囊（17）置于凹槽（15）內(nèi)；所述氣嘴（16）一端與
氣囊（17）相連通；所述氣嘴（16）另一端置于主體（1）外部；所述主體（1）包括左管（11）以及
通過卡接部件與左管（11）相連的右管（12）；所述左管（11）和右管（12）均為結(jié)構(gòu)相同半圓筒
狀結(jié)構(gòu)；所述左管（11）內(nèi)壁上和右管（12）內(nèi)壁上均沿徑向方向設(shè)置凹槽（15）；所述卡接部
件包括回槽（13）和凸起（14）；所述回槽（13）置于左管（11）端部；所述凸起（14）置于右管
（12）端部；所述凸起（14）卡入回槽（13）內(nèi)，呈圓弧面接觸；
所述防護方法包括以下步驟：
1）確定地埋輸氣管道（2）上發(fā)生損傷破裂的薄弱點；
薄弱點的確定過程包括：
1 .1）收集相關(guān)油氣輸送時地埋輸氣管道（2）損傷時的相關(guān)背景、技術(shù)條件和地質(zhì)情況，
形成完整的數(shù)據(jù)庫；
1 .2）通過概率統(tǒng)計方法預(yù)測薄弱點可能出現(xiàn)的位置，查找出易發(fā)生地埋輸氣管道（2）
漏油的區(qū)域，找出可能漏油處存在的地質(zhì)規(guī)律；
1 .3）根據(jù)地質(zhì)數(shù)據(jù)判斷地埋輸氣管道（2）上發(fā)生漏油概率超過95%的區(qū)段，即為薄弱
點;
2）將所述的主體（1）套裝在地埋輸氣管道（2）的薄弱點處，通過密閉部件使得主體（1）
內(nèi)壁與地埋輸氣管道（2）外壁之間密封，油氣被密閉在主體（1）內(nèi)；
具體實現(xiàn)過程是，所述左管（11）和右管（12）分別套在地埋輸氣管道（2）上薄弱點的軸
向兩側(cè)；凸起（14）卡進回槽（13）內(nèi)，形成弧形面接觸，將左管（11）和右管（12）固定套在薄弱
點外部；再通過氣嘴（16）向氣囊（17）不斷充氣，氣囊（17）膨脹將主體（1）與地埋輸氣管道
（2）之間的空隙填滿;
3）閥門（4）置于待防護地埋輸氣管道（2）薄弱點前端；側(cè)管（3）一端置于閥門（4）且與待
防護地埋輸氣管道（2）連通；側(cè)管（3）另一端置于主體（1）后端且與待防護地埋輸氣管道（2）
連通，通過控制閥門（4）的關(guān)閉，使得油氣從側(cè)管（3）內(nèi)通過，實現(xiàn)油氣連續(xù)輸送，完成地埋
輸氣管道損傷破裂在線防護。
2 .根據(jù)權(quán)利要求1所述的地埋輸氣管道損傷破裂在線防護方法，其特征在于：所述氣囊
（17）的壓力為P1，地埋輸氣管道（2）中油氣的壓力為P2，所述P1>P2。
權(quán)　利　要　求　書1/1 頁
2
CN 112610797 B
用于輸氣管道損傷破裂的防護裝置及防護方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及管道工程建設(shè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于輸氣管道損傷破裂的防護
裝置及防護方法。
背景技術(shù)
[0002] 在管道施工中，特別是油氣管道長期在高壓條件下運行，金屬管道的機械性能會
逐漸退化，管道焊縫本身存在的問題以及由于應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生的微小裂紋就會擴展，當裂紋
發(fā)展到一定程度，會帶來突發(fā)性的管道破裂事故，這種管道損傷破裂有可能引起災(zāi)難性的
后果，例如管道泄漏，容易造成油氣損失，同時外泄的油氣可能引發(fā)火災(zāi)、爆炸等事故，安全
性差；此外油氣泄露對環(huán)境造成危害。
[0003] 當發(fā)生大的突發(fā)性管道泄漏事故，如斷裂、爆管等，由于管道突然失壓，一般都能
夠及時發(fā)現(xiàn)，但是需要現(xiàn)場檢查確定事故具體位置。而對于小的泄漏事件，則需要采用更先
進的泄漏探測技術(shù)。泄漏探測技術(shù)包括離線檢測和在線監(jiān)測兩種：
[0004] (1)離線檢測是指按要求定期對管道進行的巡查；通過觀察地表、儀器探測或紅外
成像技術(shù)等發(fā)現(xiàn)泄漏。由于離線檢測不是時時進行的，因此該方法一般不能在泄漏事故發(fā)
生后及時發(fā)現(xiàn)并采取應(yīng)對措施；
[0005] (2)在線監(jiān)測是通過管道上專門安裝的泄漏監(jiān)測系統(tǒng)對管道進行動態(tài)監(jiān)視，在泄
漏事故發(fā)生的瞬間檢測到泄漏信息，發(fā)出報警從而通過計算機快速計算確定泄漏位置然后
再采取應(yīng)對措施，例如切斷輸氣源，但是這樣就會使得輸氣過程中斷，同時油氣還是從輸氣
管道泄露造成損失，可能引發(fā)火災(zāi)、爆炸等事故。
發(fā)明內(nèi)容
[0006] 為解決現(xiàn)有輸氣管道損傷破裂的帶來的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于輸氣管道
損傷破裂的防護裝置及防護方法，不會中斷油氣輸送，能有效防止油氣泄露損失而引發(fā)的
事故，確保管道安全運行，且有效保護環(huán)境。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0008] 一種用于輸氣管道損傷破裂的防護裝置包括筒狀的主體；所述主體內(nèi)壁上設(shè)置有
密閉部件；所述密閉部件包括氣嘴和氣囊；所述主體內(nèi)壁上沿徑向方向設(shè)置凹槽；所述氣囊
置于凹槽內(nèi)；所述氣嘴一端與氣囊相連通；所述氣嘴另一端置于主體外部。
[0009] 進一步的，所述主體包括左管以及通過卡接部件與左管相連的右管；所述左管和
右管均為結(jié)構(gòu)相同半圓筒狀結(jié)構(gòu)；所述左管內(nèi)壁上和右管內(nèi)壁上均沿徑向方向設(shè)置凹槽。
[0010] 進一步的，所述卡接部件包括回槽和凸起；所述回槽置于左管端部；所述凸起置于
右管端部；所述凸起卡入回槽內(nèi)。
[0011] 進一步的，所述用于輸氣管道損傷破裂的防護裝置還包括與主體并行設(shè)置的側(cè)
管。
[0012] 進一步的，所述用于輸氣管道損傷破裂的防護裝置還包括置于主體前端的閥門。
說　明　書1/4 頁
3
CN 112610797 B
[0013] 一種用于輸氣管道損傷破裂的防護方法，包括以下步驟：
[0014] 1)確定待輸氣管道上發(fā)生損傷破裂的薄弱點；
[0015] 2)將主體套裝在薄弱點處的輸氣管道上，通過密封部件使得主體內(nèi)壁與輸氣管道
外壁之間密封，油氣被密閉主體內(nèi)；
[0016] 3)閥門置于待防護輸氣管道薄弱點前端；側(cè)管一端置于閥門且與待防護輸氣管道
連通；側(cè)管另一端置于主體后端且與待防護輸氣管道連通，通過控制閥門的關(guān)閉，使得油氣
從側(cè)管內(nèi)通過，實現(xiàn)油氣連續(xù)輸送。
[0017] 進一步的，所述步驟1)薄弱點的確定過程包括：
[0018] 1 .1)收集相關(guān)油氣輸送時地埋輸氣管道損傷時的相關(guān)背景、技術(shù)條件和地質(zhì)情
況，形成完整的數(shù)據(jù)庫；
[0019] 1 .2)通過概率統(tǒng)計方法預(yù)測薄弱點可能出現(xiàn)的位置，查找出易發(fā)生輸氣管道漏油
的區(qū)域，找出可能漏油處存在的地質(zhì)規(guī)律；
[0020] 1 .3)根據(jù)地質(zhì)數(shù)據(jù)判斷輸氣管道上發(fā)生漏油概率超過95％的區(qū)段，即為薄弱點。
[0021] 進一步的，所述步驟2)的具體實現(xiàn)過程是，所述左管和右管分別套在輸氣管道上
薄弱點的軸向兩側(cè)；凸起直線性卡進回槽內(nèi)，將左管和右管固定套在薄弱點外部；再通過氣
嘴向氣囊不斷充氣，氣囊膨脹將主體與輸氣管道之間的空隙填滿，實現(xiàn)密封。
[0022] 進一步的，所述氣囊的壓力為P1，輸送管道中油氣的壓力為P2，所述P1>P2。
[0023] 本發(fā)明的有益效果是：
[0024] 1、本發(fā)明提供的用于輸氣管道損傷破裂的防護裝置，包括筒狀的主體；主體內(nèi)壁
上設(shè)置有密閉部件。密閉部件包括氣嘴和氣囊；主體內(nèi)壁上沿徑向方向設(shè)置凹槽；氣囊置于
凹槽內(nèi)；氣嘴一端與氣囊相連通；氣嘴另一端置于主體外部。通過氣囊充氣之后起到密閉的
作用，密閉之后防止氣液的外漏，安全性好，保護環(huán)境不被污染。
[0025] 2、本發(fā)明，主體包括左管以及通過卡接部件與左管相連的右管；所述左管和右管
均為結(jié)構(gòu)相同半筒狀結(jié)構(gòu)，左管內(nèi)壁上和右管內(nèi)壁上均沿徑向方向設(shè)置凹槽，卡接部件包
括回槽和凸起；回槽置于左管端部；凸起置于右管端部；凸起卡入回槽內(nèi)。當回槽和凸起相
互配合時，不僅能實現(xiàn)左管與右管的迅速緊密連接，同時在氣囊充氣時可以使其更好地配
合，越充氣配合越緊密。
[0026] 3、本發(fā)明，用于輸氣管道損傷破裂的防護裝置還包括側(cè)管和閥門，主體與側(cè)管并
行設(shè)置；閥門置于主體的前端。具體的，閥門置于待防護輸氣管道薄弱點前端；側(cè)管一端置
于閥門且與待防護輸氣管道連通；側(cè)管另一端置于主體后端且與待防護輸氣管道連通，通
過控制閥門的關(guān)閉，使得輸氣管道發(fā)生破裂時，油氣能從側(cè)管內(nèi)通過，實現(xiàn)油氣連續(xù)輸送，
有效防止輸氣中斷的問題。
[0027] 4、本發(fā)明提供的防護裝置，在進行防護時，先確定輸氣管道上損傷破裂概率在
95％以上的薄弱點，通過主體、密封部件、側(cè)管以及閥門，相互配合，有效對發(fā)生破裂的薄弱
點進行防護，當發(fā)生破裂時，油氣被密封在主體內(nèi)，避免其泄露帶來的安全事故以及影響環(huán)
境，同時通過側(cè)管實現(xiàn)油氣的連續(xù)輸送，防止油氣中斷帶來的不便。
附圖說明
[0028] 圖1為本發(fā)明提供的主體1的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
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4
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[0029] 圖2為圖1中左管11與右管12連接處放大示意圖；
[0030] 圖3為輸氣管道2損傷破裂處側(cè)管3和閥門4的連接示意圖；
[0031] 圖4為本發(fā)明提供的主體1在輸氣管道損傷破裂處應(yīng)用示意圖；
[0032] 圖5為圖4的主視圖；
[0033] 圖6為圖4縱向剖視示意圖；
[0034] 其中：
[0035] 1—主體；11—左管；12—右管；13—回槽；14—凸起；15—凹槽；16—氣嘴；17—氣
囊；2—輸氣管道；3—側(cè)管；4—閥門。
具體實施方式
[0036] 現(xiàn)結(jié)合附圖以及實施例對本發(fā)明做詳細的說明。
[0037] 實施例1
[0038] 參見圖1，本實施例提供的用于輸氣管道損傷破裂的防護裝置，包括筒狀的主體1；
主體1內(nèi)壁上設(shè)置有密閉部件。
[0039] 本實施例中，參見圖1和圖5，主體1為圓筒狀結(jié)構(gòu)，主體1包括左管11以及通過卡接
部件與左管11相連的右管12；左管11和右管12均為結(jié)構(gòu)相同半圓筒狀結(jié)構(gòu)；左管11與右管
12形成圓筒狀主體1。
[0040] 參見圖2，卡接部件包括回槽13和凸起14；回槽13置于左管11端部；凸起14置于右
管12端部；凸起14卡入回槽13內(nèi)。回槽13為弧形槽，凸起14是與回槽13相匹配的戶型凸起，
凸起14能直線性卡進回槽13內(nèi)，使得左管11與右管12相卡接固定。
[0041] 參見圖6，密閉部件包括氣嘴16和氣囊17；主體1內(nèi)壁上沿徑向方向設(shè)置凹槽15；氣
囊17置于凹槽15內(nèi)；氣嘴16一端與氣囊17相連通；氣嘴16另一端置于主體1外部。凹槽15的
高度小于主體1的高度，凹槽15沿主體1內(nèi)壁的徑向分布設(shè)置。
[0042] 參見圖6，左管11和右管12為結(jié)構(gòu)相同半圓筒狀結(jié)構(gòu)；右管12內(nèi)壁上沿徑向方向設(shè)
置凹槽15，氣囊17置于凹槽15內(nèi)；氣嘴16一端與氣囊17相連通；氣嘴16另一端置于主體1外
部。左管11的內(nèi)壁與右管12內(nèi)壁上結(jié)構(gòu)相同，且相互對稱。
[0043] 實施例2
[0044] 參見圖3，本實施例中，用于輸氣管道損傷破裂的防護裝置還包括側(cè)管3；側(cè)管3與
主體1并行設(shè)置。具體的側(cè)管3兩端分別與待防護輸氣管道2相連通。
[0045] 本實施例中，用于輸氣管道損傷破裂的防護裝置還包括閥門4；閥門4置于主體1前
端；具體的，閥門4置于待防護輸氣管道2上。
[0046] 本實施例中，閥門4置于待防護輸氣管道2薄弱點前端；側(cè)管3為U形管，側(cè)管3一端
置于閥門4且與待防護輸氣管道2連通；側(cè)管3另一端置于待防護輸氣管道2薄弱點后端且與
待防護輸氣管道2連通。
[0047] 實施例3
[0048] 本實施例提供的用于輸氣管道損傷破裂的防護方法，包括以下步驟：
[0049] 1)確定待輸氣管道2上發(fā)生損傷破裂的薄弱點；
[0050] 具體的，1 .1)收集相關(guān)油氣輸送時地埋輸氣管道2損傷時的相關(guān)背景、技術(shù)條件和
地質(zhì)情況，形成完整的數(shù)據(jù)庫；
說　明　書3/4 頁
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[0051] 1 .2)通過概率統(tǒng)計方法預(yù)測薄弱點可能出現(xiàn)的位置，查找出易發(fā)生輸氣管道2漏
油的區(qū)域，找出可能漏油處存在的地質(zhì)規(guī)律；
[0052] 1 .3)根據(jù)地質(zhì)數(shù)據(jù)判斷輸氣管道2上發(fā)生漏油概率超過95％的區(qū)段，即為薄弱點；
[0053] 2)將主體1套裝在薄弱點處的輸氣管道2上，通過密封部件使得主體1內(nèi)壁與輸氣
管道2外壁之間密封，油氣被密閉主體1內(nèi)；
[0054] 具體的，參見圖4、圖5和圖6，左管11和右管12分別套在輸氣管道2上薄弱點的軸向
兩側(cè)；凸起14直線性卡進回槽13內(nèi)，將左管11和右管11固定套在薄弱點外部；再通過氣嘴16
向氣囊17不斷充氣，氣囊17膨脹將主體1與輸氣管道2之間的空隙填滿，實現(xiàn)密封。
[0055] 3)閥門4置于待防護輸氣管道2薄弱點前端；側(cè)管3一端置于閥門4且與待防護輸氣
管道2連通；側(cè)管3另一端置于主體1后端且與待防護輸氣管道2連通，通過控制閥門4的關(guān)
閉，使得油氣從側(cè)管3內(nèi)通過，實現(xiàn)油氣連續(xù)輸送。
[0056] 本實施例中，氣囊17的壓力為P1，油氣輸送的壓力為P2，在實施時，需要滿足P1>P2 ,
才能堵住漏油位置，有效避免油氣的泄露。
[0057] 本實施例中，閥門4通過電性與地面上的控制開關(guān)連接，閥門4初始情況下為打開
狀態(tài)。
[0058] 本實施例中，左管11和右管12組成的主體1，具有密閉的作用，首先通過回槽13和
凸起14相互配合連接起來，然后主體1的內(nèi)壁設(shè)置有凹槽15，凹槽15內(nèi)設(shè)置有氣囊17，氣嘴
16向氣囊17充氣，氣囊17膨脹可以有效的把空隙填滿，起到密閉的作用；
[0059] 當輸氣管道2發(fā)生薄弱點發(fā)生破裂，由于主體1與輸氣管道2密閉接觸，油氣等會被
密閉在主體1里面，油氣不會被流出，保護了油氣的泄流問題；同時，在氣囊17充氣時，回槽
13和凸起14更好地配合，越充氣配合越緊密，有效的密封油氣，解決輸送管道的漏氣、漏液
問題，從而有效避免事故的發(fā)生，以及油氣泄露對環(huán)境帶來的污染；
[0060] 同時當輸氣管道2發(fā)生薄弱點發(fā)生破裂，地面上的監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)出警報，通過地面上
的控制開關(guān)來關(guān)閉閥門4，閥門4將輸氣管道2封閉，輸送的油氣不會通過輸氣管道2，而從側(cè)
管3中流過直至通過薄弱點這一區(qū)段，不中斷油氣輸氣，從而保證油氣輸送工作的正常安全
運行。
說　明　書4/4 頁
6
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圖1
圖2
說　明　書　附　圖1/3 頁
7
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圖3
圖4
圖5
說　明　書　附　圖2/3 頁
8
CN 112610797 B
圖6
說　明　書　附　圖3/3 頁
9
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