石油输出管道盗孔封堵器

1、石油输出管道盗孔封堵器中文摘要 管道作为一种重要的输送工具，在当今社会生产中有很大的应用，但是不法分子在输油管道上打孔，并且安装阀门进行盗油的现象越来越普遍，给石油企业、国家经济带来极大损失。在对盗孔进行封堵、抢修时，若将管道中的原油停输、排净后封堵，对于长距离输油管道而言，工作需要时间长，导致效率低下，就会付出有很大的经济代价。因此，能够实现输油管道的盗孔不停输油气，在带油带压情况下能够实现很好的封堵，是十分有意义的。而目前国内外众多现有的封堵器大多存在种种缺点，或结构太简单，虽易操作，但使用寿命极短；或结构原理复杂，使用不方便，而且在操作过程中耗费大量的人力和财力，封堵不严密，存在安全隐患

2、。针对现有技术的不足之处，本实用新型封堵器，是一种新型输油管道盗孔带压封堵器，该输油管道盗孔带压封堵器可以在输油管道不停输、带压的前提下对盗孔进行封堵，结构合理，工作方便，并且在封堵时密闭性高，不会出现原油的泄露。本封堵器的使用包括外架与主件的配套安装准备、盗孔孔径的测量、盗孔孔口的封堵、焊接盖板四个主要的操作步骤，便可实现盗孔的严密封堵。是一款很经济实用的封堵器。关键字：石油管道，带油带压，盗孔封堵，封堵器，堵头1绪论1.1背景技术当今世界，在石油、化工、天然气等行业中，管道作为重要的输送手段和必须工具，其能够安全输送所需原料涉及到国家经济命脉。但是，长期以来不法分子在输油管道上打孔安装阀门

3、进行盗油的现象越来越普遍，在对被盗打孔的管道的封堵、抢修时，由于管道中原油的压力很大，就需要我们在管道盗孔封堵施工中，必须首先要将管道中的原油停止输送、排净后才能进行封堵，对于长距离输油管道而言，中断输送然后找孔封堵，这样的封堵方式业造成重大的经济损失。因此实现对输油管道盗孔的带油带压封堵，对于保护石油石化企业的利益，减少经济损失具有十分重要的意义。1.2国内外封堵现状1.2.1国外实例国外封堵抢修技术发展较早，已从陆上管道发展到海底管道的封堵和维修，如TDW、Oil-States Hydro Tech公司和MEXSSUB International公司等都对深海和浅海管线的抢维修技术进行了研

4、究并取得了成功，其中Oil-States Hydro Tech公司成功进行了140多次海底管道作业，最深达1615米，工作压力达10.5MPa，最大直径1067mm。而国内在海底管道抢维修上还基本处于空白状态。另外，TDW等公司在火车式双封堵技术、智能封堵技术上也保持着领先地位。但是这种智能类的封堵器的造价是很昂贵的，且对于不同的施工环境设计不同的此种封堵器也是不能实现的，因此不适合推广使用。美国TDM公司是管道钻孔机、封堵机的最先开发者，其钻孔开孔范围为D12.71524mm,封堵机采用的是皮碗形机械封堵装置，主要应用于石油输送管道的施工。优点是钻孔机及刀具可靠性高，稳定性好；但是，缺点是密

5、封效果欠佳（即封堵不严），这样的封堵器本身由于封堵效果不严密，从而大大缩短了封堵器的使用寿命，给施工带来繁琐，且花费的经费也是比较昂贵的。英国雷迪公司生产的WASK-RMF系列水煤气管道带压抢修工具，采用的是手动开小孔的简易开孔机，而封堵则采用的是气袋封大管道进行降压处理。开孔范围D12.776.2mm，封堵范围DN100300mm,适用最高压力为0.30.6MPa.但是此类的封堵器本身需要有足够大的气囊带进行降压，对施工现场来说，这样的大气囊无疑会占用很大空间的，对施工进程会带来一定的影响。1.2.2国内实例管道带压封堵是一种安全、经济、快速高效的在役管道维抢修特种技术。它能在不间断管道介质

6、输送的情况下完成对管道的更换、移位、换阀及增加支线的作业，也可以在管道发生泄漏时对事故管道进行快速、安全地抢修，恢复管道的运行。 1992年，辽河油田设计院开始研制管道带压不停产开孔封堵设备；1994年，成功研发了第一代电动开孔机、胶球封堵器；1995，成功研发第二代液压开孔机、胶盘封堵器；1996年，成功研制第三代液压开孔机、筒式封堵器；1997年，成功研制第四代液压自动开孔、封堵、 送堵饼三合一设备。这几类封堵装置随着管道更新以及管道内石油压力流量不断加大，外界环境的改变，大多数已经不能满足当今的应用了。因此，为了解决上述所介绍的各类封堵器所存在的这样或那样的问题，并不断实现最优化，做到封

7、堵器本身原理和结构容易理解，并且施工操作方便，封堵精度高、封堵效果好，封堵外形美观，封堵器造价低，带油带压封堵安全可靠等要求，我们所设计的方案，能大幅度的提高封堵效果，实现经济安全可靠的带油带压的盗孔封堵。1.2.3现状了解据了解，为了避免在对石油管道上的盗孔封堵过程中石油停输然后封堵这种弊病，国内外已出现了多种带压的开孔和封堵装置，其中封堵装置主要由圆形皮碗式封堵器、连箱、夹板阀、底座等部件构成，但是这些封阻器所需附加设备有铁锨的挖土设备、固定封堵器的铁架、大杠杆、以及其他设备，设备太多，导致拉运麻烦；并且结构原理太复杂，需要在管道附近清理很大的工作面积，导致操作繁琐，施工难度大；除此之外，

8、此类封堵器还存在密封不严，导致石油再次泄漏的状况，这样就造成了很多的隐患；并且封堵所需要附加设备以及封堵设备本身投资大，这样的设备是不经济不实用的。势必是会被淘汰的一类封堵器。目前，国内外已经出现的不少的封堵器设备。它们的封堵原理有所相似，而又各有不同。主要分为三类封堵装置：一类是楔式。即采用木头或者其他材料，直接对管道上的盗空通过外力进行堵塞，这类封堵器原理简单，但是对于带油带压的环境下操作，这类封堵器施工艰难，并且压力很大情况下，是十分危险的。除此之外，楔柱体插入盗孔后，在盗孔内存有一部分实体，在对石油管道定期清洗的时候对清洗球会带来损坏，甚至封堵器与清洗球相互磨损，所以这样的封堵器寿命短

9、。二类是钟罩式。即在盗孔外部的偷油输送短管上直接焊接一部分钟罩形状的材料，实现盗孔的封堵。这类封堵器也是不适合在石油停输情况下进行封堵的，在石油高压情况下实施焊接钟罩很艰难，并且材料易燃是十分危险的，总之，操作不便是这类封堵器的主要问题。三类是钟罩式的一种演化封堵器。此类封堵器采用类似钟罩形状的铁板或可焊接材料，对偷油盗孔进行焊接。此类封堵方式封堵不美观，也存在着在不停输、带油带压情况下封堵时的安全隐患，并且在强压下焊接是很艰难的。2 提出方案2.1方案思路我们使用强力的磁力底座，使之吸附在管道上，通过磁力底座将支架固定在石油管道上，这样比使用铆链固定更省时省力，减少工作量。支架在整个测孔、封

10、堵过程中保证了操作的安全。我们采用在球阀上安装主筒，主筒内部嵌有密封圈，侧面装有泄压阀的设计，这样当测孔轴或封堵轴通过丝杠挤压入密封圈一定深度后，打开球阀，轴体继续深入，打开泄压阀，便可减小高压对操作的不利影响，实现在带油带压情况下安全封堵，并不会出现石油泄漏的现象，保证操作安全。为了严格密封，需选择与盗孔尺寸相吻合的堵头，这样就得提前测得盗孔孔径的大小。将表 面涂有油漆的磨头安装在测孔轴上，测孔轴卡入丝杠凹槽内，旋转丝杠直到磨头与盗孔紧贴，再旋转测孔轴上部的小轴，磨头油漆磨掉，产生一圈划痕。根据划痕尺径，选择合适的堵头。这样就能使得封堵效果更加严密。堵头用同样的方法，通过丝杠挤压入盗孔内。保

11、持堵头被丝杠严格挤压状态，这样避免了在最后割除短管时，原油泄漏，或高压将堵头喷出，保证了操作人员的人身安全。将割除的短管、球阀与主筒整体上移，将两片带有凹槽的盖板卡住堵头，焊接在石油管道上，封堵完毕。这样，便可将其余装置拆卸回收，并且回收时是安全的。除堵头外，其余装置全部可以重复利用，这样减少了投资，实现经济、实用。 2.2方案简介本方案中的盗孔封堵器主要由横梁、侧立柱、磁力底座、丝杠、封堵轴、套筒、油压表、磨头与堵头等组成。以下是对磁力座、侧立柱、横梁、固定套筒、球阀、主筒、测孔径轴、封堵轴、针架、指示针、盖板的结构及操作的阐述。结合附图1、图2，各部件介绍如下：所述磁力座（17）采用吸附力

12、极强的磁力底座作为封堵器的底座，磁力座（17）上的扳手向下扳动后可以实现自锁，此时磁力座（17）将整个封堵器吸附、固定在管道表面，将扳手解锁、扳回后磁力座（17）的磁力消失方便将封堵器取下。所述侧立柱（7）在底端通过销轴和螺母固定在磁力底座（17）上，侧立柱（7）上端有凹槽和快速夹具；所述横梁（6）中间有通孔，横梁（6）放置在两 图1. 个侧立柱的凹槽内，通过快速夹具将横梁（6）固定在两个侧立柱（7）上。 所述固定套筒上端为方形端盖，端盖上钻有螺纹孔，下端为圆形管筒，圆形短管从横梁（6）中间通孔穿过并用螺母固定在横梁上，丝杠（4）从固定套筒中旋入，通过旋转丝杠（4）扣住、压紧测孔径轴（3）或者

13、封堵轴（3）。所述短管（1）是不法分子盗油时焊接在输油管道上的，在短管（1）上有球阀（14）；所述球阀（14）外壁上有把手控制内部阀门的开关，上、下端口的内部均有螺纹，通过螺纹固定在短管（1）上。所述主筒（2）为三端口器件，下端口通过螺纹固定在球阀（14）上，主筒（2）内腔上部有直线轴承和密封圈，泄压管接在主筒中间部位的端口上与主筒（2）内腔连通，泄压管上有泄压阀。所述的测孔径轴（3）外壁上端有凹槽，金属挡圈卡紧在凹槽中，测孔径轴（3）底端有钻孔，磨头顶端轴由钻孔插入并被钻孔两侧通孔的内六角螺钉固定在钻孔中，针架（24）通过测孔径轴的上端套在轴上，通过金属挡圈将针架（24）挡在在测孔轴上部，测

14、孔径轴（3）顶端有用于放置钢珠的圆弧形凹槽，用于在丝杠压紧测孔径轴（3）时进行对轴进行旋转，使用测孔径轴（3）时从主筒顶端插入主筒（2）内腔中。所述封堵轴（3）上端外壁有凹槽，金属挡圈卡紧在凹槽中，封堵轴（3）底端有钻孔，堵头上端轴由钻孔插入并被钻孔两侧通孔的内六角螺钉固定在钻孔中，针架（24）通过封堵轴（3）的上端套在轴上，金属挡圈将针架（24）挡在封堵轴（3）上部，堵头下端的轴可以安装橡胶塞，在测孔轴（3）测量孔径后换用封堵轴（3）进行封堵，使用封堵轴（3）时通过主筒（2）的顶端插入到主筒（2）的腔内。所述针架（24）由一个套环和长柄组成，长柄上有从上而下的通孔。所述指示针（26）是由细长

15、的直钢条和挡头组成，挡头焊接在钢条上端，指示针（26）从长柄通孔插入对测孔径轴（3）、封堵轴（3）的进给量进行标识。所述盖板为两块对称钢板，钢板上有凹槽，盖板放置、焊接时在堵头和封堵轴（3）之间的缝隙中并且凹槽卡紧堵头的上部的轴。2.3方案创新为了更好克服以上各种缺点，该封堵器实现了如下几大创新设计：1.整个封堵器是可拆分的。该盗孔封堵器可分为：磁力底座、侧立柱、横梁、丝杠、主筒、测孔轴与封堵轴等。这样的设计不仅搬运方便，而且省力；在运输过程中占用空间小，运输很方便；在安装、操作与拆卸过程中都能够很容易的实现，避免了人力资源浪费，同时使操作人员在无疲劳状态下操作，提高了安全系数。 2.封堵器采

16、用吸附力极强的磁力底座作为封堵器底座。石油输送管道大都深埋于地下，不法分子在盗油时只是挖掘出管道的一部分，而未能露出整个管道，所以目前国内都是直接将封堵架焊接在管道上，或者是先人工挖出整个管道，然后用铁链将封堵架捆绑在石油输送管道上。这两种方法都有很大的弊端：当采用焊接方法时，焊接会对管道产生破坏，在封堵完之后还要切割掉封堵架，之后还要修复管道，这样做不仅不够经济而且封堵架不能很好的重复利用；当采用第二种方法时，由于管道深埋于地下，人工挖掘的工作量就会很大，浪费人力资源，费时费力，而且采用捆绑的方式时，操作繁琐，不够简便。我们创新性的提出采用磁力底座的方法，磁力座上的扳手向下扳动后可以实现自锁

17、，此时磁力座产生足够强的吸附力而将整个封堵器吸附、固定在管道表面；将扳手解锁、扳回后磁力座的磁力消失，可以方便地取下封堵器。这样做不仅科学合理、经济实用、省时省力，而且还不会对管道造成破坏。3.主筒内壁装有密封圈主筒内壁装有很厚的特殊设计的密封圈,密封圈的孔径尺寸和测孔轴、封堵轴的直径尺寸严格配套；密封圈内部嵌有滚珠，可以减小测孔轴和封堵轴在密封圈内移动时的摩擦，便于操作。在测孔径时，测孔轴放入密封圈内后，继续拧动丝杠使其进入一定深度，之后打开球阀，继续旋转丝杠。打开球阀前，通过测孔径轴与密封圈的紧密结合而实现密封，从而确保原油不泄露。在封堵时，要先将封堵轴深入主筒密封圈一定深度后，再打开球阀

18、，通过封堵轴与密封圈的紧密结合而实现密封。在主筒、密封圈、压力表与泄压阀的紧密结合下，可以确保在无原油泄漏的情况下实现盗孔封堵。4.在主筒上安装有压力表和泄压阀。目前国内的石油输送管道盗孔封堵器，大多采用提前设计进给量的方式直接封堵，在此情况下，无法确定盗孔是否完全封堵好，所以很多操作人员不得不在带油的情况下进行封堵，这样不仅仅是操作环境不好，更重要的是不能确保安全。我们创新性的提出安装压力表和泄压阀。在测孔和封堵时可以打开泄压阀，减小压强，方便操作。在封堵时先打开泄压阀，封堵好之后关闭泄压阀，如果压力表压力读数增大，则说明还没有封堵完全；如果压力表的压力读数不增大，则说明封堵好了，此时可以进

19、行下一步操作。这样做就可以确保石油管道盗孔封堵好，同时能够保证安全。5.磨头与堵头的特殊设计。磨头如下左图所示。磨头上方与测孔轴连接，它们之间用内六角螺钉固定，磨头下半部分涂有一层厚度适中的油漆。当磨头伸入盗孔被压紧后，通过转动测孔轴上部的小轴而使磨头与盗孔壁摩擦，磨头上油漆脱落产生划痕，从而精确测得盗孔的孔径大小，这样就可以选择规格合适的堵头进行下一步封堵操作。只有在精确测得盗孔孔径的前提下才能选出规格合适的堵头，才能实现严密封堵。堵头如下右图所示。下半部分为橡胶材料，橡胶下外径比盗孔孔径小，橡胶上外径比盗孔孔径大，便于严密封堵，且橡胶材料能够溶于石油原油，在封堵好之后橡胶部分溶在原油中。当

20、进行石油管道内壁清洗时，自然不会产生阻碍现象，方便清洗。当堵头橡胶经封堵轴压入盗孔后，通过橡胶材料与盗孔的严密挤压，可以确保盗孔的严密封堵。堵头钢板部分会留在石油管道外面，紧紧挤压在管壁上。在撤去不法盗油分子留下的短管后，清洗管道外壁，将带有凹槽的盖板卡在钢板上 ，进行焊接。 2.4方案意义为了更好地实现石油输送管道上盗孔的封堵，同时避免上述提到的封堵不严、不安全、不够经济实用、不可重复利用、操作不便等一系列弊端，我们创新性地设计了专门针对盗孔的本实用新型石油输送管道带油带压盗孔封堵器，该盗孔封堵器具有运输方便、操作简单、封堵严密、安全可靠、经济实用、可重复利用等优点，不仅如此，封堵后可以保证

21、管道外壁美观、管道内壁清洗方便，还有助于抗腐蚀。本实用新型的有益效果意义是：对于地下输油管道盗孔封堵开挖的面积小，节省人力资源；封堵器在操作过程中是通过磁力底座吸附、固定在输油管道上，相比目前国内普遍采用将封堵架焊接在管道上而言，采用磁力底座的方式，不仅不会对管道表面造成损坏，而且实现经济效益；不需要停止输送油气，输油管道盗孔带压封堵器能够在无原油泄漏的条件下测量盗孔的孔径；封堵时可以在输油管道不停输的前提下对盗孔进行封堵，且在封堵时密闭性高，不会出现原油的泄露；封堵器最后用盖板将盗孔封盖、焊接，密封效果好；该封堵器的结构简单、操作简便、寿命长；封堵后，堵头在管道内几乎无凸出，在清洗管道的时候

22、不会产生阻挡现象，所以清洗方便；焊接钢板以后，管道表面很容易实施抗腐蚀措施，可有效地保护管道。 3设备结构说明输油管道盗孔带压封堵器主要由短管、主筒、封堵轴、丝杠、横梁、侧立柱、套筒、封堵轴、测孔径轴、销轴、连杆、小杠杆轴、针架、指针、销、测孔径轴、垫板、磁力底座、连杆、销轴、小杠杆轴、快速夹具、锁紧内六角螺钉、压紧螺母、固定销、磨头、堵头、液压表、泄压阀、橡胶封堵塞组成。附图说明及部件详解图1.为本实用新型输油管道盗孔带压封堵器测孔径时的工作状态图。图2.为本实用新型输油管道盗孔带压封堵器封堵时的工作状态图。图中：1.短管，2.主筒，3.测孔轴、封堵轴，4.丝杠，5.螺母，6.横梁，7.侧立

23、柱，8.螺钉，9.小轴，10.轴，11.销轴，12.连杆，13.管道，14.球阀，15.螺母，16.直线轴承，17.磁力底座，18.快速夹具，19.内六角螺钉，20.内六角螺钉，21. 内六角螺钉，22螺母，23.内六角螺钉，24.针架，25.销，26.指示针，27.垫板，28.锁紧螺母，以及压紧螺母、固定销、磨头、堵头、橡胶封堵塞、Y密封圈、套筒、液压表。参照附图1至附图3，一种输油管道盗孔带压封堵器包括1根短管、1个主筒、1根封堵轴、1根丝杠、1根横梁、2根侧立柱、1根套筒、1封堵轴、1根测孔径轴、1个销轴、1根连杆、1根小杠杆轴、1根针架、1根指针、1个销、1根测孔径轴、1块垫板、两个磁

24、力底座、1根连杆、1根销轴、1根小杠杆轴、1个Y密封圈、1根直线轴承、2个永磁吸吊器、2个快速夹具、多个锁紧内六角螺钉、多个压紧螺母、多个固定销、1个磨头、1个堵头、1个液压表、1个泄压阀、若干个橡胶封堵塞组成。所述磁力座采用吸附力极强的磁力底座作为封堵器的底座，磁力座上的扳手向下扳动后可以实现自锁，此时磁力座将整个封堵器吸附、固定在管道表面，将扳手解锁、扳回后磁力座的磁力消失方便将封堵器取下。所述侧立柱在底端通过销轴和螺母固定在磁力底座上，立柱上端有凹槽和快速夹具；所述横梁中间有通孔，横梁放置在两个侧立柱的凹槽内，通过快速夹具将横梁固定在两个侧立柱上。所述固定套筒上端为方形端盖，端盖上钻有螺

25、纹孔，下端为圆形管筒，圆形短管从横梁中间通孔穿过并用螺母固定在横梁上，丝杠从固定套筒中旋入，通过旋转丝杠扣住、压紧测孔径轴或者封堵轴。所述短管是不法分子盗油时焊接在输油管道上的，在短管上有球阀。所述球阀外壁上有把手控制内部阀门的开关，上、下端口的内部均有螺纹，通过螺纹固定在短管上。所述主筒为三端口器件，下端口通过螺纹固定在球阀上，主筒内腔上部有直线轴承和密封圈，泄压管接在主筒中间部位的端口上与主筒内腔连通，泄压管上有泄压阀。所述的测孔径轴外壁上端有凹槽，金属挡圈卡紧在凹槽中，测孔径轴底端有钻孔，磨头顶端轴由钻孔插入并被钻孔两侧通孔的内六角螺钉固定在钻孔中，针架通过测孔径轴的上端套在轴上，通过金

26、属挡圈将针架挡在在测孔轴上部，测孔径轴顶端有用于放置钢珠的圆弧形凹槽，使用测孔径轴时从主筒顶端插入主筒内腔中。所述封堵轴上端外壁有凹槽，金属挡圈卡紧在凹槽中，封堵轴底端有钻孔，堵头上端轴由钻孔插入并被钻孔两侧通孔的内六角螺钉固定在钻孔中，针架通过封堵轴的上端套在轴上，金属挡圈将针架挡在封堵轴上部，堵头下端的轴可以安装橡胶塞，在测孔轴测量孔径后换用封堵轴进行封堵，使用封堵轴时通过主筒的顶端插入到主筒的内腔中。所述针架由一个套环和长柄组成，长柄上有从上而下的通孔。所述指示针是由细长的直钢条和挡头组成，挡头焊接在钢条上端，指示针从长柄通孔插入对测孔径轴、封堵轴的进给量进行标识。所述盖板为两块对称钢板，钢板上有凹槽，盖板放置、焊接时在堵头和封堵轴之间的缝隙中并且凹槽卡紧堵头的上部的轴。4封堵实施过程 整个封堵过程可以分为四步：安装准备，测量盗孔孔径，盗孔封堵，后期处理。 4.1安装准备在进行封堵时，如果管道在地下需要将封土开挖，露出管道的一块表面，将封堵器放置在输油管道上，如果管道在地面上则直接将封堵器架在管道之上，本封堵器主要针在输油管道上打孔安装阀门进行长期盗油的行为，所以在进行封堵时短管和球阀已经存在。将侧立柱放置、