一种智能RTP管及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种智能RTP管，包括内管和外管，所述内管与外管之间设有增强传感层，所述增强传感层由一条以预定缠绕角缠绕在内管外壁上的复合带构成，所述复合带包括一组沿内管轴向并排均布的预张紧的增强纤维，所述增强纤维中均布数根传感光缆，所述传感光缆与增强纤维相邻布置。本发明专利技术将光缆植入管道内部，不仅可以避免光缆的再次铺设，对光缆进行保护，使其适用于较为苛刻的工况环境，还可对RTP管进行安全监控和数据传递，实现管道在运营阶段的流体运输、信号传输、泄露监测和应变监测功能，进而保证管道运行安全。

【技术实现步骤摘要】
一种智能RTP管及其制备方法
本专利技术涉及一种RTP管，尤其是一种带光纤传感器监测功能的智能RTP管，同时还涉及其制备方法，属于非金属柔性管道智能监测

技术介绍
在能源日益缺乏的今天，石油天然气作为重要的能源储备，其开采对国家的重要性不言而喻，利用管道输送石油、天然气即经济又高效，在国内外得到大量的应用。石油天然气开采业过去绝大部分采用各种钢管运输，而运输钢管最突出的问题是腐蚀。为了实现技术革新和经济性优化，近年来石油天然气行业越来越多地采用非金属管道(NMP)。海洋中有丰富的石油天然气资源，开采这些资源，需要一种耐腐蚀、柔韧易弯曲、易铺设的管材，增强热塑性塑料管(RTP)具有可设计性、耐腐蚀、柔性易弯曲、易铺设、可回收等优点，相比金属管道具有独特的优势。传统的钢管受到腐蚀等因素的影响后会发生渗透甚至爆裂等问题，但是钢管的检测和修复技术比较成熟，可对现役管线的状态进行在线检测，若发现钢管有漏点或破损可自行采用补强、焊接等技术加以修复。传统的管和光缆是独立铺设，仅适用于工况较好的环境。经检索发现，公开号为CN021455023的专利提出了一种基于分布式光纤传感器的油气管线泄漏智能在线监测方法，将一条或几条光缆铺设在油气管线附近并与油气管线并行设置，利用光纤作为传感器，对油气管线进行实时监测；公开号为CN101397904的中国专利公开了一种应用光纤传感器监测井下套管受力的方法，就是将光纤光栅传感器沿套管外表面周向布设，并利用与光纤光栅传感器相连的地面光纤光栅解调仪监测套管周向应变。在上述两专利中均是将光缆置于管道外部，使得光缆受外界环境因素影响，易损坏。柔性非金属管道在安装及使用过程中，因环境因素和输送介质的影响，存在破损的风险，需要对其自身的管道状态进行监测。但是对于RTP管，在非金属材料避免腐蚀的同时，其电绝缘性使得很多适用于非金属管的检测手段无法作用于RTP管，而且传统的管道检测方法为点泄露检测，不能实现长距离管线覆盖，并且存在预报不及时，定位精度差以及误报率高等缺点。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是根据现有技术存在的缺陷，提出一种智能RTP管，同时给出了制备方法，该管道集流体输送、信号传输和管道泄漏/应变监测于一体，能有效地实现长距离RTP管的在线监控机实时监测。本专利技术通过以下技术方案解决技术问题：一种智能RTP管，包括内管和外管，所述内管与外管之间设有增强传感层，所述增强传感层由一条以预定缠绕角缠绕在内管外壁上的复合带构成，所述复合带包括一组沿内管轴向并排均布的预张紧的增强纤维，所述增强纤维中均布数根传感光缆，所述传感光缆与增强纤维相邻布置。本专利技术的RTP管由三层结构复合而成，其中内管起到密封和输送流体的作用，内管采用高密度聚乙烯，不仅能够保证流体输送的致密性，还具有耐腐蚀，低磨损，密封效果好等优点；增强传感层不仅可实现非金属管道的智能化，还起到承受内压的作用，保证RTP管受内压时不发生变形，增强纤维进行预张紧处理，以保证使用过程中张紧力的最大化，预张紧应力是在制带过程中确保增强纤维和光纤直线放线的拉紧力；外管可以保护管道各承力结构在安装和使用过程中不受损伤。这样，将传感光缆植入RTP管的管壁中，使得传感光缆与RP管成为一体，既能实现泄漏检测和盗油等监测功能，又能对其自身形成保护，避免传感光缆的性能会因为RTP管的生产工艺及管道施工而遭到破坏，提高其环境适应性。本专利技术通过以下技术方案进一步解决技术问题：前述的智能RTP管，其中所述增强纤维的预张紧力是100±20牛顿，所述相邻两增强纤维的间隔大于或等于2mm。前述的智能RTP管，其中组成复合带的所述传感光缆和增强纤维外包裹有聚烯烃基体，所述传感光缆的长度大于增强纤维，使得复合带的端部具有向外延伸的传感光缆。前述的智能RTP管，其中所述传感光缆为温度传感光缆、应变传感光缆。在复合带中温度传感光纤、应变传感光纤、温度应变光缆与复合带中的增强纤维交叉并排布置。前述的智能RTP管，其中所述温度传感光缆主要由感温光纤组成，所述感温光纤上由内至外依次包裹套管和保护层，所述保护层内沿套管轴向并行排列一组加强件；所述应变传感光缆主要由两根应变光纤和两根温度光纤组成，所述应变光纤与温度光纤相邻布置形成梅花形结构，在所述梅花形结构的中部设置加强件，所述梅花形结构的外部包裹保护层。光缆的纤芯通常采用玻璃纤维制成，并在温度光纤外套有金属或塑料套管，套管外设置加强件，加强件的材质通常为玻纤、尼龙或金属编制网等，其本身的抗拉性和抗挤压性差，还需要加设高分子聚合物保护层，保护层材质通常为LDPE、LSZH或PVC等耐高温聚合物，这样光缆植入RTP管后其保护层与管体粘接，并通过复合带的保护及增强纤维的预张紧进行弥补，降低了光缆破坏性。本专利技术中，沿温度传感光缆传递的拉曼散射光中含有对温度变化十分敏感的Antistokes光波和对温度不敏感的Stokes光波，这两种光波采用波分复用器分离对比后可作为温度信号，管道发生泄露时泄漏点的温度场会发生变化，从而造成温度传感光缆中拉曼散射的Stokes光和Antistokes光强度的比值发生变化，当监测系统检测到二者光强度比值变化超过设定阈值时，可实现RTP管道的泄露报警，同时根据响应时间确定泄露点的位置。因此基于本专利技术的智能RTP管，可以对管道的温度数据进行采集并上传到工作站，工作站对采集到的数据进行分析计算，从而实现其运行期间的自我实时在线监测。另外，沿应变传感光缆传递的布里渊散射光对应变和温度变化十分敏感，为排除温度的影响，应变传感光缆通常包含1根自由应变光纤和1根非自由应变光纤，基于本专利技术的智能RTP管可通过植入其内的应变传感光缆监测自身的应力应变状态，监测系统对采集到的应力应变数据进行分析计算得出管道沿线各处的应变及应力，当监测系统检测到管道某部位存在超出预设应力应变值时，系统发出报警及精确定位。前述的智能RTP管，其中所述所述缠绕角为50～60°。本专利技术的智能RTP管的制备方法，包括以下步骤：一、将高密度聚乙烯原料放进内管挤出机中，对其进行加热及剪切压缩处理后得到粘流态物料，挤出成型并冷却定型形成内管；二、将一组传感光缆和增强纤维交叉均布排列并预张紧至其预紧张应力为100±20牛顿，再将聚烯烃原料放入挤出机内，对其进行加热及剪切压缩处理后得到粘流态物料，挤出机的挤出模头将粘流态物料挤出包覆在传感光缆和增强纤维上，得到复合带；三、在内管的外壁上按照预定缠绕角缠绕复合带，形成增强传感层；四、将高密度聚乙烯原料放入外管挤出机内，对其进行加热及剪切压缩处理后得到粘流态物料，外管挤出机将粘流态物料挤出包覆在增强传感层外，构成外管，得到智能RTP管。上述RTP管的制备方法其使用的设备按照加工顺序依次包括制带设备、内管挤出机、复合带缠绕机和外管挤出机。本专利技术采用制带和制管不交叉的制备生产工艺，流程可靠，便捷高效。前述的智能RTP管的制备方法，其中所述步骤二中，将传感光缆和增强纤维交叉均布在制带线的排线孔中，所述传感光缆和增强纤维的一端固定在牵引装置上，由牵引装置牵引通过排线导轨，实现排布预张紧后，经过挤出机挤出成型，得到以聚烯烃为基体，增强纤维为增强体，传感光缆为检测体的复合带。前述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能RTP管，包括内管和外管，其特征是：所述内管与外管之间设有增强传感层，所述增强传感层由一条以预定缠绕角缠绕在内管外壁上的复合带构成，所述复合带包括一组沿内管轴向并排均布的预张紧的增强纤维，所述增强纤维中均布数根传感光缆，所述传感光缆与增强纤维相邻布置。

【技术特征摘要】
1.一种智能RTP管，包括内管和外管，其特征是：所述内管与外管之间设有增强传感层，所述增强传感层由一条以预定缠绕角缠绕在内管外壁上的复合带构成，所述复合带包括一组沿内管轴向并排均布的预张紧的增强纤维，所述增强纤维中均布数根传感光缆，所述传感光缆与增强纤维相邻布置；组成复合带的所述传感光缆和增强纤维外包裹有聚烯烃基体，所述传感光缆的长度大于增强纤维，使得复合带的端部具有向外延伸的传感光缆；所述传感光缆为温度传感光缆、应变传感光缆；所述温度传感光缆主要由感温光纤组成，所述感温光纤上由内至外依次包裹套管和保护层，所述保护层内沿套管轴向并行排列一组加强件；所述应变传感光缆主要由两根应变光纤和两根温度光纤组成，所述应变光纤与温度光纤相邻布置形成梅花形结构，在所述梅花形结构的中部设置加强件，所述梅花形结构的外部包裹保护层。2.根据权利要求1所述的智能RTP管，其特征是：所述增强纤维的预张紧力是100±20牛顿，所述相邻两增强纤维的间隔大于或等于2mm。3.根据权利要求1所述的智能RTP管，其特征是：所述缠绕角为50～60°。4.根据权利要求1所述智能RTP管的制备方法，其特征在于包括以下步骤：一、将高密度聚乙烯原料放进内管挤出机中，对其进行加热及剪切压缩处理后得到粘流态物料，挤出成型并冷却定型形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：荆祥海，万鑫，吴勇，吴海波，张海舰，
申请(专利权)人：南京晨光欧佩亚复合管工程有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32