冻土区油气管道位移监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术是一种冻土区油气管道位移监测装置。涉及线性尺寸的测量和管道系统技术领域。它由管道卡箍装置(3)、反射棱镜(4)、基准桩(5)、照准桩(6)、全站仪(7)组成；管道卡箍装置(3)将管道I(2)卡紧后通过螺栓固定，管道卡箍装置(3)上端设有放置反射棱镜(4)的基座，基准桩(5)上设有安装全站仪(7)的基座，全站仪(7)与基座通过螺栓连接。本实用新型专利技术低成本、稳定可靠、操作方便、可有效监测冻土区管道位移。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是一种冻土区油气管道位移监测装置。涉及线性尺寸的测量和管道系统

技术介绍
冻土是一种特殊的土类，温度为负温或零温，并且含有冰的土，称为冻土。按土的冻结状态保持时间的长短，冻土一般又可分为短时冻土(数小时至半月)、季节冻土(半月至数月)以及多年冻土(两年以上)。我国冻土非常发育，多年冻土面积约为211万平方公 里，占我国国土总面积的23%，在世界上占第三位，主要分布在青藏高原、西部高山和东北大、小兴安岭；季节性冻土面积约为514万平方公里，约占国土总面积的53.5%。其中，中深度季节冻土(> Im)约占国土面积的1/3，主要分布于东北三省、内蒙古、甘肃、宁夏、新疆北部、青海和川西等地。近百年来，世界气候有转暖的趋势，因而引起了包括东北地区在内的一些地区多年冻土的退化。象东北的多年冻土南界附近，由于气候转暖，地下冰在天然条件下融化，因而形成热融湖、热融沉陷等现象，多年冻土的南界亦发生向北的推移。南界一些原来有多年冻土的地段，经过几年或几十年后多年冻土自然消失。在多年冻土地区兴修工程建筑物，如果设计时未能预知因地基融化可能发生的沉降，并且在运营过程中，沉降量超过建筑物的容许极限，那么可以想象，其基础及其上部结构物将出现不允许的变形，甚至破坏。发达国家输油管道建设已有100多年历史，很多冻土地区蕴藏有巨大的油气资源，相应地油气管道工程设计和施工成为这些地区石油工业最新的挑战。从20世纪60年代开始，大口径管道开始主导北美北部和西伯利亚多年冻土地区油气田输运市场。二战期间，克努儿(Canol)管道从加拿大罗曼井输运原油到美国的阿拉斯加州费尔班克斯市(Fairbanks) ; 1956年管径为203mm的油管从阿拉斯加州海因斯市(Haines)到费班克斯市修筑成功；20世纪70年代早期，前苏联多年冻土区已有输油管道；1977年，长1280km、直径为1220_的输油管道将美国阿拉斯加州北坡低温多年冻土区的原油源源不断地输运到阿拉斯加南部的天然不冻港瓦尔迪斯(Valdez)，然后油轮将原油输运到加州。20世纪80年代中期，从加拿大罗曼井到加拿大阿尔波特(Alberta)省北部咱马(Zama)湖、长869km、口径30. 5cm的环境温度管道按时完成铺设，罗曼井管道是加拿大多年冻土区第一条完全埋设的输油管道。这些管道在运营期间，均受到冻土区冻胀融沉灾害的威胁甚至破坏。其中，克努儿(Canol)管道在开始运行后前9个月，管道沿线约有700xl04L原油泄漏。Mackenzie河岸上一个12700m3的储油库破裂，大部分储油流入河流中。1945年日本投降后，该管道很快就被拆除；罗曼井管道沿线途经不连续多年冻土，施工和运行中遇有冻胀和融沉问题，通过长达17年的监测，发现管道沿线多年冻土持续融化和沉降导致融化深度达3-5m(湖相沉积)或5-7m(粗颗粒矿质土)，以及显著的地面沉降。我国在多年冻土地区修建的第一条长输油气管道，即格尔木一拉萨输油管道(简称格拉线)，格拉线于1972年由中国人民解放军施工，1977年基本建成，长达1076km，管径159mm，管壁厚6mm，投资2. 3x108元。格拉线工程修建和维护十分困难，全线穿越河流108条，穿越公路123处，900多公里管线在海拔4000m以上(最高处海拔5200m)，560km位于多年冻土区，冻结期长达8个月。格拉线自1977年运行以来，冻胀、融沉问题已经造成多次“露管”现象。中俄原油管道北起漠河首站中俄黑龙江边界线，南至大庆末站，全长960多公里，途经两省五市十二个县区，穿越440公里原始森林，11条大中型河流，5个自然保护区。管道沿线地势北高南低，北部地形起伏较大，沿线为大兴安岭低山、丘陵及河谷地貌，南部为松嫩平原，地形平坦开阔；漠河-加格达奇段约460km为山区、林区、多年冻土区，多年冻土总长度约314km，其中少冰、多冰多年冻土 209km，饱冰、富冰多年冻土 62km，冻土沼泽43km。管道面临着严重的冻胀融沉灾害威胁。针对管道面临的冻胀融沉问题，国内外运营单位采取了积极的应对措施。罗曼井管道1985年投产后，管道日常监测计划作为项目运行的重要组成部分一直在实施，除每周一次的飞机空中巡线外，还在管道沿线安装了大量的检测仪表以记录运行数据，并在每年9 月，即管道沉降最大时进行一次现场勘测以完成管道沿线的实地调查、仪器数据的记录和滑坡地段的现场评估等工作。1989年后，罗曼井管道采用管道内检测器进行每年一次的内检测，以评估不稳定土体运动和差异性融沉对管道的影响程度，随着检测数据的不断积累和扩充，为管道技术性能的评估提供了良好的基础。Norman wells管道是第一条埋设于加拿大北部多年冻土区的油气管道，由加拿Enbridge公司负责管理和运营，在各种条令法规的要求下，已建立了一个计划周密、操作性强的监测系统，其中包括冻土融沉监测、管道内检测、翘曲上拱检测、折皱检测、边坡检测、木屑层状况检测和温度监测等七个方面的内容。格拉管道也通过定期巡线、安装压力、温度传感器等监测冻土的变化。虽然国内外管道运营单位采取了积极的措施应对冻土区的冻胀融沉灾害，但是由于冻胀融沉灾害的形成机理非常复杂，而且不同地区的冻土特性各不相同，目前国内外并未见有成熟的监测技术，可以监测冻胀融沉灾害对管道的影响。针对上述情况，本专利技术提出了基于全站仪测量技术的冻土区油气管道位移监测方法和装置。全站仪，即全站型电子速测仪(Electronic Total Station),是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器系统，能自动地测量角度和距离，并能按一定程序和格式将测量数据传送给相应的数据采集器，因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作，所以称之为全站仪。全站仪自动化程度高，功能多，精度好，通过配置适当的接口，可使野外采集的测量数据直接进入计算机进行数据处理或进入自动化绘图系统。与传统的方法相比，省去了大量的中间人工操作环节，使劳动效率和经济效益明显提高，同时也避免了人工操作，记录等过程中差错率较高的缺陷。广泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域。全站仪几乎可以用在所有的测量领域。电子全站仪由电源部分、测角系统、测距系统、数据处理部分、通讯接口及显示屏、键盘等组成。同电子经纬仪、光学经纬仪相比，全站仪增加了许多特殊部件，因而使得全站仪具有比其它测角、测距仪器更多的功能，使用也更方便。这些特殊部件构成了全站仪在结构方面独树一帜的特点。由于这些特点，全站仪已经广泛应用于地质灾害监测，如滑坡表部位移监测、隧道沉降监测等。目前还未见到采用全站仪测量技术监测冻土区管道位移的报道。
技术实现思路
本技术的目的是设计一种低成本、稳定可靠、操作方便、可有效监测冻土区管道位移装置。本技术采用全站仪测量技术，对冻土区管道的位移进行监测。在监测区域安装基准桩和照准桩，在要监测的管道上安装管道卡箍装置。以基准桩和照准桩建立局部坐标系，定期测量各管道卡箍装置的坐标，若管道发生位移，则管道卡箍装置的坐标发生变化，两次时间间隔的坐标变化即为该时间间隔内管道的位移。其中，管道卡箍装置由管卡、标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冻土区油气管道位移监测装置，其特征是它由管道卡箍装置(3)、反射棱镜(4)、基准桩(5)、照准桩(6)、全站仪(7)组成；管道卡箍装置(3)将管道1(2)卡紧后通过螺栓固定，管道卡箍装置(3)上端设有放置反射棱镜(4)的基座，基准桩(5)上设有安装全站仪(7)的基座，全站仪(7)与基座通过螺栓连接。2.根据权利要求I所述的冻土区油气管道位移监测装置，其特征是所述管道卡箍装置(3)由管卡(9)、标志杆(10)、连接杆(11)、套管(12)、棱镜基座(13)、螺栓(14)组成；管卡(9)由两个半圆形的卡套I (15)、卡套II (16)组成，卡套I (15)、卡套II (16)上钻有3个通孔，卡套I (15)、卡套II (16)卡在管道1198)后，通过螺栓(14)将管卡(9)与管道II (8)固定在一起；在卡套Π(16)的顶部，焊接连接杆(11)，标志杆(10)与连接杆(11)之间通过螺纹连接，根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈朋超，张世斌，马云宾，靳宏远，马涛，赵迎波，冷有权，庄楠，杨士梅，梁周平，张合印，陈勇，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：