技术领域
[0001] 本
发明属于油气长输管道抢修技术领域，尤其涉及一种长输油气管线维抢修过程的模拟方法。
背景技术
[0002] 油气长输管道的站场有多种失效形式，不同的失效形式都将采取不同的维抢修措施。我国对多种失效情况都有理论研究，但并没有针对各个失效情况进行相应维抢修的具体研究，所有并没有一套具体实用的并且完整的站场维抢修措施预案。虽然我国现在长输油气管线维抢修的理论研究已经较为成熟，但没有针对实施过程的具体研究。
[0003] 综上所述，
现有技术存在的问题是：对于长输管线的站场失效的研究限于理论研究，没有研究站场失效的维抢修的具体措施。根据现有的研究无法让查阅者明白长输管线的站场失效以后如何对其进行维抢修。
发明内容
[0004] 针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种长输油气管线维抢修过程的模拟方法。
[0005] 本发明是这样实现的，一种长输油气管线维抢修过程的模拟方法，其特征在于，所述长输油气管线维抢修过程的模拟方法把站场所有不同的失效情况对应的维抢修措施做成完整的仿真模拟；维抢修用到的措施做成短仿真模拟，短仿真模拟拼接。
[0006] 本发明的另一目的在于提供一种所述长输油气管线维抢修过程的模拟方法的长输油气管线维抢修过程的模拟系统，所述长输油气管线维抢修过程的模拟系统包括：
[0007] 虚拟
管道系统，用于实现事故工艺管道、备用工艺管道、事故处理点及站场的模拟；
[0008] 仿真
操作系统，用于实现发现事故点、轴流
风机对事故处理点进行吹扫、用可燃气体检测仪对事故周围进行检测、对事故处理点拉起警戒线、抢险指挥车、皮卡、自卸吊、氮气车赶往现场；对事故点进行维抢修操作，事故维抢修过程安全结束后，清理并恢复施工现场，确认符合HSE规定。
[0009] 进一步，所述虚拟管道系统由事故工艺管道、备用工艺管道、事故处理点及站场构成；
[0010] 所述站场包括进出场道路、其它管道及其它设备；
[0011] 所述事故工艺管道包括
法兰、
阀门、压
力表；
[0012] 所述备用工艺管道包括法兰、阀门、压力表。
[0013] 本发明的另一目的在于提供一种利用所述长输油气管线维抢修过程的模拟方法的站内与干线连接的法兰发生
泄漏的维抢修方法，所述站内与干线连接的法兰发生泄漏的维抢修方法包括：法兰处有
天然气泄漏后关闭事故管段上下游阀门；对事故管道进行放空处理；根据不同的工况采取不同的仿真维抢修措施。
[0014] 进一步，所述工况包括：
[0015] (1)法兰
密封件损坏，拆除连接
螺栓，拆除法兰损坏密封件，完好密封件表面抹密封油放置法兰密封面中间并调整居中；进行螺栓紧固；
[0016] (2)法兰材质或焊道
缺陷，注氮车与事故管段进行连接，可燃气体检车结果合格后确认氮气
正压注入保护状态；选择相应
焊接工艺，对泄
露点、缺陷点进行补焊，如果缺陷严重，不能修复解决则进行换管操作，事故管段更换的具体操作参看换管仿真模拟；
[0017] (3)无需更换密封件，用液压力矩
扳手紧固或重型套筒工具
敲击扳手，按照对
角原则分3-4遍完成螺栓紧固，按照相同方法依次对每个螺栓进行紧固；
[0018] (4)满足法兰堵漏卡具安装要求则采取安装卡具的措施，清理泄露法兰轴向外端面，直接对事故法兰进行法兰堵漏卡具的安装，安装完成后使用注脂供给完成法兰密封空间密封材料的填充，不同卡具的不同维抢修过程参看卡具堵漏仿真模拟。
[0019] 本发明的另一目的在于提供一种利用所述长输油气管线维抢修过程的模拟方法的站场管线发生泄漏的维抢修操作方法，所述站场管线发生泄漏的维抢修操作方法包括：
[0020] (1)管道轴向
位置、椭圆度及管道泄漏点的大小符合卡具使用要求，使用卡具进行抢修，不同卡具的不同维抢修过程参看卡具堵漏仿真模拟；
[0021] (2)无法使用卡具修复时，采用更换故障管道的作业方法进行抢修，事故管段更换的具体操作参看换管仿真模拟。
[0022] 本发明的另一目的在于提供一种利用所述长输油气管线维抢修过程的模拟方法的管道线路截断阀失效的维抢修操作方法，所述管道线路截断阀失效的维抢修操作方法：截断阀为焊接阀，无法直接更换失效截断阀，将截断阀与两端的短节管线预制后对失效阀门进行更换，事故管段更换的具体操作参看换管仿真模拟。
[0023] 本发明的另一目的在于提供一种利用所述长输油气管线维抢修过程的模拟方法的卡具堵漏仿真模拟操作方法，所述卡具堵漏仿真模拟操作方法包括：
[0024] (1)对开式卡具堵漏，拆除防腐层，将卡具吊装至泄露点正上方，并有专人指挥吊装作业，吊装作业需持证上岗，安装卡具；
[0025] (2)木楔子堵漏，虎口夹住木楔子，插到泄露点，在木楔子外套上
螺母，并把螺母和管线焊在一起，用螺栓顶着木楔子往里拧；
[0026] (3)空腔引流夹具堵漏，使用木楔子堵漏，将空腔引流夹具固定到管道泄漏的地方，并用引
流管将泄漏的石油引出；
[0027] (4)柔性卡具堵漏，泄漏点安装柔性卡具时使柔性卡具的黑色部分堵住管道的泄露处，用扳手将两边拧紧。
[0028] 本发明的另一目的在于提供一种利用所述长输油气管线维抢修过程的模拟方法的石油管道换管仿真模拟操作方法，所述石油管道换管仿真模拟操作方法包括：换管前需在事故点选取地点开挖集油坑，集油坑内铺设放油塑料布；通过排油设备对泄露点油品进行持续排油，进行封堵换管；
[0029] (1)不停输封堵换管，在需要更换的管段前后焊接防涨圈、旁接三通、封堵三通及平衡孔短节；安装好开孔机后开平衡孔；开封堵孔和旁通孔；开完孔后关闭
夹板阀然后安装封堵装置与旁通管，通过封堵装置对管道进行封堵，封堵前在封堵皮碗相对管道直
焊缝的位置加工凹槽，检查封堵密封件，进行带压封堵实验同时检查压力；利用平衡孔排出封堵管段内的油品，并利用氮气进行置换，再对管段进行切割；在破损管段位置多爬几道口，释放管道
应力，成功切管后安装黄油墙进行封堵；焊接安装好新的管段后依次开平衡孔引流、解除封堵、安装封堵塞、安装法兰盲板及管道防腐；
[0030] (2)停输封堵换管，开完孔后关闭夹板阀然后安装封堵装置，管道停输，确认压力稳定后，再下封堵装置；通过封堵装置对管道进行封堵，封堵前在封堵皮碗相对管道直焊缝的位置加工凹槽，检查封堵密封件，进行无压封堵实验。
[0031] 本发明的另一目的在于提供一种利用所述长输油气管线维抢修过程的模拟方法的天然气换管仿真模拟操作方法，所述天然气换管仿真模拟操作方法包括：
[0032] (1)关闭事故管段截断阀、打开阀室内管道
旁通阀，事故管段天然气沿放空管道流向放空塔进行点火放空，待放空塔塔顶火焰熄灭后放空作业结束，注氮车入场并与注氮管连接，打开注氮口阀门开始注氮，将管道内气体由放散口放散，经天然气检测仪测量管道内天然气含量低于1％时关闭阀门，完成注氮；
[0033] (2)对事故管段进行换管作业，同时用防爆
轴流风机对场地吹扫，用切管器对管段进行切管，移除事故管段，用黄油墙或
泡沫墙对管道进行封堵作业，再对管道进行消磁后进行新管段的焊接作业，焊接完成后安装新管段的防腐层；
[0034] (3)对管段进行进行注氮组作业，氮气进入阀室管网，将管道内的气体由放散口放散，经
氧气含量检测仪测量管道内的氧气含量低于1％时完成注氮，关闭注氮阀门，关闭阀室内的旁通阀门，开启截断阀，恢复通气，检测置换管段处完好且无气体泄漏，现场天然气浓度检测合格后，撤除防爆轴流风机，拆除隔离带，天然气换管操作完成。
[0035] 本发明的优点及积极效果为：仿真模拟全套的长输油气管线维抢修的过程，把管道所有不同的失效情况对应的维抢修措施做成一套完整的仿真模拟动画；将很多维抢修都会用到的措施做成短的仿真模拟动画，方便在未来出现新措施时调用拼接。
附图说明
[0036] 图1是本发明
实施例提供的长输油气管线维抢修过程的模拟方法
流程图。
[0037] 图2是本发明实施例提供的站内与干线连接的法兰发生泄漏仿真模拟示意图。
[0038] 图3是本发明实施例提供的站内与支线连接的法兰发生泄漏仿真模拟示意图。
[0039] 图4是本发明实施例提供的站内管线发生泄漏仿真模拟示意图。
[0040] 图5是本发明实施例提供的线路截断阀失效仿真模拟示意图。
[0041] 图6是本发明实施例提供的卡具堵漏仿真模拟示意图。
[0042] 图7是本发明实施例提供的石油管道换管仿真模拟示意图。
[0043] 图8是本发明实施例提供的天然气换管仿真模拟示意图。
具体实施方式
[0044] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0045] 下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
[0046] 如图1所示，本发明实施例提供的长输油气管线维抢修过程的模拟方法包括以下步骤：
[0047] S101：根据工程实例确定长输油气管线的站场维抢修的种类；
[0048] S102：针对不同种类分别写出相应的维抢修脚本；
[0049] S103：根据脚本通过3d·max创建仿真模拟模型；
[0050] S104：3d·max创建的序列帖在AE中进行调节与字母的添加；
[0051] S105：各个仿真模拟视频通过Pro进行拼接合成；
[0052] S106：把站场所有不同的失效情况对应的维抢修措施做成完整的仿真模拟。
[0053] 下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步的描述。
[0054] 本发明实施例提供的管道仿真模拟系统包括虚拟管道系统和仿真操作系统，虚拟管道系统由事故工艺管道、备用工艺管道、事故处理点及站场构成，站场包括进出场道路、其它管道及其它设备，事故工艺管道包括法兰、阀门、压力表，备用工艺管道包括法兰、阀门、压力表；仿真操作系统包括发现事故点、轴流风机对事故处理点进行吹扫、用可燃气体检测仪对事故周围进行检测、对事故处理点拉起警戒线、抢险指挥车、皮卡、自卸吊、氮气车赶往现场，除工程抢修车外，其它车辆都要远离危险区域，在便于疏散的地方按划定
停车位停放抢修车辆，必须按要求安装上防火帽，然后对事故点进行维抢修操作，事故维抢修过程安全结束后，清理并恢复施工现场，确认符合HSE规定。
[0055] 站场的常见失效情况有：站内与干线连接的法兰发生泄漏、站内与支线连接的法兰发生泄漏、站内管线发生泄漏、线路截断阀失效。
[0056] 站内与干线连接的法兰发生泄漏的维抢修操作流程：发现法兰处有天然气泄漏后立即关闭事故管段上下游阀门，然后对事故管道进行放空处理，然后根据不同的工况采取不同的仿真维抢修措施，工况一若为法兰密封件损坏，即法兰
紧固件无锈蚀、老化特征，且密封件工作形式多为金属缠绕垫或
石棉垫，有明显锈蚀、破损现象，同时管体、设备、法兰和
基础等无明显松动和扭曲
变形等外部特征，则更换
钢圈
垫片，首先拆除连接螺栓，拆除法兰损坏密封件，完好密封件表面抹适量密封油放置法兰密封面中间并调整居中，最后进行螺栓紧固；工况二若为法兰材质或焊道缺陷，即法兰材质存在裂纹、夹层、砂眼等缺陷，或法兰焊道存在焊接缺陷，管体、设备、法兰和基础等无明显松动和扭曲变形，则实施返修或更换安装新法兰，如果缺陷不严重采取补焊处理，首先注氮车与事故管段进行连接，可燃气体检车结果合格后确认氮气正压注入保护状态，然后选择相应焊接工艺，对泄露点、缺陷点进行补焊，如果缺陷严重，不能修复解决则进行换管操作，事故管段更换的具体操作参看换管仿真模拟；工况三若无需更换密封件，即密封件多为钢圈密封形式，且外观伍表明锈蚀、老化现象，切法兰连接螺栓伍锈蚀、损坏，但存在松动、紧固力矩不一致，管体、设备、法兰和基础等无明显松动和扭曲变形，则采取降压后重新紧固安装作业，首先用液压力矩扳手紧固(或重型套筒工具敲击扳手)，按照对角原则分3-4遍完成螺栓紧固，按照相同方法依次对每个螺栓进行紧固；工况四若满足法兰堵漏卡具安装要求则采取安装卡具的措施，首先清理泄露法兰轴向外端面，然后直接对事故法兰进行法兰堵漏卡具的安装，安装完成后使用注脂供给完成法兰密封空间密封材料的填充，不同卡具的不同维抢修过程参看卡具堵漏仿真模拟。
[0057] 站内与支线连接的法兰发生泄漏的维抢修操作流程：发现法兰处有天然气泄漏后立刻通过关闭事故管段的阀门从而关闭事故工艺管道、开启备用管段的阀门从而开启备用工艺管道，工况一若为法兰密封件损坏，即法兰紧固件无锈蚀、老化特征，且密封件工作形式多为金属缠绕垫或石棉垫，有明显锈蚀、破损现象，同时管体、设备、法兰和基础等无明显松动和扭曲变形等外部特征，则更换钢圈垫片，首先拆除连接螺栓，拆除法兰损坏密封件，完好密封件表面抹适量密封油放置法兰密封面中间并调整居中，最后进行螺栓紧固；工况二若为法兰材质或焊道缺陷，即法兰材质存在裂纹、夹层、砂眼等缺陷，管体、设备、法兰和基础等无明显松动和扭曲变形，则实施返修或更换安装新法兰，拆除与故障法兰以及与故障法兰连接的短节，同时在场外进行管段短节与新法兰预制焊接，复核现场安装，对预制管段下料修磨后进行组对安装，事故管段更换的具体操作参看换管仿真模拟；工况三若无需更换密封件，即密封件多为钢圈密封形式，且外观伍表明锈蚀、老化现象，切法兰连接螺栓伍锈蚀、损坏，但存在松动、紧固力矩不一致，管体、设备、法兰和基础等无明显松动和扭曲变形，则采取降压后重新紧固安装作业，首先用液压力矩扳手紧固(或重型套筒工具敲击扳手)，按照对角原则分3-4遍完成螺栓紧固，按照相同方法依次对每个螺栓进行紧固，完成维抢修后开启修复管段，关闭旁通工艺管段。
[0058] 站场管线发生泄漏的维抢修操作流程：工况一若管道轴向位置、椭圆度及管道泄漏点的大小符合卡具使用要求，则使用卡具进行抢修，不同卡具的不同维抢修过程参看卡具堵漏仿真模拟；工况二若无法使用卡具修复时，采用更换故障管道的作业方法进行抢修，事故管段更换的具体操作参看换管仿真模拟。
[0059] 管道线路截断阀失效的维抢修操作流程：截断阀为焊接阀，无法直接更换失效截断阀，则将截断阀与两端的短节管线预制后对失效阀门进行更换，事故管段更换的具体操作参看换管仿真模拟。
[0060] 因卡具堵漏仿真模拟操作与换管仿真操作为常用维抢修操作，其中换管仿真模拟分为天然气管线换管仿真模拟与石油管线换管仿真模拟，固各自单独保存为一个仿真模拟文件，使用相应维抢修措施时可直接调用拼接相应的仿真模拟文件。
[0061] 卡具堵漏仿真模拟操作流程：工况一对开式卡具堵漏，首先拆除防腐层，然后将卡具吊装至泄露点正上方，并有专人指挥吊装作业，吊装作业需持证上岗，然后安装卡具；工况二木楔子堵漏，虎口夹住木楔子，迅速、准确地将其插到泄露点上，在木楔子外套上螺母，并把螺母和管线焊在一起，最后用螺栓顶着木楔子往里拧，使之上面的口也焊牢固；工况三空腔引流夹具堵漏，首先使用木楔子堵漏，然后将空腔引流夹具固定到管道泄漏的地方，并用引流管将泄漏的石油引出；工况四柔性卡具堵漏，泄漏点安装柔性卡具时使柔性卡具的黑色部分堵住管道的泄露处，然后用扳手将两边拧紧。
[0062] 石油管道换管仿真模拟操作流程：换管前需在事故点附近选取合适的地点开挖集油坑，确保泄露油品能汇入集油坑内，集油坑内需铺设放油塑料布，防止油品渗入
土壤，然后通过罗茨
泵等排油设备对泄露点油品进行持续排油，再进行封堵换管，工况一不停输封堵换管，首先在需要更换的管段前后一定距离处焊接防涨圈、旁接三通、封堵三通及平衡孔短节，焊接三通前，应严格测量管道圆度和壁厚，控制好管道直焊缝的周向位置，作业尺寸应有专人计算，专业核对检查，焊接时降低管线的运行压力，确保满足焊接要求，此时焊接位置管道内宜为满管介质，在安装好开孔机后开平衡孔，开孔位置应避免管道焊接，开孔前需调整开孔机、开孔结合器、刀具使其保证良好的整体
同轴度，开孔过程中应控制各阶段开孔速度，监视开孔机和液压站的压力表变化，并保持对开孔切削的监听，开孔时保证所开孔对管道的对中性，保证开孔尺寸到位，然后开封堵孔和旁通孔，开孔前，检查三通内腔，保证内腔密封部位的光滑度，开完孔后关闭夹板阀然后安装封堵装置与旁通管，通过封堵装置对管道进行封堵，封堵前在封堵皮碗相对管道直焊缝的位置加工凹槽，检查封堵密封件，进行带压封堵实验同时检查压力，封堵时严格按照操作规程，保证管道压力无
波动或波动小于0.1MPa，然后利用平衡孔排出封堵管段内的油品，并利用氮气进行置换，再对管段进行切割，切割时为防止刀具损坏，可以利用楔子防止夹刀，在破损管段位置多爬几道口，释放管道应力，成功切管后安装黄油墙进行封堵，焊接安装好新的管段后依次开平衡孔引流、解除封堵、安装封堵塞、安装法兰盲板及管道防腐；工况二停输封堵换管，不同于不停输封堵换管的是，开完孔后关闭夹板阀然后安装封堵装置，管道停输，确认压力稳定后，再下封堵装置，通过封堵装置对管道进行封堵，封堵前在封堵皮碗相对管道直焊缝的位置加工凹槽，检查封堵密封件，进行无压封堵实验。
[0063] 天然气换管仿真模拟操作流程：首先关闭事故管段截断阀、打开阀室内管道旁通阀，事故管段天然气沿放空管道流向放空塔进行点火放空，待放空塔塔顶火焰熄灭后放空作业结束，注氮车入场并与注氮管连接，打开注氮口阀门开始注氮，将管道内气体由放散口放散，经天然气检测仪测量管道内天然气含量低于1％时关闭阀门，完成注氮，然后对事故管段进行换管作业，同时用防爆轴流风机对场地进行强制吹扫，用切管器对管段进行切管，移除事故管段，用黄油墙或泡沫墙对管道进行封堵作业，再对管道进行消磁后进行新管段的焊接作业，焊接完成后安装新管段的防腐层，再次对该管段进行进行注氮组作业，氮气进入阀室管网，将管道内的气体由放散口放散，经氧气含量检测仪测量管道内的氧气含量低于1％时完成注氮，关闭注氮阀门，关闭阀室内的旁通阀门，开启截断阀，恢复通气，检测置换管段处完好且无气体泄漏，现场天然气浓度检测合格后，撤除防爆轴流风机，拆除隔离带，天然气换管操作完成。
[0064] 根据以上维抢修操作流程，通过3d max进行仿真模拟，建立流程中的仿真场景、根据操作流程以每秒25
帧来确定仿真时长，从而进行动态仿真情景，模型按与现场实际大小等比建立。在3d max中建立摄像机，通过调节摄像机的远近从而调节视图大小以及视图的角度。
[0065] 通过在材质库中调节材质的
颜色、透明度、光泽度、贴图、燥波等建立与实际相符的常用仿真材质，如天然气材质、石油材质、
水的材质、管道的材质、石墩的材质等，并统一保存为一个材质库文件，在以后的仿真中打开该材质库文件直接将其赋予到相应的模型。
[0066] 通过添加粒子的喷射，粒子喷射方向向上，并在材质库中选中天然气材质，将天然气材质赋予粒子，从而仿真模拟天然气的泄露，通过调节粒子的大小、数量以及扩散角来调节仿真模拟泄露气体柱的大小、高度、直径以及上下直径的差别，然后选中创建面板中的空间扭曲创建一个风，风的方向与轴流风机吹出的风方向一致，并与粒子进行空间绑定，初始强度值设置为0，在轴流风机开启的后一帧数点击开启自动关键点，此帧强度值设置为0，在此帧的后125帧将强度值调节为0.3，同时在此帧增加粒子的扩散角，即可模拟仿真被轴流风机吹散的泄露气体柱。
[0067] 仿真轴流风机开启，扇叶以两秒钟旋转360度旋转，则
选定某一帧数，打开自动关键帧，并记录该时刻的关键点，再此帧数的后五十帧，将轴流风机的
叶片旋转360度，然后进入曲线编辑器，将该五十帧的旋转动画设置为相对重复，然后关闭自动关键点。
[0068] 同样通过添加粒子的喷射，并在材质库中选中石油材质，粒子喷射方向向下，将石油材质赋予粒子，从而仿真模拟石油的泄露，通过调节粒子的大小、数量来调节仿真模拟泄露油滴的大小和快慢。
[0069] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
