波纹补偿器内与输送介质(如高温热水)接触、补偿工作钢管膨胀移动的是金属波纹管,金属波纹管采用SUS316L不锈钢。不锈钢波纹管与两侧的固定端管和活动端管焊接,补偿器通过固定端管和活动端管连接供热管道。

　　在补偿器钢外筒的活动端板处设置柔性密封填料结构。由于工作钢管内的介质是经过处理的氯离子含量符合要求的软化水,不锈钢波纹管内侧受腐蚀的程度较小。不锈钢波纹管开裂很大程度上是由于外侧受到了高浓度氯离子水的侵蚀。密封结构的重要作用之一就在于阻挡外侧水。

　　在补偿器活动端管的移动部位包裹软质绝热材料—超细离心玻璃棉。离心玻璃棉在补偿器的设计补偿量下,不得影响活动端管及两侧聚氨酯保温层的移动。离心玻璃棉外用中碱玻璃纤维无捻粗砂布包扎后,再用铝箔反射布均匀缠绕。离心玻璃棉包裹层的外边是柔性橡胶波纹管,柔性橡胶波纹管与补偿器的聚乙烯外护管粘接。

　　在补偿器的钢外筒、固定端管、柔性密封填料结构外边及活动端管外的离心玻璃棉右侧做聚氨酯保温层,这个聚氨酯保温层须与热网中预制直埋保温管的聚氨酯保温层同性能、同厚度。聚氨酯保温层与补偿器的端管边沿有150~200mm的距离,以方便补偿器与热网管道连接时做接头保温。

　　补偿器的聚氨酯保温层外面是聚乙烯外护管,其性能与热网中预制保温管的聚乙烯管相同。补偿器钢外筒凸出部位的聚乙烯不规则连接按照CJ/T155-2001《高密度聚乙烯外护管聚氨酯硬质泡沫塑料预制直埋保温管件》标准,采用熔融挤出焊,不使用热收缩带。

　　在柔性橡胶波纹管外覆盖聚乙烯保护壳,避免橡胶波纹管受土压迫。聚乙烯保护壳的两边有挡土环,壳上加环形筋板,左挡土环与上下聚乙烯管壳实施挤出焊死固定,右挡土环为活动端。

　　通过上述结构,补偿器的活动部分与非活动部分结合成为一个有机的整体。当热网管道受热时,补偿器的活动端管在柔性密封填料结构的密封下将向左滑动压缩不锈钢波纹管(活动端管相对于导流管向左移动)来吸收管道的膨胀量。由于活动端管与其上的聚氨酯保温层为一体,也就带动了聚氨酯保温层及其上的聚乙烯外护管向左移,进而压缩了离心玻璃棉和橡胶波纹管,聚氨酯上的聚乙烯外护管相对于右挡土环左移。当热网管道降温时,补偿器活动端管做反向运动以补偿管道的收缩量。在波纹管补偿器的整个吸收、补偿管道热膨胀过程中,其钢外筒、固定端管、柔性密封填料结构及导流管等是固定不动的。由此可见,在补偿器的工作中,不锈钢波纹管及聚氨酯保温层、离心玻璃棉始终是被密封的。

　　在波纹管堵漏施工过程中需要用到很多专用设备及工具,如果在地质钻探中应用小口径波纹管进行堵漏作业,必须研发相应的小口径专用设备,如扩眼器、球形胀管器、滚子胀管器、磨鞋等都要进行进一步的优化设计,甚至有些工具需要重新进行设计。

　　波纹管施工过程中复杂事故的处理

　　波纹管堵漏技术尚属起步阶段,在施工作业过程中还会遇到一些复杂问题,需要进一步针对波纹管施工作业可能发生的事故进行深入研究,探索解决办法。如:

　　(1)波纹管下井遇阻、卡,无法起下钻时如何处理;

　　(2)对溶洞、空洞地层以及破碎坍塌井段进行施工时,钻井液大量漏失可能遇到的复杂情况;

　　(3)地层缩径波纹管受挤变形,或者发生剪切、拉伸变形导致钻具无法下井如何解决。

　　结论与展望

　　(1)波纹管堵漏技术是最直接有效的堵漏方法之一,现场堵漏试验成功表明我国己经基本掌握该项技术。

　　(2)地质岩心钻探领域采用波纹管堵漏技术能够降低钻井工程风险和成本,具有较好的前景。

　　(3)波纹管堵漏技术目前尚不成熟,需要进一步开展系列化研究,在施工工艺以及复杂情况处理方面还需要大量的现场实践和探索。

　　(4)金属补偿器在补贴损坏套管、减少套管层次方面尚无成功案例,需要在这方面进一步开展理论及试验研究。