中俄黑龍江定向鉆穿越回拖管道防腐層保護(hù)探討

馬曉成，詹勝文，陳吉吉

（1.中國(guó)石油天然氣管道工程有限公司，河北廊坊065000;2.中油管道物資裝備總公司，河北廊坊065000）

中俄黑龍江定向鉆穿越回拖管道防腐層保護(hù)探討

馬曉成1，詹勝文1，陳吉吉2

（1.中國(guó)石油天然氣管道工程有限公司，河北廊坊065000;2.中油管道物資裝備總公司，河北廊坊065000）

油氣管道定向鉆穿越方式因其投資少、工期短、不影響航道、安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，成為河流穿越的首選方式。但在回拖過程中，特別是在巖石地層中，有可能損傷管道防腐層。文章針對(duì)中俄原油管道黑龍江穿越段的實(shí)際情況，根據(jù)中俄雙方設(shè)計(jì)文件的規(guī)定，對(duì)幾種新型管道防腐層保護(hù)措施進(jìn)行了探討，最后確定黑龍江穿越管道采用光固化套外保護(hù)方案。

原油管道；定向鉆穿越；回拖；防腐層保護(hù)

1 工程簡(jiǎn)介

中俄原油管道黑龍江穿越工程位于中俄兩國(guó)邊境，是俄羅斯斯科沃羅季諾泵站至中國(guó)漠河泵站石油管道系統(tǒng)的組成部分，連接著俄羅斯境內(nèi)從斯科沃羅季諾泵站到入土點(diǎn)的管段與中國(guó)境內(nèi)從出土點(diǎn)到漠河泵站的管段，是中俄原油管道的控制性工程。

黑龍江穿越點(diǎn)位置在莫赫納特伊島端點(diǎn)以東20 m處，穿越長(zhǎng)度1 052 m，其中俄羅斯境內(nèi)占54%，中國(guó)境內(nèi)占46%。

中俄雙方專家就黑龍江穿越方案進(jìn)行過多次技術(shù)交流，最終確定穿越方案為對(duì)穿式定向鉆方案。管道設(shè)計(jì)壓力6.4 MPa，管徑820 mm，壁厚15.9 mm，采用K60級(jí)直縫埋弧焊鋼管。雙管同管徑平行敷設(shè)，一條為主管道，另外一條為備用管道，平行間距25 m，備用管道在主管道的下游。

黑龍江穿越位于中國(guó)最北端，氣候寒冷，地質(zhì)條件極其復(fù)雜，上覆蓋8～18 m的卵礫石，下部為變質(zhì)砂巖。

2 問題的提出

定向鉆穿越巖石地層時(shí)，由于孔洞不圓滑、控向精度較低等原因，防腐層易受損。對(duì)于大管徑管道，由于管道剛度大，在經(jīng)過彈性彎曲段時(shí)，更容易損壞防腐層。因此，管道回拖過程中防腐層的保護(hù)問題受到中俄專家的重視。

3 設(shè)計(jì)的防腐方案和施工技術(shù)方案

對(duì)于防腐方案，中俄雙方設(shè)計(jì)文件均規(guī)定如下：

黑龍江穿越段管道采用出廠帶三層聚乙烯加強(qiáng)級(jí)防腐層的管道，根據(jù)俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)OTT-04.00-27.22.00-КТН-005-1-03《三層聚乙烯加強(qiáng)級(jí)外防腐》（4型），出廠防腐層厚度不小于3mm，考慮到安全，訂貨時(shí)進(jìn)行了加強(qiáng)，要求厚度不小于3.5mm。

定向鉆穿越補(bǔ)口采用特制的抗拉拖和抗磨蝕的聚合物熱收縮套，符合俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)OTT-04.00-45.21.30-КТН-002-1-03《定向鉆用聚乙烯熱收縮套》（4型，定向鉆專用）。每一道口采用3個(gè)熱收縮套，一個(gè)用于補(bǔ)口，另外2個(gè)用于定向鉆拖拉過程中保護(hù)補(bǔ)口收縮套。

考慮到施工過程中可能會(huì)對(duì)防腐層造成破壞，設(shè)計(jì)文件做了如下規(guī)定：

中方設(shè)計(jì)文件規(guī)定：根據(jù)РД-17.01-60.30.00-KTH-007-1-04《饋電法檢查輸油干線防腐狀態(tài)》指導(dǎo)文件的要求，在定向鉆穿越黑龍江的管道回拖后，應(yīng)采用饋電法對(duì)管道防腐層進(jìn)行檢查；如果饋電法檢查不合格，則對(duì)穿越管段采用超聲波儀進(jìn)行內(nèi)測(cè)徑診斷，同時(shí)增加犧牲陽(yáng)極作為以后運(yùn)營(yíng)過程中的防護(hù)措施。

俄方設(shè)計(jì)文件規(guī)定：水下鋪設(shè)的油管段絕緣電阻率不應(yīng)低于250 kΩ·m2。在這種情況下，當(dāng)平均電流密度不高于1.3 μA/m2時(shí)，相對(duì)于電源連接地的穿越末端的土壤自然電位的偏移應(yīng)是300 mV?？紤]到不可能通過開挖來消除陰極極化發(fā)現(xiàn)的缺陷，在區(qū)段電阻不符合設(shè)計(jì)值時(shí)，定向鉆區(qū)域需連接臨時(shí)陰極保護(hù)裝置。

從中俄雙方的設(shè)計(jì)文件看，如果防腐層遭到破壞，應(yīng)采用增加犧牲陽(yáng)極的形式進(jìn)行補(bǔ)充保護(hù)。

另外，在定向鉆施工過程中，應(yīng)盡量使導(dǎo)向孔符合設(shè)計(jì)軌跡，并進(jìn)行4次擴(kuò)孔和充分的洗孔，保證定向鉆孔洞圓滑、平緩過渡。

在穿越設(shè)計(jì)方案中，考慮采用負(fù)浮力控制措施，讓管道在回拖過程中保持懸浮狀態(tài)，盡量減少孔壁對(duì)穿越管道防腐層的損傷。

4 新型管道防腐層保護(hù)措施探討

4.1 管中管方案

此方案為俄方提出的建議。俄方建議先穿越一條鋼套管或塑料管，然后將輸油管道從中間通過，以保護(hù)穿越管道防腐層，我們分析此方案存在以下問題：

（1） 鋼套管或厚壁塑料管對(duì)陰極保護(hù)具有屏蔽作用。如果后期防腐層出現(xiàn)漏點(diǎn)，無論是犧牲陽(yáng)極還是強(qiáng)制電流均不能對(duì)管道防腐層漏點(diǎn)形成保護(hù)，使得這些措施完全失效。

（2） 采用鋼套管或塑料管需要增大定向鉆擴(kuò)孔直徑，勢(shì)必進(jìn)一步增大了定向鉆的穿越風(fēng)險(xiǎn)。

（3） 鋼套管費(fèi)用較高；大管徑塑料管穿越的技術(shù)難度較大，因缺少此類管的穿越經(jīng)驗(yàn)，可能遇到意想不到的風(fēng)險(xiǎn)。

（4） 采用管中管方案大大增加了施工和材料費(fèi)用，也進(jìn)一步增大了穿越風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)延長(zhǎng)了施工工期。

4.2 光固化套方案

為了防止防腐層在定向鉆穿越過程中受到破壞，采用德國(guó)PSI管道配件有限公司生產(chǎn)的Fibertec光固化套對(duì)防腐層進(jìn)行加強(qiáng)，光固化套的制造根據(jù)歐盟標(biāo)準(zhǔn)EN12068/DIN30672C/50DVGW《用于與鋼管外防腐相接的外有機(jī)涂層帶和可縮材料》，加強(qiáng)后使得管道防腐層在水平定向鉆施工時(shí)具有較強(qiáng)的抗機(jī)械外力沖擊和較高的力學(xué)性能。其抗壓強(qiáng)度為150 MPa，抗沖擊強(qiáng)度57.5 kJ/m2，抗剪切強(qiáng)度達(dá)到0.615 MPa。

光固化套采用纏繞式施工，然后采用自然光或者特種光源在規(guī)定時(shí)間內(nèi)固化（-40℃以上工作）。在一定強(qiáng)度的自然光下，固化時(shí)間20～120 min，在特種紫外光燈下，固化時(shí)間2～20 min。用光固化套保護(hù)的管道如圖1所示。

圖1 光固化套保護(hù)管道示意

此方案存在的問題：

（1） 在國(guó)內(nèi)長(zhǎng)輸管道上缺少相關(guān)的使用經(jīng)驗(yàn)，其保護(hù)效果缺少應(yīng)用實(shí)例支持。

（2） 低溫施工和工作性能需要進(jìn)一步驗(yàn)證。

（3） 此方案是對(duì)原防腐層的加強(qiáng)措施，由于地下定向鉆穿越工程的不確定性，穿越完成后地下漏點(diǎn)也不能保證完全排除，如存在漏點(diǎn)，需繼續(xù)按原設(shè)計(jì)方案增加犧牲陽(yáng)極進(jìn)行保護(hù)。

4.3 其他保護(hù)方案

采用定向鉆穿越巖石地層的管道除了上述保護(hù)方法外，還有環(huán)氧類、聚脲及混凝土保護(hù)層，這些保護(hù)方法在國(guó)外均有過一些嘗試，但是在國(guó)內(nèi)研究的還不多，有待于進(jìn)一步探討。

經(jīng)過中俄雙方多次協(xié)調(diào)，最后達(dá)成一致意見，確定黑龍江穿越管道采用光固化套外保護(hù)方案。

5 結(jié)束語(yǔ)

定向鉆穿越管道回拖防腐層的保護(hù)，特別是對(duì)于巖石地層定向鉆穿越，已經(jīng)日益受到國(guó)內(nèi)外專家的關(guān)注。文中提及的回拖管道的保護(hù)措施，無論是管中管、光固化套還是其他保護(hù)方案，均需要設(shè)計(jì)和施工人員進(jìn)一步研究和驗(yàn)證，管中管方案在國(guó)際上還沒有工程應(yīng)用先例，光固化套方案在德國(guó)使用已經(jīng)比較成熟，在中國(guó)還剛剛起步。盡管黑龍江穿越管道采用了光固化套保護(hù)方案，但此方案并不一定是最好的方案，光固化套保護(hù)方案造價(jià)較高，光固化套與管道沒有膠結(jié)，且光固化套施工驗(yàn)收沒有成熟的標(biāo)準(zhǔn)，這些問題均還有待于研究解決。

Abstract:Applying directional drilling method for oil and gas pipeline crossings has become a preferred way in river crossing because of less investment,shorter construction period,no influence on channel,safety and environmental protection.But the anticorrosion layer may be damaged during pullback stage,especially in the rocky stratum.According to the design documents stipulated by both sides of China and Russia,the investigations on several new protection measures of anticorrosion layers were done and finally the light-cured external protection layer was adopted for the Heilongjiang pipeline crossing project.

Key words:China-Russia Crude Oil Pipeline;crossing with directional drilling;pullback;anticorrosion layer protection

（51）Discussion on Anticorrosion Layer Protection at Pipeline Pullback Stage of Directional Drilling in China-Russia Heilongjiang Crossing Project

MA Xiao-cheng（China Petroleum Pipeline Engineering Co.,Ltd.,Langfang 065000，China）,ZHAN Sheng-wen，CHEN Zhe

TE973.4

B

1001－2206（2010）05－0051－02

馬曉成（1980-），男，河南南陽(yáng)人，工程師，2002年畢業(yè)于西安公路交通大學(xué)建筑工程專業(yè)，現(xiàn)從事管道穿跨越設(shè)計(jì)工作。

2009-12-04；

2010-06-28