埕海1-1人工島外輸原油管線不停輸封堵技術(shù)

陸赟蕓 朱昭宇 王莉 耿永華（大港油田灘海開發(fā)公司，300280）

一、工程概況

埕海1-1人工島外輸油海底管道長約4.2km，設(shè)計(jì)壓力4.0MPa，設(shè)計(jì)溫度70℃，內(nèi)管管徑 Φ323.9mm×9.5mm，一端從埕海1-1人工島靠船碼頭西側(cè)登島，另一端在進(jìn)海路入海口處登陸。管道從登陸點(diǎn)至埕海1-1島門衛(wèi)閥組間處管道規(guī)格由Φ323.9mm×9.5mm變?yōu)棣?73 mm×7.9mm，此段因管徑不一，不具備通球清管和管道內(nèi)檢測(cè)功能，因此需要將950米Φ273 mm×7.9mm管線更換為Φ323.9mm×9.5mm管線。管線更換不僅會(huì)影響埕海1-1島外輸油海底管道乃至整個(gè)埕港管線的正常生產(chǎn)運(yùn)行，若埕海1-1島外輸油海底管道停輸改造還將導(dǎo)致極大的經(jīng)濟(jì)損失。如何將這種影響降到最低程度是一項(xiàng)值得研究探討的課題，管道不停輸封堵技術(shù)就是解決該問題的一種重要施工方法。

二、封堵工藝概述

管道封堵技術(shù)是1884年誕生的，到現(xiàn)在已有115多年的歷史。 該技術(shù)是在完全密閉狀態(tài)下，在需改造管段兩側(cè)，利用物理、機(jī)械手段，將改造段從管線中隔絕堵斷，進(jìn)行維護(hù)、修理、更換等改造。物理機(jī)械手段包括筒式、懸掛式、折疊式等多種形式；對(duì)運(yùn)行中的管線改線，有不停輸改線和停輸改線兩種方式；停輸改線一般是將管線停輸，利用封堵方法將改線段與主管線堵斷，清空改線段輸送介質(zhì)，切斷舊管段，以新管段代之。不停輸封堵技術(shù)具有不停產(chǎn)、不降壓、不降溫的特點(diǎn)，保障了管線生產(chǎn)的正常運(yùn)行，具有較高的實(shí)用意義和經(jīng)濟(jì)效益。

三、實(shí)施方案

1.實(shí)施步驟

埕海1-1人工島外輸原油管線工程采用了管線不停輸封堵技術(shù)與設(shè)備，先將改線段一端（上游在φ323.9管線上實(shí)施封堵作業(yè)）用旁通管接通，以旁通線輸送介質(zhì)，然后封堵主管線。改線段另一端利用已有發(fā)球筒1#閥門作為另一個(gè)封堵點(diǎn)，待上游封堵后，確認(rèn)1#、2# 閥門關(guān)閉，打開3# 閥門，拆除1# 閥門左側(cè)發(fā)球筒，將新管線與1# 閥門通過法蘭連接，實(shí)現(xiàn)新舊管線連頭，待上游新管段與主管線連頭后，向新管線內(nèi)注油，靠閥組間一側(cè)必須預(yù)留一個(gè)2″排氣孔，壓力平衡，打開1# 閥門，解除上游封堵，切換至新管段正常輸送，最后將旁通撤除。動(dòng)火連頭完成后，在不停輸狀態(tài)下先進(jìn)行新管線的投產(chǎn)運(yùn)行，通過下囊孔往新管線注油，壓力平衡后提封堵，導(dǎo)通新管線。

2.管線可焊壓力

根據(jù)《鋼制管道封堵技術(shù)規(guī)程》5.2.1三通在管線焊接需要在允許帶壓施焊壓力范圍內(nèi)進(jìn)行，采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6150.1-2003進(jìn)行管道施焊壓力計(jì)算管道允許帶壓施焊的壓力：

式中：P——管道允許帶壓施焊的壓力，MPa；

σs—管材的最小屈服極限，MPa；

t——焊接處管道實(shí)際壁厚，mm；

c——因焊接引起的壁厚修正量，mm（通常取2.4 mm）；

D——管道外徑，mm；

F——安全系數(shù)（原油、成品油管道取0.6，天然氣、煤氣管道取0.5）。

∮323.9×7.0 mm施工焊接壓力計(jì)算

其 中 ：σs= 345MPa、t=7.0mm、D=529mm、F=0.6、P=3.6MPa

計(jì)算得到管線允許施焊的最大壓力為3.6Mpa。

3.技術(shù)要求

開孔、封堵作業(yè)點(diǎn)應(yīng)選擇在直管段上，管線壁厚必須均勻。開孔部位盡量避開管道焊縫，無法避開時(shí)對(duì)開孔刀切削部位的焊道宜適量打磨。開孔前應(yīng)對(duì)所有焊道和組裝到管道上的閥門、開孔機(jī)等部件進(jìn)行整體試壓，試驗(yàn)壓力為管道運(yùn)行壓力，穩(wěn)壓5分鐘，使用泡沫水噴淋三通焊逢、各部件結(jié)合面，觀察有無氣泡產(chǎn)生，以壓力不降低，不產(chǎn)生氣泡為合格。開孔作業(yè)時(shí)管線內(nèi)介質(zhì)壓力、流速應(yīng)保持穩(wěn)定，管線介質(zhì)流速不大于5米/秒。封堵作業(yè)時(shí)管線內(nèi)介質(zhì)流速不能超過2.5m/s。封堵作業(yè)期間不應(yīng)清管作業(yè)，管線內(nèi)壓力、流速需保持穩(wěn)定。打開平衡孔排油，壓力下降為0.01MPa，關(guān)閉平衡孔閥門觀察20分鐘，若封堵隔離段管道壓力沒有回升，則封堵成功。確認(rèn)封堵成功后，通過平衡孔將油抽到提前準(zhǔn)備的油罐車內(nèi)。新舊管線連頭，焊接工藝規(guī)程采用氬弧焊打底，CHE507填充蓋面。焊接完成2小時(shí)后做X射線檢測(cè)，檢測(cè)合格后立刻進(jìn)行投產(chǎn)。焊接前進(jìn)行管線磁力檢測(cè)，若管線有磁，則用消磁儀進(jìn)行消磁。上游新舊管線連頭結(jié)束后，確認(rèn)1#、2# 閥門關(guān)閉，3#閥門處于常開狀態(tài)。拆除1#閥門左側(cè)發(fā)球筒，將新管線與1#閥門通過法蘭連接，實(shí)現(xiàn)新舊管線連頭。打開新管線上預(yù)留2″孔，通過上游下囊短節(jié)向新管線沖油，逐步實(shí)現(xiàn)新舊管線壓力平衡。

四、經(jīng)濟(jì)效益分析

埕海1-1人工島外輸原油管線不停輸封堵技術(shù)實(shí)施工期為2天，采用不停輸變更管徑的方案后經(jīng)濟(jì)效益分析如下：

施工總費(fèi)用包括管線采購、防腐、安裝、挖溝等施工費(fèi)合計(jì)約170萬元，管線帶壓開孔、封堵等施工費(fèi)約110萬元，管線鋪設(shè)所涉及設(shè)計(jì)、監(jiān)理、第三方檢驗(yàn)、無損檢測(cè)等40萬元，不可預(yù)見費(fèi)30萬元，總計(jì)400萬元。埕海1-1人工島外輸油海底管道外輸量為3700m3/d，約25900桶，以施工期間國際油價(jià)107.71美元/桶，匯率6.5，107.71美元/桶×25900桶×6.5×2天=3623.5957萬元 。因此，采用不停輸變更管徑的方案2天內(nèi)可減少停運(yùn)造成的損失近3623.5957萬元。與施工總費(fèi)用相比甚多，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益可觀。

原油長輸管線距離長，內(nèi)部含原油多、爆炸危險(xiǎn)性大、停輸改造損失巨大等特點(diǎn)決定了管道在放空條件下進(jìn)行工藝改造和局部換管工作是不切實(shí)際的。目前我國大部分原油長輸管線均已運(yùn)行多年，將逐漸面臨局部改造及大修問題，不停輸帶壓封堵技術(shù)的應(yīng)用很好的解決了這一難題。埕海1-1人工島外輸原油管線采用不停輸封堵技術(shù)進(jìn)行管線改造后已經(jīng)投入使用，目前運(yùn)行良好。

1.劉新領(lǐng),姚秀程.較長管線不停輸帶壓雙封雙堵工藝技術(shù)的應(yīng)用及分析.城市燃?xì)?2008,（7）：7-10.

2.秦紅,不停輸帶壓封堵技術(shù)研究.管道技術(shù)與設(shè)備,2009,（2）：43-45.