淺談內(nèi)穿插修復(fù)技術(shù)在塔河油田的應(yīng)用

倪陽(yáng)（江蘇華石技工貿(mào)總公司，華揚(yáng)油建南京工程中心，江蘇 南京 210015）

隨著塔河油田的不斷開(kāi)發(fā)，其產(chǎn)出物越來(lái)越多，在產(chǎn)油量不斷增多的同時(shí)，綜合含水量也不斷增多，塔河油田的產(chǎn)出物中硫化氫、二氧化碳以及氯離子的含量較高，而產(chǎn)出液整體的pH值一直穩(wěn)定在較低的水平，顯示出較強(qiáng)的酸性，在此情況下，站間的輸送管道被腐蝕，且情況也來(lái)越嚴(yán)重，管道內(nèi)壁被腐蝕后呈點(diǎn)狀或者是串狀，腐蝕較嚴(yán)重的地方則會(huì)形成穿孔，造成運(yùn)輸過(guò)程中的泄露，油氣含量減少，若不及時(shí)治理，將會(huì)造成巨大的損失。

1 項(xiàng)目的概況

我公司承建了西北油田分公司的躍進(jìn)區(qū)塊奧陶系油氣藏產(chǎn)能建設(shè)地面工程(一標(biāo)段)（原油管道，管道型號(hào)：168、219）工程，該工程為新建1#閥組間至躍進(jìn)2#原油脫水站集輸管線，新建4#閥組間至躍進(jìn)2#原油脫水站集輸管線，新建YJ2拉油流程至躍進(jìn)2#原油脫水站集輸管線，新建2#閥組間至YJ2流程集輸管線，這四條管線長(zhǎng)度約為（8940）米。

上述新建集輸管線承擔(dān)著向新建躍進(jìn)2#原油脫水站輸送原油的任務(wù)，由于躍進(jìn)區(qū)塊原油屬于高蠟、低凝固點(diǎn)、低粘度輕質(zhì)原油，原油平均密度0.8128g/cm3，平均粘度為4.45mm2/s，含蠟4.7%，含鹽量438.89mg/L，含硫量0.19%。為了保證脫水站的正常運(yùn)行，設(shè)計(jì)要求這4條集輸主管需要采用聚乙烯內(nèi)襯管進(jìn)行管道內(nèi)防腐。

聚乙烯(PO)這種物質(zhì)具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性與耐磨性，且其摩擦系數(shù)較小，抗沖擊力和耐久力都較強(qiáng)，因此，采用PO 內(nèi)穿插修復(fù)技術(shù)治理被腐蝕的管道，經(jīng)濟(jì)效益高、治理效果好，能夠起到防護(hù)作用，大大提高管道的性能。一般情況下，一只質(zhì)量好的PO管內(nèi)插到被腐蝕的管道中，使用年限能夠達(dá)到50之久。

2 內(nèi)穿插修復(fù)工藝分析

2.1 工藝原理

內(nèi)穿插技術(shù)的主要原理為通過(guò)相關(guān)設(shè)備將聚乙烯管進(jìn)行變形處理，之后內(nèi)插在被腐蝕的管道內(nèi)部，再采取適當(dāng)?shù)牟僮魇沟肞O管在金屬管道內(nèi)部恢復(fù)其原型，PO管的內(nèi)壁緊貼金屬管道的內(nèi)壁，使得兩個(gè)管道緊緊地結(jié)合起來(lái)，同時(shí)運(yùn)輸管道就同時(shí)具有了PO 管的防腐性能和金屬管道的機(jī)械性能，二者合二為一，形成一種“管中管”的復(fù)合型式，運(yùn)送時(shí)油氣在PO管中運(yùn)輸，沒(méi)有直接接觸到金屬管的內(nèi)壁，避免了金屬管道的腐蝕，達(dá)到了防腐的目的。在此過(guò)程中需要注意的是聚乙烯管的直徑應(yīng)該略小于金屬管道。

2.2 內(nèi)穿插的方式

在《采用聚乙烯內(nèi)襯修復(fù)管道施工技術(shù)規(guī)范》中指出，將內(nèi)襯管插入金屬管道的方式有兩種，一種是將內(nèi)襯管在內(nèi)插之前變成“U”形，一種是徑向均勻壓縮，也稱之為“O”形等徑內(nèi)插。前者復(fù)原時(shí)采用空氣加壓的方式，這種方法使得原管道與內(nèi)襯管之間留有固定的縫隙，管道的抗壓能力大打折扣，預(yù)應(yīng)力也較小，容易出現(xiàn)管道變形的情況，當(dāng)內(nèi)襯管的支撐力達(dá)不到要求時(shí)，會(huì)產(chǎn)生管道變形而阻塞管道的情況；而采取徑向均勻壓縮的方式能夠有效避免以上問(wèn)題的發(fā)生，其原理是運(yùn)用聚乙烯自身的特點(diǎn)來(lái)促使其進(jìn)行自然釋放，恢復(fù)到原來(lái)的形式，內(nèi)壁的貼合效果更好，因此，塔河油田一般采用“O”形等徑內(nèi)插技術(shù)。

2.3 選擇內(nèi)穿插材料

一般情況下，各個(gè)運(yùn)輸管道之間的溫度不盡相同，所采用的內(nèi)襯管的種類也不同。聚乙烯管的最高耐熱溫度為60攝氏度，但是稠油集輸管道的運(yùn)輸溫度較高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)60攝氏度，此時(shí)應(yīng)該選用可承受溫度較高的聚乙烯管道，例如耐熱聚乙烯管，其工作溫度能夠達(dá)到90 攝氏度，較PO 管來(lái)說(shuō)，耐熱聚乙烯管的耐熱性更強(qiáng)。由于西北塔河油田冬天的極端溫度-27.4 ℃，井場(chǎng)原油輸送都采用加熱后再輸送一般井口出油溫度一般在70 ℃，固本項(xiàng)目選用的管材為HTPO 管，該管材最高耐運(yùn)行溫度在90℃以上，最高耐高溫為105℃。

2.4 確定斷管長(zhǎng)度

原管線的彎頭與斷管的長(zhǎng)度息息相關(guān)，聚乙烯管道的屈服強(qiáng)度、橫截面積與內(nèi)穿插所需要的拉伸力之間具有以下關(guān)系：

F＝kσyA

其中，F(xiàn)是拉伸力；k為系數(shù)，是由PO 管道的收縮比和直徑來(lái)確定的；σy是指屈服強(qiáng)度，A則為內(nèi)插管道的橫截面的面積。

此外，當(dāng)最大牽引力過(guò)大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致內(nèi)插管斷裂，因此，當(dāng)原金屬管道與內(nèi)插管道之間的摩擦力同樣大時(shí)，采用以下公式來(lái)計(jì)算出斷管的長(zhǎng)度：

W＝［2p（1＋k）＋p0］fL

在此公式中，W 是指原管道與內(nèi)插管道之間的摩擦力；p是指每米原管道對(duì)內(nèi)插管所產(chǎn)生的壓力；k 是指管道的主動(dòng)系數(shù)，一般為0.3；p0是指每米內(nèi)穿插的管道重量；f是指內(nèi)插管道與原管道之間的摩擦系數(shù)，計(jì)算時(shí)一般為0.4；L 是指管道的長(zhǎng)度，單位是米。

3 修復(fù)的工藝流程

修復(fù)流程為：（1）統(tǒng)計(jì)需要修復(fù)管道運(yùn)送的介質(zhì)種類、運(yùn)行壓力和溫度、腐蝕程度，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)挖坑；（2）對(duì)被腐蝕的管道進(jìn)行斷管處理并制作高密度聚乙烯內(nèi)襯管；（3）對(duì)金屬管道進(jìn)行清洗，去除內(nèi)部的雜物；4）對(duì)管道內(nèi)部的情況進(jìn)行CCTV 檢測(cè)，確定其內(nèi)壁的情況；（5）采用熱熔焊接技術(shù)將內(nèi)襯管連接在一起，進(jìn)行試壓檢查；（6）開(kāi)始進(jìn)行內(nèi)插作業(yè)，采用徑向均勻壓縮方式進(jìn)行內(nèi)插；（7）將管道的街頭連接在一起，用水泥包裹住接頭部分的內(nèi)襯管；（8）在修復(fù)工作整體完成后，對(duì)管線進(jìn)行試壓，保證修復(fù)工作沒(méi)有遺漏，使得修復(fù)管道可以自由使用。

4 內(nèi)穿插修復(fù)技術(shù)在塔河油田中的具體應(yīng)用

塔河油田的運(yùn)輸線路具有流量大、運(yùn)輸距離長(zhǎng)的特點(diǎn)，當(dāng)油水由于重力發(fā)生沉降時(shí)，管道內(nèi)部的低洼和彎曲處會(huì)積累大量的水分，其中含有很多酸性物質(zhì)，例如氯離子。在酸性環(huán)境中，管道的腐蝕作用明顯，滲漏出的油田造成棉花地和胡楊林的毀壞。采用內(nèi)穿插技術(shù)絕對(duì)腐蝕較嚴(yán)重的地方進(jìn)行處理之后，管道治理的成本降低，費(fèi)用與原來(lái)相比節(jié)省了30多個(gè)百分點(diǎn)。我國(guó)的塔河油田首次應(yīng)用該技術(shù)的時(shí)間為2010年，對(duì)長(zhǎng)達(dá)5千米的管道進(jìn)行了修復(fù)處理。

第一，對(duì)相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。管道內(nèi)部的輸送物質(zhì)為原有，其中含有大量的水分；管道運(yùn)輸產(chǎn)生的壓力大約為2.5MPa；最高運(yùn)輸溫度為60攝氏度；管道所在的凍土的深度為1.2米；內(nèi)襯管的選擇一般為耐熱聚乙烯管；穿插的方式主要為徑向均勻壓縮方式。

第二，選擇外徑和壁厚。本工程集輸線鋼管的規(guī)格分別為219mm×6mm，168mm×6mm；內(nèi)插HT-PO 管的204mm×7mm，155mm×6mm；選擇的內(nèi)插管的管壁的厚度分別為7mm，6mm。

第三，確定斷管的長(zhǎng)度。選擇的內(nèi)襯管為206mm×6mm；內(nèi)襯管的最大強(qiáng)度拉伸力為77.6KN；穿插過(guò)程中產(chǎn)生的最大牽引力為原管道和內(nèi)插管之間的摩擦力；斷管的最大長(zhǎng)度確定為1102m；在管線的彎頭處進(jìn)行單獨(dú)斷管，按照1.1km的長(zhǎng)度進(jìn)行斷管操作。塔河油田自2010 年進(jìn)行內(nèi)穿插修復(fù)技術(shù)進(jìn)行防腐處理之后，管道的使用狀況良好，沒(méi)有發(fā)生泄露或者繼續(xù)腐蝕的情況，在2012年對(duì)修復(fù)過(guò)的區(qū)域進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)內(nèi)插管與原管道之間的貼合度良好，管道運(yùn)行正常。

5 管線修復(fù)管理及方法

5.1 管道運(yùn)行管理。（1）管道穿插修復(fù)竣工后，不能隨意在管道上開(kāi)孔，如果需要開(kāi)孔必須要通過(guò)專業(yè)技術(shù)人員的研究制定出可行性的方案，并且由專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行操作。（2）經(jīng)過(guò)修復(fù)后的管道中間不能隨意斷開(kāi)，如果由于其他破壞產(chǎn)生的斷裂，則斷裂端口必須重新焊接PO管熱熔套，再連接起來(lái)。（3）管道外不能使用氣割以免破壞內(nèi)襯層，內(nèi)襯段中間需要斷開(kāi)時(shí)必須用斷管機(jī)。（4）與PO 管熱熔套連接的部位也應(yīng)避開(kāi)熱源，以免加熱PO管熱熔套變形。

5.2 管道遭外力破壞后的修補(bǔ)方法。（1）如果因?yàn)楣艿劳饬Χ馄茐暮?，?dǎo)致PO 管出現(xiàn)內(nèi)襯管破漏水或PO 管嚴(yán)重?fù)p壞時(shí)，應(yīng)立即斷開(kāi)遭破壞的部分，在兩端焊接PO 管熱熔套，在管道的中間加裝鋼質(zhì)或鑄鐵短節(jié)。（2）如果因?yàn)楣艿劳饬Χ馄茐?，但PO管尚未損壞或有輕微損壞時(shí)，將損壞部分作加固處理即可。

6 結(jié)語(yǔ)

塔河油田使用的內(nèi)穿插技術(shù)對(duì)腐蝕的金屬管道進(jìn)行修復(fù)，已經(jīng)取得了明顯的效果，不但能夠有效解決了油氣泄露的問(wèn)題，還能夠大大降低治理的成本，增加油田的經(jīng)濟(jì)效益。特別在較為敏感的地帶時(shí)，此技術(shù)能夠有效地降低污染，除了在管道腐蝕之后，采用此技術(shù)進(jìn)行治理，筆者參與的該項(xiàng)目在管道的設(shè)計(jì)階段就將此技術(shù)應(yīng)用于管道之中，會(huì)大大降低后期的工作難度。充分體現(xiàn)了中石化集團(tuán)將隱患消除在設(shè)計(jì)階段的理念。

[1]林凱，王立志，江洪湖，韓林.關(guān)于管道修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2011(22).

[2]葛鵬莉，羊東明，韓陽(yáng)，高秋英，朱原原.內(nèi)穿插修復(fù)技術(shù)在塔河油田的應(yīng)用[J].腐蝕與防護(hù)，2014(04).

[3]劉碧峰，羅曉明，馬先平，紀(jì)朝鳳，陳樹(shù)宏.HDPE 管道修復(fù)技術(shù)在大港南部油田的應(yīng)用[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2010(08).