水溶管道封堵技術(shù)在長(zhǎng)北氣田的應(yīng)用

丁鵬，雷普瑾，余志斌，霍晉，董欣，李海艦

水溶管道封堵技術(shù)在長(zhǎng)北氣田的應(yīng)用

丁鵬，雷普瑾，余志斌，霍晉，董欣，李海艦

（長(zhǎng)慶油田長(zhǎng)北作業(yè)分公司，陜西 西安 710016）

介紹和對(duì)比了不同類(lèi)型的管道封堵技術(shù)，著重闡述了水溶管道封堵技術(shù)的優(yōu)勢(shì)、適用范圍，同時(shí)以長(zhǎng)北氣田某高壓天然氣輸送管道修復(fù)項(xiàng)目作為工程案例，闡述了水溶管道封堵技術(shù)在天然氣輸送管道維修中的應(yīng)用。最后，提出了水溶管道封堵技術(shù)選擇的建議。

水溶；管道封堵；管道修復(fù)

1 前言

天然氣及石油管道經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行之后, 由于管道制造本身的缺陷、環(huán)境的腐蝕沖蝕以及第三方破壞等因素，不可避免的會(huì)產(chǎn)生各種損傷和失效，帶來(lái)嚴(yán)重的生命財(cái)產(chǎn)損失。如何經(jīng)濟(jì)、安全、高效地恢復(fù)管道的安全運(yùn)行受到了社會(huì)的極大關(guān)注，因此對(duì)管道動(dòng)火焊接修復(fù)相關(guān)的封堵技術(shù)研究具有十分重要的意義。

天然氣一般都采用鋼制無(wú)縫管道進(jìn)行密閉輸送，由于緊急維修、改建、新建等的要求，需要在天然氣管道上實(shí)施焊接等動(dòng)火作業(yè)。天然氣管道動(dòng)火時(shí)需要有可靠、安全的可燃?xì)怏w隔離封堵技術(shù)，否則會(huì)導(dǎo)致爆燃事故的發(fā)生。本文所著重介紹的水溶性管道封堵工藝，提供一種對(duì)天然氣、凝析油、凝析油水天然氣混合液的管道隔離封堵技術(shù)，能快速完成管道的絕對(duì)隔離封堵，確保管道焊接作業(yè)安全，縮短管線動(dòng)火周期，節(jié)約費(fèi)用。下面就從工藝技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益、安全性等方面，將傳統(tǒng)封堵工藝和新型水溶封堵工藝作對(duì)比分析[1]。

2 管道封堵工藝技術(shù)介紹

在動(dòng)火作業(yè)中，目前氣田上應(yīng)用較廣泛的隔離措施是僅置換或者置換+傳統(tǒng)隔離封堵工藝。但因天然氣中含有凝析油，凝析油吸附于管壁上或者以凝析油水混合物形式積存于管道低點(diǎn)位置，隨著溫度的升高一段時(shí)間后，凝析油蒸汽就會(huì)揮發(fā)出來(lái)，當(dāng)達(dá)到一定的濃度就會(huì)在動(dòng)火焊接點(diǎn)引起閃爆，給動(dòng)火作業(yè)帶來(lái)了很大的風(fēng)險(xiǎn)。故最安全的方法應(yīng)該是在焊接點(diǎn)附近形成絕對(duì)隔離，將會(huì)避免事故的發(fā)生。

下面以天然氣管道焊接動(dòng)火為例，對(duì)幾種工藝進(jìn)行介紹。

2.1 傳統(tǒng)管道封堵技術(shù)

2.1.1 僅氮?dú)庵脫Q工藝技術(shù)

直接向管道內(nèi)連續(xù)注入置換氮?dú)?，直到在管道氮?dú)獬隹谔幙扇細(xì)怏w檢測(cè)為10%LEL以下，則認(rèn)為氮?dú)庵脫Q合格。

2.1.2 氮?dú)庵脫Q+隔離封堵工藝技術(shù)

在氮?dú)庵脫Q完成之后，進(jìn)行隔離封堵。按照封堵技術(shù)的不同，分為油脂墻封堵工藝、隔離球封堵工藝。

（1）油脂墻封堵工藝：管道氮?dú)庵脫Q后，用滑石粉和油脂按一定的比例均勻攪拌后，在需焊接的管口兩端處分別筑一面油脂滑石粉混合墻，用來(lái)阻止焊接火花與油氣的接觸，可以實(shí)現(xiàn)暫時(shí)的隔離。

（2）隔離球封堵工藝：管道氮?dú)庵脫Q后，把隔離球放入管道待焊接兩端的管道內(nèi)，充氣后可實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)火點(diǎn)附近暫時(shí)隔離。

2.2 水溶管道封堵技術(shù)

管道氮?dú)獯祾咧?，?duì)待焊接管道內(nèi)進(jìn)行清潔，確保管道動(dòng)火點(diǎn)附近管壁無(wú)殘余油漬。將符合管道內(nèi)徑的水溶脂裝置放入需焊接管道內(nèi)，用水溶膠將水溶脂板與管道粘在一起，可以做到絕對(duì)密封，氣體檢測(cè)合格后即可動(dòng)火。投產(chǎn)之后，該封堵材料遇采出水即可溶解，不影響下游設(shè)備的運(yùn)行。

具體安全措施及操作步驟如下：

（1）關(guān)井放空。按照管道隔離圖紙，對(duì)需要?jiǎng)踊鸷附庸芏芜M(jìn)行隔離并放空。

（2）吹掃。選擇氮?dú)獾淖⑷肟诤团懦隹?，從上游處連接氮?dú)廛?chē)，用氮?dú)獯祾咴撎幑芏?，主要目的清除管線內(nèi)的可燃?xì)怏w，直到氮?dú)馀懦隹跉怏w檢測(cè)合格，結(jié)束氮?dú)獯祾咦鳂I(yè)。

（3）隔離。根據(jù)隔離圖紙進(jìn)行隔離，并掛牌上鎖，確保動(dòng)火管線處絕對(duì)隔離。

（4）切割。確認(rèn)動(dòng)火管道壓力為零后，使用冷切割器在特定的動(dòng)火部位處作業(yè)。

（5）封堵。對(duì)焊接管道內(nèi)進(jìn)行清潔，將與管道內(nèi)徑相符的水溶管道封堵板分別安裝在動(dòng)火部位的上下兩端進(jìn)行封堵。

（6）氣體測(cè)試。封堵成功后，使用可燃?xì)怏w測(cè)試儀進(jìn)行持續(xù)檢測(cè)，確?？扇?xì)怏w為零。

（7）動(dòng)火焊接。按照動(dòng)火作業(yè)計(jì)劃書(shū)進(jìn)行動(dòng)火作業(yè)，并對(duì)動(dòng)火點(diǎn)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，合格后方可投產(chǎn)。投產(chǎn)后，該封堵材料遇采出水即可溶解。

3 管道封堵技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比

3.1 影響關(guān)井時(shí)間

水溶管道封堵技術(shù)與傳統(tǒng)封堵工藝相比管道修復(fù)時(shí)間短，產(chǎn)能損失小，經(jīng)濟(jì)效益好。以長(zhǎng)北氣田CX支線改線為例，具體時(shí)間對(duì)比如表1。

表1 傳統(tǒng)封堵工藝和水溶管道封堵工藝對(duì)比

以上CX支線改線為例，CX支線全長(zhǎng)2.7 km，傳統(tǒng)封堵工藝氮?dú)庵脫Q要達(dá)到可燃?xì)怏w濃度在10%LEL以下，故氮?dú)庵脫Q所需時(shí)間較長(zhǎng)。水溶管道封堵技術(shù)節(jié)省了氮?dú)庵脫Q和封堵的時(shí)間，總共節(jié)約11 h。

3.2 成本經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比

該CX支線井目前配產(chǎn)32.8×104m3/d，與傳統(tǒng)封堵工藝相比，可以節(jié)約11 h時(shí)間（參照表1），影響氣量可達(dá)15×104m3，以1 m3天然氣價(jià)格1元計(jì)算，相比傳統(tǒng)封堵工藝節(jié)約15萬(wàn)元。

4 管道封堵技術(shù)綜合對(duì)比

天然氣輸送管道動(dòng)火作業(yè)是一項(xiàng)高危作業(yè)，動(dòng)火點(diǎn)位置必須做到絕對(duì)隔離，同時(shí)可燃?xì)怏w濃度必須降低到可接收范圍。下面就各種封堵技術(shù)安全性作以對(duì)比。

（1）僅氮?dú)庵脫Q，是最不安全的一種方法。缺點(diǎn)較多：大多數(shù)天然氣輸送管道都含凝析油，隨著環(huán)境溫度的升高，管壁上殘余的凝析油可燃組分會(huì)揮發(fā)出來(lái)，在焊點(diǎn)附近形成易爆性的混合氣體，焊接時(shí)容易引發(fā)爆炸；置換周期很長(zhǎng)，可燃?xì)怏w檢測(cè)很難達(dá)標(biāo)，如出現(xiàn)管道應(yīng)急搶險(xiǎn)狀況，則無(wú)法滿(mǎn)足及時(shí)焊接動(dòng)火的需求；停產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng), 經(jīng)濟(jì)損失較大。

（2）油脂墻封堵工藝優(yōu)點(diǎn)：油脂隨氣流進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)，無(wú)須后期清管作業(yè)。缺點(diǎn)：氮?dú)庵脫Q時(shí)間長(zhǎng)，且施工工序復(fù)雜, 氮?dú)庀妮^多；油脂封堵點(diǎn)位置不易確定。如果離焊接位置過(guò)近，油脂受熱容易融化，會(huì)造成隔離失效；油脂墻不能承壓，稍有背壓就會(huì)損壞，造成燃爆的事故，有的甚至造成人身傷亡，因此大直徑管道不適用油脂墻封堵工藝。故該方法不是最優(yōu)選的工藝。

（3）隔離球封堵工藝優(yōu)點(diǎn)：隔離球適用各種不同直徑的管道。缺點(diǎn)也較多：氮?dú)庵脫Q時(shí)間長(zhǎng)，且施工工序多，氮?dú)庀亩?；由于隔離球不能溶解于水，故后期必須進(jìn)行管道二次清管，故只能用于可以清管的管線；強(qiáng)度不夠，不能承背壓。故該方法也不是最優(yōu)選的工藝。

以上三種封堵工藝各有缺點(diǎn)，都不是最優(yōu)選的工藝技術(shù)。下面介紹水溶脂管道封堵工藝技術(shù)：

水溶脂管道封堵工藝優(yōu)點(diǎn)：

（1）可以承背壓0.1 MPa；

（2）操作方便，安裝簡(jiǎn)單，安全快捷，特別是對(duì)不易接近的區(qū)域（如：山區(qū)、沙漠）；

（3）無(wú)須較長(zhǎng)時(shí)間的氮?dú)庵脫Q，節(jié)約時(shí)間，產(chǎn)能損失小，經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)；

（4）焊接結(jié)束后，只需正常解除隔離開(kāi)井投產(chǎn)，天然氣自帶產(chǎn)出水即可溶解該材料，對(duì)下游生產(chǎn)設(shè)備無(wú)影響；

（5）不需要二次清管作業(yè)，節(jié)省時(shí)間，在搶險(xiǎn)焊接時(shí)候使用最為合適。

長(zhǎng)北氣田現(xiàn)場(chǎng)使用情況：在CX支線改線動(dòng)火工程中應(yīng)用1次，成功完成了含凝析油天然氣管線動(dòng)火封堵，并且在封堵應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了可燃?xì)怏w絕對(duì)隔離（可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)值均為零），確保含凝析油天然氣管線動(dòng)火作業(yè)更快捷、更安全、更實(shí)用。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了水溶管道封堵技術(shù)的原理、施工工藝和施工方法，并對(duì)其技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用情況進(jìn)行綜合對(duì)比，同時(shí)結(jié)合了長(zhǎng)北氣田的應(yīng)用情況，認(rèn)為該技術(shù)能夠有效封堵管道，可以為動(dòng)火焊接提供安全保障。該方法比傳統(tǒng)的管道封堵方法具有明顯的優(yōu)勢(shì)和較好的應(yīng)用前景。

［1］劉忠，趙宏林.一種新型的管道封堵器[J].石油機(jī)械，2006，34（1）：33-34．

Application of Water-soluble Pipeline Isolation Technology in Changbei Gas Field

（PetroChina Changbei Operation Company, Shaanxi Xi'an 710016, China）

Different types of pipeline isolation technologies were introduced and compared. The advantages and application scope of water-soluble pipeline isolation technology were emphatically expounded. At the same time, taking a high pressure natural gas pipeline repair project in Changbei gas field as an engineering case, the application of water-soluble pipeline isolation technology in the maintenance of natural gas transmission pipeline was described. At last, some suggestions on choosing water-soluble pipe isolation technology were put forward.

water-soluble; pipeline isolation; pipeline repair

2019-12-17

丁鵬（1984-），男，工程師，陜西省西安市人，2008年畢業(yè)于西安石油大學(xué)石油工程專(zhuān)業(yè)，從事氣田油氣集輸技術(shù)工作。

TE832

A

1004-0935（2020）03-0319-03