管道內(nèi)穿插聚乙烯管修復(fù)技術(shù)在南堡油田的應(yīng)用

蔡 彪

中國(guó)石油冀東油田南堡油田作業(yè)區(qū)，河北唐山 063200

南堡油田現(xiàn)階段在役主要集輸管道共16條，其中投產(chǎn)運(yùn)行超過(guò)10年的占62.5%，5～10年的占37.5%。管道經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行后，存在不同程度的腐蝕，加上帶壓封堵、改線等人為因素的影響，造成管道穿孔、變形，大大降低了管道運(yùn)行的安全性，因此集輸管道的更換、修復(fù)工作就成為當(dāng)前一項(xiàng)重要工作。

1 修復(fù)方案的確定

新PG2外輸油管道于2014年7月投產(chǎn)，起于新PG2平臺(tái)，止于南堡3-2轉(zhuǎn)油站，用于將新PG2平臺(tái)的油氣水輸送至轉(zhuǎn)油站。2018年南堡作業(yè)區(qū)在《南堡油田管道安全隱患治理工程》中對(duì)新PG2外輸油管道進(jìn)行磁應(yīng)力檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示防腐層無(wú)破損點(diǎn)；PMDT磁應(yīng)力檢測(cè)顯示存在2個(gè)Ⅱ級(jí)異常點(diǎn)、22個(gè)Ⅲ級(jí)異常點(diǎn)；開(kāi)挖驗(yàn)證段管壁最小值為7.81 mm，管道原有壁厚為8 mm，減薄了0.19 mm，管道存在內(nèi)腐蝕，腐蝕量為2.37%。

管道檢測(cè)報(bào)告評(píng)定管道運(yùn)行情況良好，由于定向鉆穿越段管道埋深超過(guò)20 D（D為管徑），無(wú)法進(jìn)行磁應(yīng)力檢測(cè)，并且定向鉆穿越段出現(xiàn)疑似穿孔，為了保護(hù)環(huán)境和減少土方開(kāi)挖工作量，因此只對(duì)長(zhǎng)552 m的穿越段管道采用改性高密度聚乙烯內(nèi)穿插修復(fù)技術(shù)進(jìn)行治理。

2 管道內(nèi)穿插修復(fù)技術(shù)及施工工藝

管道內(nèi)穿插聚乙烯管技術(shù)是用外徑略大于待修復(fù)管道內(nèi)徑的改性HDPE管，在常溫下使其通過(guò)縮徑機(jī)，經(jīng)過(guò)多級(jí)壓縮后經(jīng)牽引機(jī)牽引穿插進(jìn)入待修復(fù)管道內(nèi)，再經(jīng)過(guò)不小于24 h的自然恢復(fù)或者再以輔助壓力方式逐漸恢復(fù)其原有直徑，從而實(shí)現(xiàn)與舊管道內(nèi)壁的過(guò)盈貼合，形成了“外鋼內(nèi)塑”的復(fù)合管道，達(dá)到了防腐和承壓的目的[1]。管道內(nèi)穿插聚乙烯管技術(shù)施工工藝流程如圖1所示。

圖1 施工工藝流程

3 修復(fù)關(guān)鍵工序控制

（1）作業(yè)坑開(kāi)挖。在管道定向鉆穿越的東、西側(cè)開(kāi)挖操作坑共2處。東側(cè)由于開(kāi)挖深度較深，開(kāi)挖范圍受限，地下水位高，經(jīng)過(guò)多次現(xiàn)場(chǎng)論證，選擇在作業(yè)坑四周安裝拉森鋼板樁用以支撐作業(yè)坑邊坡，然后進(jìn)行作業(yè)坑開(kāi)挖的方式。在作業(yè)坑開(kāi)挖的同時(shí)，也開(kāi)挖出送管坡道，角度控制在12°。西側(cè)先進(jìn)行土方圍堰，然后開(kāi)挖作業(yè)坑，四周安裝木樁、笆片。兩側(cè)作業(yè)坑開(kāi)挖完成后，坑底先填厚300 mm的山皮石，然后鋪防滲布，用以阻擋管道斷開(kāi)后排出的污油。

（2）內(nèi)襯管材選擇。根據(jù)新PG2外輸油管道輸油溫度來(lái)選擇不同的內(nèi)襯管道，HDPE管最高使用溫度為60℃，而管道介質(zhì)的溫度為65℃，因此需選用改性的HDPE管即耐溫PE-RT管作為內(nèi)襯管，適用溫度-40～80℃。

（3）內(nèi)襯管外徑和壁厚選擇。新PG2外輸油管道規(guī)格為D508 mm×8 mm，需選用D492 mm的內(nèi)襯專用耐溫改性RT管，根據(jù)SY/T 4110—2007標(biāo)準(zhǔn)，選擇內(nèi)襯管厚度為10 mm，具體參數(shù)見(jiàn)表1[2]。

（4）清洗、除瘤、通徑。清洗前先對(duì)管道進(jìn)行熱洗，經(jīng)檢測(cè)管道內(nèi)無(wú)可燃?xì)怏w后方可進(jìn)行清洗。牽引機(jī)牽引清管器（由刮垢器、皮碗、鋼絲刷和通徑板組成）對(duì)管道內(nèi)部反復(fù)進(jìn)行清洗，通徑鋼板厚度選用10～16 mm，其外徑略小于鋼管內(nèi)徑。

表1 新PG2外輸油管道參數(shù)和內(nèi)襯管材選型

（5）管道內(nèi)窺檢查。清管完成后，用管道機(jī)器人對(duì)管道清洗情況進(jìn)行內(nèi)窺檢查，內(nèi)窺檢查形貌如圖2所示，達(dá)到內(nèi)壁無(wú)雜物、無(wú)垢、無(wú)毛刺、無(wú)焊瘤為合格[3]。

圖2 管道清洗后機(jī)器人內(nèi)窺檢查形貌

（6）內(nèi)襯管組對(duì)、熱熔焊接、試壓。用熱熔機(jī)加熱襯管端部至熔融溫度，在壓力下連接并冷卻，焊縫處用鐵鏟削平，直至與管道管徑一致[4]。焊口具有襯管全部的性能，并且強(qiáng)度高于本體。搭設(shè)帳篷可在嚴(yán)寒環(huán)境下保護(hù)襯管和操作者，可對(duì)焊接環(huán)境進(jìn)行較好的控制，保持環(huán)境溫度≥10℃。管段整體焊接完成后進(jìn)行氣密性試壓，試驗(yàn)壓力0.1 MPa，穩(wěn)壓20 min，直至無(wú)泄漏為合格。

（7）試驗(yàn)段穿插。為檢驗(yàn)通徑除瘤效果，對(duì)6 m長(zhǎng)的內(nèi)襯管試驗(yàn)段進(jìn)行穿插試驗(yàn)，觀察試驗(yàn)段的劃痕，劃痕深度≤1.6 mm（一般為管壁厚度的20%），并且管段上無(wú)明顯的壓痕，說(shuō)明管道內(nèi)沒(méi)有較大的焊瘤或其他異物。

（8）RT管內(nèi)穿插。為減小穿插過(guò)程中的摩阻力，采用三級(jí)縮徑機(jī)對(duì)襯管進(jìn)行等徑壓縮，縮徑范圍可控制在15%，將牽引頭固定在內(nèi)襯管首端，用牽引機(jī)通過(guò)鋼絲繩將內(nèi)襯管緩慢拉入待修復(fù)管道，牽引速度控制在6～12 m/min，穿插過(guò)程中要連續(xù)檢測(cè)牽引力的變化。

（9）復(fù)合管壓力試驗(yàn)。采用盲板封堵，按原管道設(shè)計(jì)要求（SY/T 4204—2016） 對(duì)管道進(jìn)行嚴(yán)密性和壓力試驗(yàn)。修復(fù)管道設(shè)計(jì)壓力為2.5 MPa，則強(qiáng)度試驗(yàn)壓力為3.75 MPa，穩(wěn)壓4 h，嚴(yán)密性試驗(yàn)壓力2.5 MPa，穩(wěn)壓24 h，以目測(cè)檢測(cè)管道無(wú)變形、不破裂、無(wú)滲漏且壓降不大于試驗(yàn)壓力的1%為合格[5]。

（10）端口連接。管道襯管貼合完畢后，在兩端焊制PE-RT法蘭，使之與鋼法蘭緊貼，形成復(fù)合法蘭。試壓完成后拆除試壓盲板進(jìn)行新舊管道連接，利用復(fù)合法蘭與原有管道進(jìn)行連接，在管道連接時(shí)需在管道內(nèi)距管口500 mm處用黃油墻封堵，防止管內(nèi)殘余油液及揮發(fā)氣體溢出造成事故。

4 效果評(píng)價(jià)

4.1 延長(zhǎng)了管道使用年限

采用管道內(nèi)穿插技術(shù)堵塞原管道泄漏點(diǎn)，加強(qiáng)了薄弱管段，阻斷了介質(zhì)腐蝕，可在原管道承壓能力基礎(chǔ)上，綜合提高管道的使用性能。自2019年4月投產(chǎn)以來(lái)，新PG2外輸油管道運(yùn)行平穩(wěn)，穿越段未出現(xiàn)腐蝕穿孔和破損現(xiàn)象，有效地延長(zhǎng)了管道使用壽命。

4.2 施工難度小

穿越段管道西側(cè)均為水域，管道要穿越遷曹鐵路和青林公路，無(wú)其他路由敷設(shè)管道，只能采用定向鉆方式穿越，這將涉及當(dāng)?shù)卣罢鞯貑?wèn)題，施工協(xié)調(diào)困難。內(nèi)穿插技術(shù)是一種在線修復(fù)技術(shù)，只需在管道兩側(cè)開(kāi)挖作業(yè)坑即可，降低了施工難度，施工工期短，減少了待修復(fù)管道停產(chǎn)時(shí)間。

4.3 大大降低施工成本

采用改性高密度聚乙烯內(nèi)穿插修復(fù)技術(shù)修復(fù)管道的施工費(fèi)用為144萬(wàn)元（不含稅），采用定向鉆穿越重新鋪一根D508 mm管道，經(jīng)測(cè)算施工費(fèi)用為1 020萬(wàn)元（包括鐵路穿越補(bǔ)償費(fèi)等），可見(jiàn)采用內(nèi)穿插修復(fù)大大降低了施工成本。定向鉆施工與內(nèi)穿插修復(fù)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 定向鉆施工與內(nèi)穿插修復(fù)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比

5 結(jié)束語(yǔ)

南堡油田D508 mm大口徑管道腐蝕治理采用內(nèi)穿插修復(fù)技術(shù)取得了良好的效果，有效解決了集輸管道定向鉆穿越段、公路段和水洼段腐蝕穿孔治理的難題，而且其防腐性能高，既可提高管道的運(yùn)行效率，又節(jié)省了施工費(fèi)用，為油田管道腐蝕治理積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

新PG2外輸油管道磁應(yīng)力檢測(cè)報(bào)告和定向鉆穿越段內(nèi)穿插治理的效果表明，目前新PG2外輸油管道整體處于安全受控狀態(tài)，雖然管道局部還存在腐蝕現(xiàn)象，但管道整體運(yùn)行情況良好。