海管建造階段常見問題及其對(duì)生產(chǎn)期運(yùn)行維護(hù)的影響分析

王 波，曲 直，滿海強(qiáng)，徐偉捷，張 智

(中海石油(中國)有限公司天津分公司遼東作業(yè)公司 天津300457)

1 海管清管以及內(nèi)檢測的意義

海管是海上油氣田生產(chǎn)過程中原油、天然氣、注水等介質(zhì)的專用管道，海上各平臺(tái)之間，以及海上平臺(tái)與陸地處理終端之間，通過海管進(jìn)行介質(zhì)輸送可以提高生產(chǎn)效率。因此海管的安全、高效運(yùn)行有著非常重要的意義。在海管全生命周期運(yùn)營階段，海管會(huì)受到各種因素影響導(dǎo)致輸送效率下降、腐蝕等問題，以原油海管為例，原油中所含的蠟會(huì)以蠟晶的形式析出，沉積在管道內(nèi)壁(圖1)；各種有機(jī)物、無機(jī)物會(huì)在管道內(nèi)結(jié)垢，也會(huì)增加管道腐蝕。因此，海管需要進(jìn)行定期清管。

在海管投入運(yùn)行之后，對(duì)整條海管的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，以保證海管的安全運(yùn)行，此時(shí)需要利用電子幾何檢測器對(duì)海管進(jìn)行內(nèi)檢測。在管道內(nèi)運(yùn)行時(shí)，記錄運(yùn)行過程中的溫度、速度、加速度、旋轉(zhuǎn)度、壓力以及管道內(nèi)幾何變形等信息，滿足要求后，利用漏磁檢測器(圖2)或超聲波檢測器，對(duì)管道內(nèi)壁的壁厚變化進(jìn)行測量，可以得到管道腐蝕缺陷尺寸、加工缺陷、金屬損失等信息，發(fā)現(xiàn)危害管道運(yùn)行的隱患。

通過定期清管和內(nèi)檢測，可以延長海管的使用壽命，確保海管的使用安全。海上油田各條海管根據(jù)各自輸送介質(zhì)的不同，均制定相應(yīng)的清管周期和內(nèi)檢測周期。一般情況下，清管周期天然氣干氣海管每年一次，天然氣濕氣及合格原油海管每3個(gè)月一次，混輸海管及注水海管每2個(gè)月一次。內(nèi)檢測則在海管投運(yùn)前完成或者在投運(yùn)后1年之內(nèi)開展，完成內(nèi)檢測5年后，進(jìn)行內(nèi)檢測復(fù)檢。

2 影響清管及內(nèi)檢作業(yè)的因素

2.1 管道及附屬閥門

海管管徑必須從起點(diǎn)到終點(diǎn)完全一致，將兩種不同管徑的管道焊接在一起，將會(huì)導(dǎo)致清管器從一段管徑管道進(jìn)入另一段不同管徑管道時(shí)，出現(xiàn)卡球的問題。海管附屬閥門也需要采用全通徑的閥門，如果閥門為變徑閥門，則清管器也有可能卡在球閥處。閥門內(nèi)徑必須與海管內(nèi)徑完全一致。非全通徑閥門(圖3)完全禁止安裝在海管上，在監(jiān)造階段要特別注意對(duì)閥門的檢查，即使是全通徑的球閥，也要進(jìn)行開關(guān)試驗(yàn)，避免閥門無法全開，影響通球。

除了管道內(nèi)徑以及閥門要求之外，管道內(nèi)壁焊接時(shí)，要避免出現(xiàn)較大的焊瘤等，以免后續(xù)對(duì)清管器造成傷害。

2.2 管道彎頭參數(shù)

2.2.1 彎頭曲率半徑

彎頭曲率半徑的定義，為管道中心線至圓心的長度，彎頭的曲率半徑影響清管器的通過，海管平臺(tái)立管段到海管收發(fā)球筒之間的管線彎頭較多(圖4)，要求彎頭的曲率半徑≥3D(D為管道外徑)。

2.2.2 彎頭間直管段長度

在海管的收發(fā)球筒與入海段之間，不僅彎頭多，還會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)彎頭連接在一起的狀態(tài)，這種狀態(tài)的管段，對(duì)兩個(gè)彎頭間的直管段有明確的要求，即L＞D，直管段的長度要大于管道的外徑(圖5)。

在建造階段，要特別注意彎頭的曲率半徑和雙彎頭造型直管段的長度，如果曲率半徑不足，直管段長度不夠，后續(xù)的內(nèi)檢測時(shí)，則需要對(duì)管道進(jìn)行改造，將讓作業(yè)變得非常困難。

2.3 管道附件的位置及設(shè)置

2.3.1 溫井和防腐刮片、探針的設(shè)置

溫井為溫度表或者溫度變送器安裝的基座，探測桿深入到管道內(nèi)部，因此溫井嚴(yán)禁安裝在清管器通過路徑的主管道上。

防腐刮片和防腐探針，是為了檢測管道腐蝕而設(shè)置，其原理為把與管材或者設(shè)備相同材質(zhì)的金屬試片放到介質(zhì)中，通過計(jì)算試片暴露天數(shù)下的重量損失來計(jì)算管道的腐蝕速率。和溫井一樣，防腐刮片需要垂直于管道深入到管道內(nèi)，因此嚴(yán)禁將防腐刮片和探針安裝在清管器通過路徑的主管道上。

2.3.2 管道三通格柵的設(shè)置

在海管收發(fā)球筒的旁通位置，設(shè)置有三通，在收發(fā)球時(shí)，實(shí)現(xiàn)介質(zhì)路徑的改變，對(duì)于內(nèi)徑小于60%主管線管徑的三通，清管器可以安全通過；內(nèi)徑大于60%主管線的三通，清管器可能會(huì)卡堵。因此，對(duì)于內(nèi)徑大于50%主管線內(nèi)徑的三通，均需要安裝三通格柵(圖6)。

鑒于海管三通處，一般都是和主管線相同的內(nèi)徑，在海管建造階段，生產(chǎn)人員需要對(duì)海管三通處是否正確安裝三通格柵進(jìn)行確認(rèn)，避免后續(xù)施工帶來的不便(圖7)。

2.3.3 過球指示器的安裝

過球指示器是檢測清管器是否通過的裝置，當(dāng)清管器通過其安裝位置時(shí)，觸碰到撞針，指示裝置起跳，表示清管器已經(jīng)通過。因此，如果選擇的過球指示器和管道不匹配，則很可能因?yàn)樽册樳^長，而影響清管器的正常通過。

3 故障實(shí)例

3.1 溫井安裝位置不合適影響清管

某油田在清管發(fā)球時(shí)，清管器表面存在劃傷，初步判斷為尖銳物所致，在進(jìn)行停產(chǎn)檢修時(shí)，發(fā)現(xiàn)溫度表和溫度變送器的溫井不合適，已經(jīng)撞擊變形，最終判斷為溫井過長所致。該溫井安裝在清管器路徑管路上，建議盡量安裝在非清管器路徑上(圖8)。

3.2 防腐刮片安裝位置對(duì)清管的影響

某油田原油海管，防腐刮片和防腐探針未按照PID圖設(shè)計(jì)安裝，由于防腐刮片和防腐探針安裝到清管器通過的路徑上，導(dǎo)致清管器劃傷、損壞。經(jīng)過不停產(chǎn)檢修，發(fā)現(xiàn)腐蝕刮片已經(jīng)被撞彎(圖9、圖10)。

4 海管建造階段施工建議

對(duì)于海管建造階段的施工把控，對(duì)后續(xù)的海管運(yùn)行維護(hù)有非常重要的影響。因此，在海管建造階段，現(xiàn)場監(jiān)造人員一定要注意以下幾個(gè)常見問題。

4.1 海管管道及閥門

整個(gè)海管的管道內(nèi)徑必須全部一致，管道附屬閥門必須采用全通徑閥門，同時(shí)，在建造階段進(jìn)行閥門開關(guān)試驗(yàn)，保證閥門能夠?qū)崿F(xiàn)全開全關(guān)，避免出現(xiàn)半開的狀態(tài)。

海管存在彎頭之處，一定要測量曲率半徑，確保曲率半徑≥3D。對(duì)于存在兩個(gè)彎頭連接的部位還應(yīng)該保證連接兩個(gè)彎頭的直管段長度大于管道外徑。發(fā)現(xiàn)曲率半徑不足或者直管段不足時(shí)，及時(shí)通知施工方整改。

4.2 海管附屬件

海管附屬件包括過球指示器、防腐刮片、防腐探針、溫井等。過球指示器的長度一定要合適，不能太長；防腐刮片、防腐探針和溫井，不要安裝到清管器通過的路徑上。

4.3 海管三通格柵

三通格柵在海管建造階段，會(huì)出現(xiàn)漏裝現(xiàn)象，作為監(jiān)造人員，一定要進(jìn)行檢查確認(rèn)，拍照存檔，防止漏裝。

關(guān)注以上海管建造階段的重點(diǎn)問題，將有利于將這些問題在建造階段妥善處理，從而切實(shí)避免影響后續(xù)海管運(yùn)營階段的清管、內(nèi)檢等作業(yè)?！?/p>