油田管道儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)展望

文/楊風(fēng)斌 楊雯雅 李秀麗

本文系統(tǒng)分析了油田開發(fā)以來，管道輸送中遇到的問題及對(duì)策，總結(jié)了歷史經(jīng)驗(yàn)，提出了發(fā)展方向。各個(gè)時(shí)期適應(yīng)不同開發(fā)特點(diǎn)的管道技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，在生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)揮了重要作用。對(duì)于金屬管道、各類非金屬的適應(yīng)性進(jìn)行了分析，得到其適用的特定場(chǎng)景、工程規(guī)律和邊界條件，場(chǎng)區(qū)智能化管道和管道完整性管理更是使管道管理走上科學(xué)化、規(guī)范化道路。未來管道技術(shù)必是百花齊放，在管道材料、防腐技術(shù)、施工技術(shù)共同作用下的大發(fā)展，智能化、信息化和完整性管理作為管道管理的重要手段，正在蓬勃發(fā)展為管道管理的利器?！颁撝乒艿?內(nèi)外防腐”是常規(guī)管道技術(shù)，是輸送低含水原油的首選，但油田開采中原油含水量很高，有含水油管道、天然氣管道、凈化油管道，還有采出水管道，不同輸送介質(zhì)各有特點(diǎn)，決定了單一技術(shù)不能包打天下，經(jīng)過多年的摸索實(shí)踐，孤東油田管道技術(shù)不斷豐富完善，從技術(shù)發(fā)展上大致分為以下幾個(gè)階段：鋼管+內(nèi)防，使用玻璃鋼管線，試驗(yàn)鋼襯尼龍管，場(chǎng)區(qū)智能化管線試點(diǎn)，加大場(chǎng)區(qū)鋼襯尼龍管應(yīng)用，探索管道完整性管理。

1.管道技術(shù)的發(fā)展

1.1 適用于強(qiáng)腐蝕采出水輸送玻璃鋼管道技術(shù)。玻璃鋼是一種輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕的纖維增強(qiáng)塑料管。集輸系統(tǒng)常用纖維纏繞的聚酯玻璃鋼管道，由內(nèi)襯層、結(jié)構(gòu)層、外表面層組成。玻璃鋼管道通過選用不同類型樹脂，可以滿足絕大多數(shù)介質(zhì)的耐腐蝕性，使用壽命長(zhǎng)，且管壁光滑，不宜結(jié)垢結(jié)蠟附著微生物，流體通過性好，遠(yuǎn)低于鋼管，可以節(jié)省泵的能耗。

玻璃鋼管道公稱直徑可以達(dá)到DN50-DN4000，集輸系統(tǒng)壓力使用的玻璃鋼管道等級(jí)最高4MPa，耐溫-40℃—120℃，安裝工藝主要有兩種，站外長(zhǎng)距離管道采用承插連接，站內(nèi)工藝管道采用平口纏繞連接，玻璃鋼管道維修常用的有打卡子、換管等。在采出水上使用玻璃鋼管道取得好的效果后，陸續(xù)在油、氣輸送上進(jìn)行了嘗試，但數(shù)量比較少，目前原油管道僅限于站內(nèi)使用。站內(nèi)原油管道溫度普遍較高，含砂、含氣，使用6-9年玻璃鋼開始爆管，使用纏繞施工的接口、彎頭部位不穩(wěn)定，制約其在原油處理上的使用。天然氣輸送管道應(yīng)用最少，玻璃鋼管線的氣密性、靜電釋放方面存在爭(zhēng)議。

1.2 適用于強(qiáng)腐蝕、高含砂、高含水原油輸送的鋼襯尼龍管道技術(shù)。高溫高鹽油田采出液含水一般90%以上，礦化度高達(dá)幾萬甚至幾十萬，溫度50℃以上，稠油油藏采出液溫度超過60℃，疏松砂巖油藏含砂、含硫化氫，多種因素導(dǎo)致內(nèi)腐蝕問題十分突出。在玻璃鋼管道不能解決這個(gè)問題的時(shí)候，我們繼續(xù)進(jìn)行探索實(shí)踐，引進(jìn)鋼襯尼龍管道，成功實(shí)現(xiàn)了聯(lián)合站內(nèi)原油管道本質(zhì)安全。高溫高鹽油田采出液鋼襯尼龍復(fù)合管道將鋼制管道的高強(qiáng)度、強(qiáng)韌性與尼龍的抗鹽、耐磨、防腐功能相融合，形成適用于高溫、高鹽油田的鋼襯尼龍復(fù)合管道技術(shù)。該技術(shù)克服常規(guī)鋼制管道涂層防腐過程影響因素多、焊接補(bǔ)口難防腐以及受施工質(zhì)量影響大的問題，在工廠可靠環(huán)境下加工出結(jié)合緊密、一體成型。在中石化勝利油田、西南油氣分公司等單位應(yīng)用20000余米，在青島煉化、天津煉化應(yīng)用10000余米，投產(chǎn)最早的管道已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行17年。聯(lián)合站內(nèi)原油集輸管道優(yōu)先選用鋼襯尼龍管道。在東一聯(lián)、東二聯(lián)、東四聯(lián)井排閥組及部分主工藝管線應(yīng)用尼龍鋼襯管線2536m。2015年投產(chǎn)東四聯(lián)井排閥組7年運(yùn)行平穩(wěn)，未發(fā)現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。原油處理主工藝流程管線選用尼龍鋼襯管線。通過2-3年的努力，每座聯(lián)合站建成從進(jìn)站至外輸?shù)娜鞒啼撘r尼龍管道，全面提升站庫運(yùn)行質(zhì)量。該管道價(jià)格較高，是玻璃鋼2倍多，常采用地上法蘭連接方式，正在試驗(yàn)焊接埋地技術(shù)。

1.3 適用于復(fù)雜地質(zhì)條件耐腐蝕大口徑復(fù)合管技術(shù)。孤東油田位于黃河入?？诘呐R海地區(qū)，土壤是由黃河挾帶泥沙自然淤積而成。土基表現(xiàn)為壓實(shí)度小，結(jié)合穩(wěn)定差，地基沉降量大等工程特點(diǎn)，易發(fā)生水土流失和沉降現(xiàn)象；臺(tái)風(fēng)季節(jié)，強(qiáng)降雨和強(qiáng)風(fēng)暴等惡劣天氣，低洼區(qū)域的管線易發(fā)生橫向和縱向位移，玻璃鋼管線連接部位或本體薄弱部位的應(yīng)力達(dá)到一定程度就會(huì)出現(xiàn)裂紋或者錯(cuò)斷現(xiàn)象。為解決特殊地基條件下玻璃鋼不適應(yīng)的問題，首次引進(jìn)大口徑復(fù)合管道。2010年左右油田開始引進(jìn)小口徑管線，主要用在注水和注聚，耐壓能夠達(dá)到32MPa，近幾年開始引進(jìn)大口徑管線，主要用于集輸和采出水的低壓輸送管線，但超過DN300的大口徑管線，在勝利油田沒有應(yīng)用案例。復(fù)合管由內(nèi)襯層（內(nèi)層）、增強(qiáng)層和外保護(hù)層（外層）組成，內(nèi)外層為聚乙烯材料，滌綸纖維為增強(qiáng)層。大口徑管線的連接方式為熱熔+電熔套連接，強(qiáng)度等同管體。增強(qiáng)柔性復(fù)合管在強(qiáng)度、韌性和抗老化等性能上，優(yōu)于玻璃鋼管線，耐腐蝕性上強(qiáng)于鋼管（防腐）。柔性復(fù)合管管體抗沖擊，耐腐蝕，安裝維修方便（采用熱熔焊接即可），材料環(huán)?？裳h(huán)利用，標(biāo)準(zhǔn)使用壽命20年以上，理論使用達(dá)壽命30年以上，雖然總投資較高，但使用壽命長(zhǎng)，使用年限內(nèi)折算年均投資最少。2022年建成東四聯(lián)至東一聯(lián)大口徑復(fù)合管道全長(zhǎng)3.3km、DN500，采用熱熔焊接，埋地鋪設(shè)。增強(qiáng)柔性復(fù)合管成為解決復(fù)雜地質(zhì)條件下，強(qiáng)腐蝕水輸送的關(guān)鍵技術(shù)。

1.4 場(chǎng)區(qū)智能化管道技術(shù)。2013年11月22日發(fā)生的東黃輸油管道泄漏爆炸特別重大事故反映出管道事故隱患眾多，后果不容忽視，需要盡快提升油氣管道的安全性。場(chǎng)區(qū)智能化管道是智能化管道的延伸和補(bǔ)充。實(shí)現(xiàn)管線基礎(chǔ)信息管理、三維應(yīng)用、安全管理、設(shè)備管理、施工管理、視頻集成六大功能。場(chǎng)區(qū)智能化管道是將長(zhǎng)輸管道的智能化管理技術(shù)向站場(chǎng)轉(zhuǎn)移的一次有益嘗試，回答了場(chǎng)區(qū)智能化管道如何建設(shè)，應(yīng)該具備哪些功能的問題，說明了油田對(duì)場(chǎng)區(qū)管道的重視已經(jīng)提上日程，為油田加快推進(jìn)鋼襯尼龍復(fù)合管等適應(yīng)性強(qiáng)的管道提供了有利條件，成為扭轉(zhuǎn)站庫管道安全管理的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。在這一時(shí)期，國(guó)家出臺(tái)“風(fēng)險(xiǎn)防控與隱患治理”雙體系建設(shè)文件、集團(tuán)公司推行“泄漏管理”、油田實(shí)施“四化”建設(shè)，在不同程度上為場(chǎng)區(qū)智能化管道的興起奠定了基礎(chǔ)。

2.管道技術(shù)展望

2.1 揚(yáng)長(zhǎng)避短，非金屬管道技術(shù)持續(xù)提升。玻璃鋼管道脆性、易折損，不適應(yīng)復(fù)雜地質(zhì)條件和高溫原油輸送。適用于站內(nèi)采出水和地質(zhì)條件穩(wěn)固的地域，在玻璃鋼制造工藝的改進(jìn)中要兼顧經(jīng)濟(jì)性，本身定位經(jīng)濟(jì)耐腐蝕的管道，若價(jià)格過高，失去性價(jià)比則會(huì)壓縮使用空間。這些管道仍會(huì)在油田采出水領(lǐng)域大量應(yīng)用。同時(shí)要開展管道回收技術(shù)研究，廢棄管道的無法處置已經(jīng)暴露出來，回收價(jià)值不及鋼管，回收后不易處置。鋼襯尼龍管現(xiàn)在常用于站內(nèi)地上法蘭連接要進(jìn)行焊接技術(shù)研究，重點(diǎn)簡(jiǎn)化工序，提高施工效率，同時(shí)其價(jià)格較高，站外油氣管道應(yīng)用很少，但從長(zhǎng)期效益看，很有推廣價(jià)值。柔性復(fù)合管可以看做是玻璃鋼管道的升級(jí)替代品，解決了玻璃鋼脆性易折的問題，其焊接工藝施工時(shí)間長(zhǎng)，適用于站外較長(zhǎng)管線，不適用站內(nèi)管段短、接頭多的環(huán)境。維修技術(shù)還要研究。

2.2 拓展研究領(lǐng)域，金屬管道性能再提升。非金屬管道應(yīng)用并不能說金屬管道沒有市場(chǎng)了，實(shí)際上，金屬管道的優(yōu)勢(shì)仍然很大，低含水油管道和天然氣輸送管道首選鋼制管道，其發(fā)展方向除了材料技術(shù)外，更重要的是防腐技術(shù)與施工技術(shù)。賽克54等高性能涂料為鋼管提供了新的領(lǐng)域。在Ⅲ級(jí)高后果區(qū)、城區(qū)重要建筑物穿跨越等特殊地段和區(qū)域仍會(huì)選擇性能可靠的鋼制管道，但造價(jià)較高。HDPE內(nèi)襯技術(shù)。在鋼制管道壁厚減薄，但強(qiáng)度符合要求時(shí)，綜合經(jīng)濟(jì)對(duì)比，可采用HDPE內(nèi)襯技術(shù)，但施工工藝十分關(guān)鍵，目前最大口徑300mm。管道焊接與補(bǔ)口技術(shù)。內(nèi)堆焊、小車補(bǔ)口技術(shù)正在推廣，是提升金屬管道施工工藝的重要手段。

2.3 工藝與信息技術(shù)結(jié)合，促進(jìn)場(chǎng)區(qū)智能化管道升級(jí)落地。場(chǎng)區(qū)智能化管道是長(zhǎng)輸智能化管道的有益補(bǔ)充，安全管理沒有盲點(diǎn)，站內(nèi)管道安全運(yùn)行的作用不可無視。站內(nèi)管道布局復(fù)雜，管件多，介質(zhì)復(fù)雜、高溫、高壓，需要采用更加細(xì)化的信息化技術(shù)，借助已有監(jiān)控系統(tǒng)，收集數(shù)據(jù)，采取類似數(shù)字孿生的方法建模，動(dòng)態(tài)完善。這項(xiàng)工作必須工藝技術(shù)人員與信息工程人員緊密結(jié)合，在已有場(chǎng)區(qū)智能化管道研究的基礎(chǔ)上整合資源，促進(jìn)系統(tǒng)融合，變復(fù)雜的功能模塊為好用、實(shí)用，成為站庫管理的重要工具。

2.4 理論與實(shí)踐相結(jié)合，增強(qiáng)完整性管理生命力。管道完整性管理在勝利油田已度過認(rèn)識(shí)期，正步入推廣期，下一步還要提升發(fā)展。我們正在建立完整性管理系統(tǒng)，員工只需將生產(chǎn)數(shù)據(jù)錄入，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)分析判斷，完成完整性評(píng)價(jià)過程。但還存在完整性管理的原理還未普及，集輸管道缺少內(nèi)檢測(cè)條件、陰極保護(hù)系統(tǒng)不完善等問題。根據(jù)管道完整性技術(shù)要求完善管道功能。重點(diǎn)是在新改建管道時(shí)要配套內(nèi)檢測(cè)手段、配套陰極保護(hù)系統(tǒng)，使之在硬件上滿足完整性管理要求。加快完整性管理系統(tǒng)推廣。簡(jiǎn)化工作界面，加強(qiáng)與“四化”融合，人工錄入與自動(dòng)調(diào)取數(shù)據(jù)相結(jié)合，提升系統(tǒng)自動(dòng)收集、分析水平。深入開展站庫完整性研究。用好完整性管理這個(gè)工具，根據(jù)站庫設(shè)備設(shè)施特點(diǎn)劃分功能區(qū)，確定評(píng)價(jià)方法，出臺(tái)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，加快與管道完整性管理的融合發(fā)展。

3.結(jié)論

經(jīng)過多年的生產(chǎn)實(shí)踐，油田在管道技術(shù)上取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，建立了滿足復(fù)雜介質(zhì)條件、不同地域環(huán)境的管道技術(shù)體系，隨著信息化技術(shù)發(fā)展，為完整性管理技術(shù)指導(dǎo)實(shí)踐提供了有利條件，建立管道技術(shù)檔案，循環(huán)評(píng)價(jià)、治理薄弱環(huán)節(jié)的長(zhǎng)效機(jī)制正在形成。未來，新材料、新防腐技術(shù)、新施工方法的出現(xiàn)是管道技術(shù)提升的基礎(chǔ)，管道技術(shù)與信息化融合是發(fā)展方向。

引用出處

[1]張毅.油氣儲(chǔ)運(yùn)中輸油管道防腐工藝的發(fā)展與應(yīng)用[J].商品與質(zhì)量，2020(07):132.

[2]趙玉勒.油田輸油管道防腐的探討[J].城鎮(zhèn)建設(shè),2021，09.