宋江峰 遼河石油勘探局油田建設(shè)工程二公司

高稠油管道站內(nèi)改造工程施工要點(diǎn)分析

宋江峰 遼河石油勘探局油田建設(shè)工程二公司

目前遼河油田油氣站場(chǎng)改造項(xiàng)目逐漸增多，本文主要對(duì)施工時(shí)站內(nèi)殘余可燃?xì)怏w的處理，高稠油管道改造封堵系統(tǒng)加熱保溫的處理，以及投產(chǎn)前對(duì)工作管的暖管處理，做出詳細(xì)的分析與說明。

可燃?xì)怏w；保溫；暖管

combustible gas; heat preservation; pipe warm-up

前言

遼河油田是我國(guó)最大的稠油、超稠油、高凝油生產(chǎn)基地。隨著時(shí)代的發(fā)展，有越來越多的井場(chǎng)、站場(chǎng)及其他基礎(chǔ)設(shè)施需要進(jìn)行改建和擴(kuò)建，而這些改擴(kuò)建項(xiàng)目的施工方法存在著許多相通之處，因此，有必要對(duì)這些施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行研究和總結(jié)，以便于在同類工程中可以相互借鑒。

例如：遼河油田投資的“特—石輸油管線127墩處改線工程”，就是一個(gè)典型的工程實(shí)例。特—石輸油管線改建段在石化分公司南側(cè)的油氣站場(chǎng)內(nèi)，與擬建的“盤營(yíng)客運(yùn)專線（高鐵）”的127#墩相交，故需要對(duì)輸油管線進(jìn)行改建。

下面就是對(duì)在該項(xiàng)目實(shí)施過程中，所遇到的3個(gè)主要問題的具體分析及解決方法。

一 工程施工要點(diǎn)分析

1.站內(nèi)殘余可燃?xì)怏w的影響：

施工現(xiàn)場(chǎng)平面圖如下所示：

管線南側(cè)動(dòng)火點(diǎn)距站內(nèi)的輸氣站只有2m，在氣站輸氣時(shí)會(huì)有少量殘余可燃?xì)怏w流入作業(yè)區(qū)，形成對(duì)動(dòng)火作業(yè)的潛在危險(xiǎn)。

2.封堵系統(tǒng)的溫度影響：

本管線輸送介質(zhì)為超稠油，其特點(diǎn)是在常溫下黏度很大，超稠油需加熱至> 75oC時(shí)才能保證其在管道內(nèi)的流動(dòng)性。在改建的過程中，如何保證其管道的溫度是一個(gè)需要解決的問題。

3.投產(chǎn)前的暖管方式：

超稠油管道傳統(tǒng)的暖管方法是熱水循環(huán)，此方法不但要浪費(fèi)大量的水、天然氣、煤炭等自然能源，而且還要消耗大量的人力資源,并且還具有一定的風(fēng)險(xiǎn)性。所以

研究一種新的節(jié)能、環(huán)保、安全、可靠的暖管方法是很有必要的。

二 工程要點(diǎn)的解決

1.對(duì)作業(yè)區(qū)域內(nèi)殘存可燃?xì)怏w的處理:

1.1 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘情況，動(dòng)火作業(yè)區(qū)位于液化氣站的下風(fēng)口，為確保施工安全對(duì)作業(yè)區(qū)進(jìn)行隔離，沿動(dòng)火作業(yè)區(qū)周圍用高2m彩鋼板隔擋。彩板搭接尺寸>200mm，隔擋圍板底角長(zhǎng)度方向采用土方進(jìn)行掩埋，如下圖所示：

1.2 由于動(dòng)火點(diǎn)較近，同時(shí)天然氣加空氣混合濃度在5～10%范圍內(nèi)就會(huì)引發(fā)爆炸。所以在施工前、后及過程中都要用可燃?xì)怏w報(bào)警儀對(duì)空氣濃度進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)合格后方可施工。

1.3 當(dāng)發(fā)現(xiàn)可燃?xì)怏w超標(biāo)時(shí)采用防爆軸流風(fēng)機(jī)，進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)以保證空氣濃度在正常值的范圍內(nèi)。

2. 對(duì)封堵系統(tǒng)作業(yè)時(shí)的溫度保證：

2.1 加熱源的確定：本工程在石化廠的站內(nèi)施工，可利用現(xiàn)有的工業(yè)用蒸汽管線進(jìn)行伴熱，蒸汽管線溫度為150oC。封堵旁通的伴熱管線采用φ27無縫鋼管煨制。

2.2 保溫層的確定：為保證封堵旁通管道內(nèi)超稠油的流動(dòng)性，管道的保溫層的選擇成為本改造項(xiàng)目的重點(diǎn)。

2.2.1 保溫材質(zhì)的選擇：

1）復(fù)合硅酸鹽板具有重量輕、抗拉強(qiáng)度高，導(dǎo)熱系數(shù)小0.024～0.038W/m·k,憎水性好,韌性好，工作溫度-40oC～700oC,屬不燃材質(zhì)，是一種新型的保溫材料。

2）根據(jù)本工程的自身特點(diǎn)管道工作最低溫度為>75oC。蒸汽伴熱管道的溫度為<150oC。所以采用復(fù)合硅酸鹽板作為封堵旁通管的臨時(shí)保溫材料。

2.2.2 保溫層厚度確定：

1）由于封堵系統(tǒng)的伴熱方式為蒸氣伴熱，溫度在150oC；而且整個(gè)管路系統(tǒng)全部為露天，為了保證管道的溫度和對(duì)工作人員的安全，特限定保溫層表面溫度<50oC。

2）計(jì)算方法確定：

tm：保溫層表面溫度oC；tj：管路周圍介質(zhì)的溫度oC；D管路內(nèi)徑；α2：保溫層表面放熱系數(shù)千卡/m2·時(shí)·oC。Db保溫層外徑；δ保溫層厚度；

經(jīng)計(jì)算得δ=56mm，但考慮到現(xiàn)場(chǎng)情況多變故采用保溫板寸為1000mm× 500mm×70mm。保護(hù)層采用耐高溫聚酯膜進(jìn)行包纏。如下圖所示：

3.投產(chǎn)前的暖管：

3.1 暖管的方式確定：

1)稠油管線的暖管施工，至今沒有相關(guān)的設(shè)計(jì)及施工規(guī)范，無論是暖管的設(shè)計(jì)方案，還是施工方案都是按照以往的經(jīng)驗(yàn)估計(jì)出來的。

2)以往的暖管方式都是采用加熱爐加熱水，然后通過一些外接臨時(shí)管道將熱水送至工作管道內(nèi)，由低溫水足漸循環(huán)至要求溫度后投油。此方法暖管的時(shí)間長(zhǎng)，至少要3～5天。在此期間加熱爐要不間斷供水，工作人員要24小時(shí)看護(hù)，浪費(fèi)了大量的人力和能源，工期太長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)效益差。

3)本工程采用的是集膚效應(yīng)的伴熱方式，可以利用集膚效應(yīng)直接將工作管進(jìn)行加熱，以達(dá)到新建段管線的暖管目的。

3.2 新建管段變形量計(jì)算：

L:管道膨脹量 L1：管道長(zhǎng)度 Δ T：環(huán)境溫度與工作溫度差 α：管材膨脹系數(shù)

經(jīng)計(jì)算：管線達(dá)到暖管溫度時(shí)的理論膨脹值為86mm。

3.3 方案的實(shí)施：

1）方法流程：

2）預(yù)留測(cè)溫點(diǎn)：

預(yù)留測(cè)溫點(diǎn)可以全過程的實(shí)現(xiàn)溫度控制。測(cè)溫點(diǎn)主要留在2連頭處的焊口處，暖管完成后對(duì)該處進(jìn)行發(fā)泡保溫（之前已完成防腐）。并準(zhǔn)備了2臺(tái)紅外線測(cè)溫儀和2臺(tái)經(jīng)緯儀對(duì)管線進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)。

3)暖管前對(duì)集膚效應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試；

(1)絕緣電阻測(cè)試:絕緣電阻30 MΩ > 23 MΩ符合設(shè)計(jì)要求。

(2)直流電阻測(cè)試：直流電阻0.6Ω<0. 76Ω符合設(shè)計(jì)要求。

(3)直流電壓試驗(yàn)的電壓值為額定電壓3倍，試驗(yàn)時(shí)間為5min，結(jié)果合格。

4)集膚效應(yīng)加熱觀測(cè)表：

注：當(dāng)至下午16:12點(diǎn)以后通過穩(wěn)定電壓，將溫度控制在87oC左右，應(yīng)變趨于穩(wěn)定在81mm（與理論計(jì)算值相差5mm）?？梢缘贸鼋Y(jié)論暖管合格可以投油。

5）投產(chǎn)：暖管合格后經(jīng)相關(guān)部門批準(zhǔn)后，投產(chǎn)成功。最后進(jìn)行補(bǔ)口及地貌恢復(fù)工作。

6）經(jīng)濟(jì)效益：按以往的暖管經(jīng)驗(yàn)，本工程暖管至少要用4天的時(shí)間（24小時(shí)工作），而采用集膚效應(yīng)暖管只用了1天就可以完成。與以往的熱水或蒸氣暖管相比不但省去了加熱爐、泵等設(shè)備及相關(guān)的運(yùn)輸成本，而且還節(jié)約了加熱用的能源，使“盤營(yíng)客運(yùn)專線（高鐵）”得以提前開工，有著很好的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。

三 小結(jié)

特—石輸油管線127墩處改線工程，在施工過程中，根據(jù)自身的特點(diǎn)分別對(duì)可燃?xì)怏w的防護(hù)、封堵管路系統(tǒng)的保溫及投產(chǎn)前管道的暖管方法進(jìn)行了創(chuàng)新，并取得了成功。本工程自2010年3月正式投產(chǎn)至今，管線運(yùn)營(yíng)正常沒有發(fā)生任何質(zhì)量問題及其他事故。

對(duì)于稠油管線投產(chǎn)前的暖管技術(shù)要求及方法，目前國(guó)內(nèi)無論是設(shè)計(jì)還是施工都沒有成熟的規(guī)范，尤其是集膚效應(yīng)用于稠油管線投產(chǎn)前的暖管也是處于起步階段，有著很大的研究潛力，應(yīng)給予大力的研究和開發(fā)，希望將來能夠形成一種規(guī)范化的操作規(guī)程,為我們今后的設(shè)計(jì)及施工帶來方便。

[1]郭光臣.油庫設(shè)計(jì).石油工業(yè)出版社.1986

[2]E.W麥卡利斯特.管道經(jīng)驗(yàn)法則手冊(cè).石油工業(yè)出版社.2004

Nowadays, there is an increasing number of oil-gas station transforming projects in Liaohe Oilfield. The essay mainly analyzes and explains in details the solutions of the remaining combustible gas during the process of construction; the heat preservation to the thick oil pipelines; and the thermal system before operation.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.15.021

作者簡(jiǎn)歷

作者：宋江峰 出生年月:1980年6月

性別：男 籍貫：遼寧盤錦 職稱：助理工程師 畢業(yè)院校：2004年畢業(yè)于沈陽建筑大學(xué) 現(xiàn)從事工作：石油工程技術(shù)管理與市場(chǎng)開發(fā) 單位：遼河石油勘探局油田建設(shè)工程二公司。