李 凱張賢波李康銳曹 宏劉 宵

1.西安石油大學(xué) 石油工程學(xué)院 （陜西 西安 710065）

2.中國石油塔里木油田分公司 開發(fā)事業(yè)部 （新疆 庫爾勒 841000）

中國石油塔里木油田分公司塔中油田 (以下簡稱塔中油田)位于塔克拉瑪干沙漠中央位置，現(xiàn)有各種油氣水管道300多條，目前綜合含水率已經(jīng)達(dá)到90%。油田產(chǎn)出水礦化度高（90 000mg／L），以（K＋＋Na＋）Cl-離子為主，大部分為CaCl2型水，具有pH值低的腐蝕特性。近幾年來，隨著塔中油田I號(hào)坡折帶奧陶系油氣的大面積開發(fā)，硫化氫伴隨著原油、天然氣產(chǎn)出，腐蝕速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了0.076mm/a的標(biāo)準(zhǔn)，使得管線腐蝕穿孔頻繁。塔中油田每年因腐蝕穿孔刺漏造成的直接經(jīng)濟(jì)損失上千萬元。因此，塔里木油田于2010年開始在塔中油田開展柔性復(fù)合管的現(xiàn)場應(yīng)用試驗(yàn)。

1 柔性復(fù)合管的性能和特點(diǎn)

柔性復(fù)合管是一種由高分子復(fù)合材料制成的具有一定高強(qiáng)度、高壓力、耐腐蝕、摩阻系數(shù)小、保溫性好、柔性好、壽命長等優(yōu)異性能的石油天然氣工業(yè)應(yīng)用管件，其結(jié)構(gòu)從里至外由芯管、增強(qiáng)層、外包層組成，其中芯管為硅烷交聯(lián)高密度聚乙烯管或納米改性的聚氯乙烯管；增強(qiáng)層為芯管上編織或者纏繞的增強(qiáng)纖維絲（繩）或鋼絲繩，各增強(qiáng)纖維層之間采用粘結(jié)劑粘結(jié)；外包層為聚乙烯防腐保護(hù)層[1]。工作壓力范圍為0～32MPa；內(nèi)徑尺寸范圍為17～300mm。

該柔性復(fù)合管與鋼材料和玻璃鋼管相比，其優(yōu)點(diǎn)主要是：①耐腐蝕，抗酸堿性強(qiáng)；②抗結(jié)垢，內(nèi)壁光滑，摩阻系數(shù)小，非常適用于高礦化度油氣田；③柔性好，質(zhì)量小，輸送流體阻力小，使用中可自由彎曲，在實(shí)際施工中有效減少了因地形起伏、地質(zhì)斷層等環(huán)境對(duì)油氣管線施工的影響和損害，使用壽命長，一般為30～50年;④傳熱系數(shù)低，絕熱性能好，最高使用溫度可達(dá)110℃,不用防腐保溫；⑤操作方便，施工簡單快捷，單根長度可達(dá)到1 000m，現(xiàn)場施工使用不銹鋼卡或絲扣連接，可省去焊接工序，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了施工時(shí)間；⑥便于運(yùn)輸，彎曲半徑小于1m，可整盤裝運(yùn)；⑦管線長度可以根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際進(jìn)行“定制”生產(chǎn)，不僅增加了現(xiàn)場的適應(yīng)性，而且減少了管材的浪費(fèi)；⑧抗低溫沖擊性能好，最低工作溫度可達(dá)零下35℃；⑨儲(chǔ)存方面，占地面積小，可作為應(yīng)急管道使用，應(yīng)急功能靈活。

2 柔性復(fù)合管的實(shí)際應(yīng)用

隨著單井含水的上升，高礦化度的污水加劇了管線的腐蝕穿孔，塔中油田于2010年采用柔性復(fù)合管對(duì)站外部分單井集輸管線進(jìn)行更換，首先對(duì)TZ16-5、TZ161這兩口自投產(chǎn)以來腐蝕穿孔累計(jì)達(dá)30次以上的單井進(jìn)行更換，其主要應(yīng)用情況見表1。

該集輸管線的施工要點(diǎn)主要包括：

（1）管溝開挖。因該復(fù)合管在塔中油田首次應(yīng)用，施工更加謹(jǐn)慎安全，將管線深埋至距地面1.2m處，穿越公路處加鋼套管，以防止外力損壞管線。若溝底有不易清除的堅(jiān)硬物體應(yīng)鏟除至設(shè)計(jì)標(biāo)高以下0.15～0.2m，然后鋪上沙土整平夯實(shí)，切平整后方可用吊帶吊復(fù)合管下溝。

表1 TZ16-5、TZ161井柔性復(fù)合管情況表

（2）管線鋪設(shè)。復(fù)合管鋪設(shè)時(shí)，先將復(fù)合管套在專制的轉(zhuǎn)盤上，由施工人員拉著管頭走，讓其自然分散，每間距10m設(shè)1人，直至復(fù)合管放完為止。鋪設(shè)時(shí)使其盡可能自然敷設(shè)在管溝內(nèi)，管體決不能進(jìn)行反彎。

（3）管線連接。復(fù)合管與復(fù)合管之間需用管件進(jìn)行連接，常用的方式有扣壓式連接、絲扣式連接，法蘭式接和由壬式連接，根據(jù)其壓力等級(jí)不同選擇的方式也不同。

（4）管溝回填?；靥罟軠蠒r(shí)，必須用細(xì)土或沙（最大粒徑不得超過3mm）回填至管頂0.2～0.3m處，方可用原土回填壓實(shí)，應(yīng)注意不要碰壞或劃傷復(fù)合管。管溝回填應(yīng)有沉降余量，一般應(yīng)高出地面0.3m?；靥顣r(shí)應(yīng)從一端開始，另一端結(jié)束，避免復(fù)合管扭曲變形[2]。

（5）試壓。管線施工后進(jìn)行現(xiàn)場試壓，試壓合格后進(jìn)行二次回填，管線進(jìn)行投產(chǎn)試運(yùn)。

3 應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

由于柔性復(fù)合管具有相比其他管材更多的優(yōu)點(diǎn)，因此在塔中油田得到大面積的推廣應(yīng)用，其效果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）柔性復(fù)合管可以彎曲，鋪設(shè)管道時(shí)可節(jié)省人力，同時(shí)與鋼管相比，減少了焊接、探傷、補(bǔ)口、防腐等施工工序，施工時(shí)間可節(jié)約50%以上。

（2）就裸管而言，鋼制管線比柔性復(fù)合管成本上低12%左右，但加上鋼制管線的一些其他工序費(fèi)用，其比柔性復(fù)合管線綜合建設(shè)成本要高25%以上。

（3）柔性復(fù)合管線現(xiàn)場施工工序簡單，無明火作業(yè)，極大地提高了油田施工的安全系數(shù)，降低了操作危險(xiǎn)性。

（4）柔性復(fù)合管生產(chǎn)運(yùn)行過程中，維修費(fèi)低，同時(shí)在修復(fù)時(shí)不依賴動(dòng)力電源，有效縮短了安全維修周期，可迅速恢復(fù)生產(chǎn)。

（5）柔性復(fù)合管的隔熱性能好，其導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)小于金屬管，可節(jié)省額外的保溫費(fèi)用，能夠得到較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

4 柔性復(fù)合管應(yīng)用幾點(diǎn)建議

根據(jù)柔性復(fù)合管在塔中油田的試驗(yàn)和應(yīng)用，提出幾點(diǎn)建議以供借鑒。

（1）塔中油田處于全球第一大流動(dòng)性沙漠塔克拉瑪干沙漠中央，每年3～10月為風(fēng)沙季節(jié)，沙丘運(yùn)動(dòng)速度平均可達(dá)6m/a[3]，沙堆的遷移對(duì)于管線運(yùn)行造成很大的影響，圖1表示在鋪設(shè)管道時(shí)，管線埋深均符合要求。處于風(fēng)口的管線經(jīng)過風(fēng)沙的搬遷，不出半年就會(huì)造成管線懸空（圖2），復(fù)合管線的壽命減半，因此在設(shè)計(jì)和施工中要避免將管線鋪設(shè)在風(fēng)口位置。

（2）在管道兩側(cè)編織防沙帶——草方格沙障，草方格尺寸1m×1m，總體寬度上風(fēng)向6m，下風(fēng)向3m。草方格沙障是將蘆葦插入沙層內(nèi)，直立于沙丘上。在流沙上扎成方格狀的半隱蔽式沙障。蘆葦埋入沙中的深度約12～13cm，上露地面高度約12～13cm[4]。

（3）定期對(duì)風(fēng)沙侵蝕的裸露管線進(jìn)行檢查和掩埋，并在掩埋后進(jìn)行草方格防沙處理，保證柔性復(fù)合管的壽命。

（4）投運(yùn)試壓及應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)，管線接頭部位容易出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象[5]。主要是由于施工不規(guī)范引起的，通過對(duì)SY/T 6716-2008《石油天然氣工業(yè)用柔性復(fù)合高壓輸送管》的認(rèn)真學(xué)習(xí)，規(guī)范了現(xiàn)場施工作業(yè)，提高了施工質(zhì)量。

（5）為了避免因吊裝、磕碰、鏟傷等各種原因引起的柔性復(fù)合管外防護(hù)層破壞的情況發(fā)生，建議對(duì)柔性復(fù)合管的外層結(jié)構(gòu)增加一層硬質(zhì)防護(hù)層，以確保外層防腐層的完好。

[1]田建峰,王興龍,郝小云,等.柔性復(fù)合高壓注醇軟管在長慶氣田的應(yīng)用[J].石油化工應(yīng)用,2008,27（5）:86-88.

[2]SY/T 6716-2008石油天然氣工業(yè)用柔性復(fù)合高壓輸送管[S].

[3]張力,李道德,彭順斌.單側(cè)沉管在沙漠地段長輸管道施工中的應(yīng)用[J].天然氣與石油，2011,29（4）:23-25.

[4]朱國承,夏政,郄海霞,等.毛烏素沙漠油氣管道的工程機(jī)械防護(hù)措施[J].天然氣與石油，2011,29（4）:20-22.

[5]羅貞禮.柔性復(fù)合管在油氣田中的開發(fā)應(yīng)用探討 [J].新材料產(chǎn)業(yè), 2011,13（6）:55-57.