祁志江

中國石化管道儲運有限公司搶維修中心，江蘇徐州 221008

廢棄輸油管道無害化處理技術研究與應用

祁志江

中國石化管道儲運有限公司搶維修中心，江蘇徐州 221008

對于廢棄輸油管道無害化處理，我國當前尚缺乏標準規(guī)范，廢棄處理技術研究也基本處于空白狀態(tài)。結合某城市地下輸油管道的廢棄處置，介紹了利用管道原有裝置對該廢棄段管道進行氮氣置換、安裝收發(fā)球裝置清除殘油、注入無害填充物分段填充管道的可永久消除安全隱患的技術。首先簡要介紹了工程概況；而后較詳細論述了施工作業(yè)主要流程及技術要求，無害化填充劑材料的組成、性能及施工工藝；最后指出，對廢棄輸油管道的處置應基于當前和未來的土地利用、潛在的安全風險和環(huán)境破壞情況進行評估和實施；對能夠拆除的原油管道盡量予以拆除，對一時無法拆除的廢棄管道可采用上述技術進行無害化處理。

廢棄輸油管道；無害化處理；氮氣置換；固化填充物

石油管道廢棄處理的方法有多種，不同的棄置方法均存在對環(huán)境和石油開發(fā)活動的影響，但不同方法的影響程度會因時空和經濟利益不同而有很大的差異。所以選擇新的施工工藝在很大程度上可以降低廢棄石油管道對環(huán)境和社會安全的影響。

1 工程概況

某城市地下的輸油管道發(fā)生腐蝕泄漏，泄漏原油進入附近的市政排水暗渠，在形成密閉空間的暗渠內油氣積聚遇火花發(fā)生爆炸。由于該段管道所處地區(qū)建筑物眾多，人口密集，大部分管段被占壓，為避免事故的再次發(fā)生，該段泄漏管道已永久停用，并需要作無害化處理。如采用大開挖割管處置方案，雖然可以徹底消除隱患，但存在地上設施、附著物拆除量過大，地下隱蔽物處理極其復雜等問題，無法實施；如采用注水、注泥漿、注氮封管方案，雖可以暫時保證停用管道的安全，但存在后期管內存留物二次污染環(huán)境的隱患[1]，也不可行。經研究，發(fā)現(xiàn)利用管道原有裝置對該廢棄段管道進行氮氣置換、安裝收發(fā)球裝置清除殘油、注入無害填充物分段填充管道的技術方案可行，并可永久消除安全隱患。

2 施工方案

2.1 作業(yè)主要流程

開工前準備——抽油作業(yè)坑開挖——氮氣置換、密閉開孔、抽油——出站閥前割管、安裝封頭——安裝收、發(fā)球裝置——氮氣推球清油、抽油——分段割管、安裝盲板封管——分段注入無害固化填充物——填充物自然固化、封管——場地恢復。

2.2 施工技術要求

（1）開工前準備。開工前做好地面設施的勘查，委托專業(yè)檢測公司對地下隱蔽物進行詳細勘測，包括待處置管段的具體位置、埋深，與待處置管段相鄰或交叉的管道、電纜、光纜及其他市政設施等，并向施工人員作詳細交底。

（2）抽油作業(yè)坑開挖。抽油作業(yè)坑底部尺寸為：長4 m、寬6 m，根據(jù)作業(yè)坑深度放坡。廢棄管道與其他管道、電纜等交叉處做好防護。

（3）氮氣置換、密閉開孔、抽油。其一，在管段兩端底部距離管口約1.5 m處安裝抽油閥。具體方法為：先清理干凈裝閥位置管道的防腐層，利用管道原有裝置在管道端頭進行氮氣置換，焊接開孔短節(jié)，安裝DN50球閥（抽油閥），采用管道封堵專用開孔機密閉開孔[2]，開孔完成后關閉抽油閥。其二，在抽油閥的另一端連接抽油泵，打開抽油閥、抽油泵，將原油抽入油罐車內回收。其三，管道兩端不再抽出原油后，關閉抽油泵、抽油閥。

（4）出站閥前安裝封頭。采用無火花專用機械割管機，割除出站閥前3 m管段，在剩余管段距管口300 mm處砌筑黃油泥墻，在靠近出站閥側的管段上組焊封頭，焊接和無損檢測執(zhí)行相關要求。

（5）安裝收、發(fā)球裝置。在管段距管口300 mm處砌筑黃油泥墻，兩端分別安裝收、發(fā)球裝置一套。

（6）氮氣推球清油、抽油。第一，在發(fā)球筒側用專用液氮車拉運液氮，現(xiàn)場氣化、加壓后推球，清除管內原油及油氣，同時打開收球筒側的抽油閥、抽油泵，將清出的原油抽入專用油罐車內回收。收球筒側高位排放油氣。第二，氮氣推球清油次數(shù)不得少于3次，以排盡管內油及油氣，使全管段充滿氮氣。

（7）分段割管、安裝盲板封管。第一，鑒于注入的無害化填充物密度相對較大，綜合考慮管的承壓能力，經測算，該工程按每段800 m左右進行注填充物固化處置。第二，用專用機械割管機分段切割該段管道，具體位置可結合現(xiàn)場實測情況作適當調整。每段管道兩端安裝盲板[3]，在局部高點處安裝注漿閥、排氣閥。第三，管道截斷點處預先開挖管道分段截斷作業(yè)坑，尺寸及要求同抽油作業(yè)坑。第四，每段管道兩端在距盲板（或收發(fā)球筒）內側1～1.5 m處，分別安裝DN50排氣閥和觀察閥，不少于兩個，高點閥用于排氣，低點閥用于觀察（兼排氣）填充物是否到達并充滿端位。第五，在注漿口與遠端盲板之間的管道埋深若存在起伏時，在高差超過管徑段的局部高點位置增加安裝排氣閥。

（8）分段注入無害固化填充物。其一，無害固化填充物事先需做填充物流動度、固化填充率、抗壓強度試驗，達到預定要求后方可按配比批量攪拌。其二，填充物需事先在混凝土攪拌站完成攪拌，用混凝土攪拌車拉運至現(xiàn)場，從局部高點往局部低點分段注入無害固化填充物，管段高點處應設置排氣閥，分段注入時要連續(xù)作業(yè)，注入時要做好現(xiàn)場注漿量計量，現(xiàn)場注漿量要與管容量相匹配。其三，注入填充物時打開排氣閥和觀察閥，確認填充物是否到達并充滿端位，確認完成后，關閉觀察閥；然后確認中間起伏段填充物是否充滿，確認完成后關閉起伏段排氣閥；最后確認高點填充物是否充滿，確認完成后關閉高點排氣閥，停止注漿，確保填充物充滿管段，繼續(xù)下一管段作業(yè)，直至全部完成。

（9）填充物自然固化、封管。通過觀察閥、排氣閥確認填充物自然固化，關閉閥門封管，回填作業(yè)坑，場地恢復。

3 無害化填充劑的研究

經調研，國內外在廢棄管道無害化填充物方面并無成熟產品可利用，因此，需要研究一種新型的無害固化填充劑。

3.1 材料選擇

固化填充物性能指標應具有一定的流動性，凝固時間能滿足連續(xù)填充施工作業(yè)技術要求，可以實現(xiàn)最終永久固化，穩(wěn)定性好，不會產生二次安全環(huán)保危害，漿體固化填充率在95%以上；固化填充物原材料應經濟可靠，可以實現(xiàn)市場化采購；施工工藝操作簡單、安全可靠，可分段作業(yè)，不需要管道大開挖，對廢棄管道地面和其他建筑設施的影響最小化。

經研究，由粉煤灰、水泥、外加劑和水按適當比例拌制而成的固化填充物，材料無害化程度高，適宜作為填充材料。通過正交試驗確定填充材料的最優(yōu)配比：10%DW-I減水劑的摻量0.3%、10%DWB01保坍劑的摻量0.3%、粉煤灰與水泥質量比為85∶15，水膠比（w/c）為0.5。填充材料的技術指標如下：12 h流動度255 mm，12 h充填率95.6%，28 d抗壓強度2.25 MPa，密度1.572 g/mL。各參數(shù)隨時間的變化規(guī)律見圖1～圖3。

圖1 粉煤灰水泥漿流動度隨時間的變化規(guī)律

圖2 粉煤灰水泥漿固化填充率隨時間的變化規(guī)律

圖3 粉煤灰水泥漿抗壓強度隨時間的變化規(guī)律

經調研，粉煤灰水泥漿流動度在200 mm以上可完全滿足泵送的需要。經試驗測試，按照粉煤灰∶水泥=85∶15的配比，水膠比0.5，加適量減水劑、保坍劑配制拌合而成的粉煤灰水泥漿初始流動度>300 mm，完全滿足泵送需要，泥漿流動度在8 h后基本保持不變（>200 mm），滿足現(xiàn)場連續(xù)泵送需要。

固化填充率在8 h后基本保持不變，滿足達到95%以上的要求。固化填充物抗壓強度28 d以后還會增加，但增加緩慢，90 d抗壓強度在1.5 MPa左右，與土壤抗壓強度接近，填充效果較好。

3.2 施工工藝

現(xiàn)場施工可供選用的泵型號很多，結合本工程實際，可選用連續(xù)式砂漿攪拌機或混凝土攪拌機、連續(xù)混漿機，加上合適的罐體，實現(xiàn)連續(xù)攪拌；再配上合適的混凝土泵，將攪拌好的泥漿泵入管道。施工工藝操作簡單、安全可靠，泥漿黏度接近潤滑油，可實現(xiàn)大的分段作業(yè)，不需要管道大開挖，對廢棄管道地面和其他建筑設施的影響最小化。綜合考慮灌漿選用的材料、泵送設備和施工工藝，灌漿材料成本估算不超過300元/m3（含泵送費），經濟性良好。

4 結束語

對廢棄輸油管道的處置應基于當前和未來的土地利用、潛在的安全風險和環(huán)境破壞進行評估和實施。要求管道廢棄前進行物理隔離，清空并清理管內介質，確保廢棄管道內無有害物質殘留，所有開口加封蓋密封。對能夠拆除的原油管道盡量予以拆除；對因地面占壓物較多，一時無法拆除的廢棄管道應填充合適的材料進行無害化處理。選用由粉煤灰、水泥、外加劑和水按適當比例拌制而成的固化填充物進行填充，原材料應經濟可靠，可以實現(xiàn)市場化采購；施工工藝應操作簡單、安全可靠，不需要管道大開挖，對廢棄管道地面和其他建筑設施的影響最小化；漿體固化填充率在95%以上，可以實現(xiàn)最終永久固化，穩(wěn)定性好，不會產生二次安全環(huán)保危害。該技術的成功應用可為其他類似廢棄管道的無害化處理提供借鑒。

[1]范慶春，林昊健.注漿固化技術在廢棄輸油管道無害化處理中的應用[J].中國化工貿易，2015，32（11）：20-21.

[2]楊之華.不停輸帶壓封堵技術在原油管線改造中的應用[J].石油和化工設備，2009（9）：33-35.

[3]孫成德，宋龍進，吳晨.高壓盤式封堵作業(yè)安全控制措施[J].安全、健康和環(huán)境，2014，12（2）：12-13，41.

Research and application of harmless disposal techniques for abandoned oil transmission pipelines

QIZhijiang
First-aid Repair Center，China PetrochemicalPipeline Storage&Transport Co.，Ltd.，Xuzhou 221008，China

At present，there are lack of the standard and code about harmless disposal techniques for abandoned oil transmission pipelines in China，and the abandonment technical research is almost in blank.This paper introduces the disposal of the abandoned underground oil transmission pipeline in a domestic city with respect to nitrogen replacement by using original device of the pipeline，installation of ball dispatching and receiving devices to clean waste oil，filling pipeline sections with harmless materials.It illustrates the main construction procedure and technical requirements，as well as the composition，property and construction process of the filling materials.Finally，it points out that the evaluation and implementation of abandoned pipeline disposalshould be based on land utilization plan for the present and future，potential safety risks and environmental damage；Crude oil pipelines should be demolished as much as possible；If not，the above-mentioned harmless disposaltechniques could be adopted.

abandoned oiltransmission pipeline；harmless disposal；nitrogen replacement；solidified filling material

10.3969/j.issn.1001-2206.2017.03.012

祁志江（1963-），男，江蘇淮安人，高級工程師，1999年畢業(yè)于中共中央黨校函授學院，長期從事管道工程建設和搶維修工作。

2017-01-08

Email：lhh5000@126.com