周宏權(quán) 馮翠翠 朱春陽(yáng)

摘 要：對(duì)于廢棄輸油管道無(wú)害化處理，我國(guó)當(dāng)前尚缺乏標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，廢棄處理技術(shù)研究也基本處于空白狀態(tài)。結(jié)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(duì)該廢棄段管道進(jìn)行氮?dú)庵脫Q、安裝收發(fā)球裝置清除殘油、注入無(wú)害填充物分段填充管道的可永久消除安全隱患的技術(shù)。首先簡(jiǎn)要介紹了工程概況；而后較詳細(xì)論述了施工作業(yè)主要流程及技術(shù)要求，無(wú)害化填充劑材料的組成、性能及施工工藝；最后指出，對(duì)廢棄輸油管道的處置應(yīng)基于當(dāng)前和未來(lái)的土地利用、潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境破壞情況進(jìn)行評(píng)估和實(shí)施；對(duì)能夠拆除的原油管道盡量予以拆除，對(duì)一時(shí)無(wú)法拆除的廢棄管道可采用上述技術(shù)進(jìn)行無(wú)害化處理。

關(guān)鍵詞： 廢棄原油管道；管道儲(chǔ)運(yùn)；無(wú)害化處理

1.前言

中國(guó)陸上油氣管道總長(zhǎng)度已經(jīng)達(dá)到12萬(wàn)公里。盡管近年來(lái)全球油氣管道建設(shè)步伐有所放緩，但未來(lái)行業(yè)發(fā)展的空間仍然巨大。中國(guó)石化管道儲(chǔ)運(yùn)有限公司經(jīng)過(guò)多年的摸索、探索，采用蒸汽清洗及混凝土注漿技術(shù)相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)了停用廢棄原油管道的無(wú)害化處理，成功地解決了這一環(huán)保課題。

2.無(wú)害化處理施工難點(diǎn)分析

2.1管道清洗施工難點(diǎn)

石油管線清洗的目的是將管道內(nèi)壁的油垢、雜質(zhì)清除干凈。目前國(guó)內(nèi)主要采用化學(xué)清洗和PIG物理清洗工藝對(duì)原油管線進(jìn)行清洗。以上工藝都有各自的局限性，在實(shí)際清洗工程中的效果均不令人滿意：化學(xué)清洗不僅材料成本高，而且因清洗劑污染造成的后期污水處理費(fèi)用高昂，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，不能滿足環(huán)保要求；單獨(dú)使用PIG物理清洗工藝很難將管道管壁存在的蠟晶及原油徹底清洗干凈，不能滿足企業(yè)的實(shí)際需要。有關(guān)研究表明去除長(zhǎng)輸原油管道凝結(jié)層的關(guān)鍵影響因素是溫度[2]，加熱清洗對(duì)凝結(jié)層的清洗效率高，清洗效果好。

2.2管道注漿施工難點(diǎn)

注漿工作是原油管道無(wú)害化處理的難點(diǎn)，由于管道長(zhǎng)度較長(zhǎng)、且所處地形復(fù)雜，施工中可能因注漿延遲導(dǎo)致管內(nèi)注漿效果降低、混凝土漿堵塞、注漿失效等問(wèn)題。技術(shù)人員要在注漿施工之前精確計(jì)算注漿操作中水漿的比例，以保證整個(gè)管線內(nèi)注漿效果一致；對(duì)隊(duì)伍人員進(jìn)行合理的分工分組，連續(xù)注漿，以保證注漿管道內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)堵塞的情況。

3.處理方案簡(jiǎn)述

3.1作業(yè)坑開(kāi)挖

施工區(qū)域地面附著物清理完成后石油管線位置用白灰撒出石油管道中心線后進(jìn)行土方開(kāi)挖。作業(yè)坑采用人工十字型開(kāi)挖，確認(rèn)地下無(wú)電纜或其他管線。使用機(jī)械將10#槽鋼插入地下做持力樁，每根間距1.5m-2m，持力樁之間放置鋼板做擋土墻，防止出現(xiàn)土方塌方現(xiàn)象。

3.2管道密閉開(kāi)孔抽油、分段斷管

3.2.1密閉開(kāi)孔

為確保施工安全，采用預(yù)制弧板式管座的方法，先行預(yù)制好與管道匹配的弧板，將開(kāi)孔管座焊在弧板上，安裝好開(kāi)孔閥門(mén)，開(kāi)孔閥門(mén)為DN50閘閥，再利用卡帶將弧板安裝在管道上，弧板與管壁之間加δ=3mm厚橡膠板，緊固卡帶螺栓，確?；“迮c管壁密閉連接，采用氮?dú)庾鹘橘|(zhì)做密閉壓力試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為0.6—0.8MPa，試漏合格方可進(jìn)行開(kāi)孔作業(yè)。

3.2.2斷管

管線開(kāi)孔抽油完成后，安裝收發(fā)器裝置，用爬管機(jī)對(duì)管線進(jìn)行切割，截?cái)?-3m管段，切斷管線吊運(yùn)至安全地帶臨時(shí)存放。

3.3收發(fā)器安裝

在被處置管口焊接連接法蘭，法蘭焊接按照原油管道動(dòng)火要求進(jìn)行施工，管口內(nèi)先砌筑黃油墻封堵，檢測(cè)合格后組對(duì)焊接，全部焊接完成后，將封堵墻清理出來(lái)后再安裝收發(fā)器。

3.4氮?dú)馔魄蚯逵?、置換

加溫清管前，采用氮?dú)馔魄驅(qū)⒐艿纼?nèi)殘留原油頂出，同時(shí)將管道內(nèi)油氣置換。將DN700發(fā)球筒吊裝入φ711清管球，在安裝好的發(fā)球筒一側(cè)用專用液氮車(chē)?yán)\(yùn)液氮，現(xiàn)場(chǎng)氣化、加壓后推球，清除管內(nèi)原油及油氣，同時(shí)打開(kāi)收球筒上側(cè)的排油閥、抽油泵，將清出的原油抽入專用油罐車(chē)內(nèi)回收。

3.5蒸汽加熱管線、排污管線安裝

3.5.1蒸汽加熱管線和排污管線選用無(wú)縫鋼管和耐壓耐髙溫的金屬軟管；蒸汽管線的管徑為DN50， 連接方法為法蘭連接，蒸汽管線是由蒸汽機(jī)組的出氣閥連接到發(fā)送器的進(jìn)氣閥上，并設(shè)有壓力表、流量計(jì)、溫度計(jì)和控制閥門(mén)，以便運(yùn)行操作、觀察和運(yùn)行記錄工作。管線安裝完成后做試壓檢查和保溫，以防傷人。

3.5.2污油管線是由接收器底部的排污閥門(mén)連接到污油回收罐的進(jìn)口閥上，污油罐的排油口連接到抽油泵的進(jìn)口上，污油罐的排氣口連接到油氣冷卻、吸附的進(jìn)氣口，管線安裝完成后做試壓檢查，防止泄漏。

3.6管線清洗

3.6.1首先在發(fā)送器內(nèi)安裝一個(gè)特制的“裸體泡沬清管器”， 開(kāi)始啟動(dòng)蒸汽機(jī)組，用蒸汽作推進(jìn)劑，先把管內(nèi)的污油推出，同時(shí)也開(kāi)始加熱使清管器后面的結(jié)蠟層逐漸融化，泡沫清管器的運(yùn)行壓力約為0.03-0.05MPa。為提高清洗效果，利于污油的回收，用蒸汽調(diào)節(jié)閥來(lái)控制流量，使清管器盡量保持低速、勻速運(yùn)行，清管器運(yùn)行速度不超過(guò)2m/s。

3.6.2第二次清洗要根據(jù)第一次清管的檢測(cè)情況，選擇相應(yīng)性能的鋼主體PIG清管器，用蒸汽和空壓機(jī)的混合氣體作推進(jìn)劑，控制好壓力使其盡量緩慢前進(jìn)，并用地面跟蹤儀監(jiān)測(cè)PIG運(yùn)行，從PIG的變形情況確定下一步所放的PIG的規(guī)格及型號(hào)，以便更好地將管內(nèi)沉積的污垢等雜物清理出來(lái)。

3.6.3第三次清洗和第二次清洗要連續(xù)進(jìn)行，要在管體溫度大于油臘結(jié)晶溫度時(shí)進(jìn)行清管器發(fā)射，以便更有效的將污油清出。

3.6.4清洗中壓力的監(jiān)控：PIG在管道內(nèi)運(yùn)行時(shí)并不是完全勻速的，在某一段阻力較大時(shí)會(huì)稍停一下，使壓力增大。當(dāng)推動(dòng)力大于阻力時(shí)PIG會(huì)猛然向前一竄，這時(shí)壓力減小，所以PIG正常運(yùn)行時(shí)，壓力是規(guī)則的一起一降。根據(jù)監(jiān)控壓力，可以判明PIG運(yùn)行情況，并結(jié)合跟蹤儀數(shù)據(jù)確定PIG運(yùn)行位置。壓力表要安裝在發(fā)射端，并安裝一根較長(zhǎng)的緩沖管，以防發(fā)生堵塞，無(wú)法讀取數(shù)據(jù)。

3.7清洗效果檢驗(yàn)

選用白色泡沫球，用空壓機(jī)作氣源再次進(jìn)行管道通球，目測(cè)接收到的泡沫球體無(wú)固、液物；用可燃?xì)怏w檢測(cè)儀檢測(cè)可燃?xì)怏w濃度合格。

清罐后對(duì)管線內(nèi)壁進(jìn)行檢查，經(jīng)蒸汽加熱清洗后管內(nèi)無(wú)液態(tài)原油和蠟晶及其它雜物附管，管壁呈現(xiàn)金屬本色，目測(cè)清洗潔凈率在95%以上，清洗效果良好。

3.8固化填充

管道清洗完成，經(jīng)驗(yàn)收合格后即可進(jìn)行固化填充，固化填充物為混凝土。

3.8.1采用混凝土輸送泵把混凝土注入廢棄管道內(nèi)，由于注漿管徑及管道存在起伏較大等狀況，為保證注漿質(zhì)量及注漿完成后方便驗(yàn)收，施工時(shí)可采取分段注漿的方式。

3.8.2注漿孔及注漿控制閥安裝于低點(diǎn)的法蘭封頭上，高點(diǎn)封頭處安裝放氣閥，原管道開(kāi)孔閥可做注漿觀察孔。

3.8.3混凝土選用細(xì)骨料輕質(zhì)商品混凝土，避免密度過(guò)大導(dǎo)致注漿失敗?；炷羶?nèi)添加緩凝劑及膨脹劑，配合比由攪拌站實(shí)驗(yàn)室出具試驗(yàn)報(bào)告。

3.8.4注入填充物時(shí)打開(kāi)DN50排氣閥和DN50觀察閥，確認(rèn)填充物是否到達(dá)并充滿端位。確認(rèn)完成后，關(guān)閉觀察閥，確認(rèn)中間起伏段填充物是否充滿，確認(rèn)完成后關(guān)閉起伏段排氣閥，最后確認(rèn)高點(diǎn)填充物是否充滿，確認(rèn)完成后關(guān)閉高點(diǎn)排氣閥，停止注漿，確保填充物充滿管段。通過(guò)拆除管道兩端法蘭堵板或封頭確認(rèn)填充物自然固化，關(guān)閉閥門(mén)封管。經(jīng)過(guò)檢查所有檢查點(diǎn)管線填充飽滿，注漿固化效果良好。

4.結(jié)論

4.1原油管線通過(guò)蒸汽清洗及混凝土注漿技術(shù)相結(jié)合的方式對(duì)廢棄原油管道實(shí)施無(wú)害化處理，徹底清除了管線內(nèi)原油及蠟晶殘余，注漿固化后可以徹底消除安全隱患，保證停用廢棄原油管道的安全；同時(shí)由于不用進(jìn)行大開(kāi)挖割管處置，也避免了對(duì)地上設(shè)施及附著物的拆除及地下隱蔽物處理等復(fù)雜問(wèn)題，節(jié)省了大量資金[3]。

4.2注入的無(wú)害固化填充物后期不會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境造成二次污染，而且整個(gè)處理過(guò)程中沒(méi)有污油、污水排放，達(dá)到了資源消耗最小化。

4.3不發(fā)生因清洗劑污染后造成的污水處理費(fèi)，有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)；而且因?yàn)楣艿狼逑床恍枰匀慌趴眨艿赖陌惭b形式也不受限制，相對(duì)于其他處理方式，有更廣泛的使用用途。