李媛珺

（西安石油大學，陜西西安 710065）

我國自1958年第一條原油管道建設以來，油氣管道的發(fā)展蒸蒸日上，“十二五”末我國陸上油氣管道將達到10×104km?，F(xiàn)階段我國石油管道行業(yè)普遍面臨石油管道老齡化和超期限使用問題。油氣管道的廢棄是一個綜合性問題，國內(nèi)相關研究尚處于初級階段。廢棄方式的選擇應基于詳細的現(xiàn)場評估、管道企業(yè)的特殊關注以及不同技術和環(huán)境因素的考慮加以決策。典型的廢棄方式包括管道移除和就地廢棄。若選擇原地廢棄的方法，則必須經(jīng)過回收、固化等必要程序[1]。

我國新修訂的《安全生產(chǎn)法》與《環(huán)境保護法》對企業(yè)的安全生產(chǎn)與環(huán)境保護提出了更高要求。對原油長輸管道廢棄處置工藝進行深入研究，形成一套適合鄂爾多斯盆地地質(zhì)特征的廢棄管道處置的推薦做法與標準體系，對隱患治理而言十分必要。

1 研究現(xiàn)狀

在經(jīng)過原油回收管道清洗后，當管道途徑特殊地形（如穿越公路鐵路路段、經(jīng)過水域、地面占壓以及管道埋深較淺處），廢棄一段時間后安全隱患逐漸出現(xiàn)，易造成一系列安全事故（如地面沉陷、管道內(nèi)有害物質(zhì)泄漏等），因此需要進行管道注漿處置，達到加固地基和排除安全隱患的目的。目前行業(yè)使用的注漿材料種類繁多，常用材料有水泥、黏土及聚氨酯泡沫等。實際工程應用中應根據(jù)管道周圍地質(zhì)條件確定合適的材料，最常用的注漿方法是純壓力注漿法。然而，純壓力注漿單純依靠泵壓將漿液注入管道，注漿時需要在管道沿線設置排氣孔，該方式僅適合短距離（一次注漿距離1 km～2 km）、小口徑（外徑小于600 mm）管道的注漿，對于占壓距離長或長距離穿越環(huán)境敏感帶的管道注漿具有一定的局限性。

2 國內(nèi)外規(guī)范及法律

2.1 國內(nèi)

《報廢油氣管道處置技術規(guī)范（征求意見稿）》中關于注漿的要求如下。以下地形條件下的管段應進行注漿：以直埋（非定向鉆）方式穿公路、鐵路、水體等處的管段；建筑物占壓的管段；塌陷后會引發(fā)嚴重后果區(qū)域的管段。外徑大于300 mm的管道必須做防塌陷注漿相關處理。注漿填充率應通過管道填充度和結(jié)石率指標的控制來保障，管道注漿最終填充率不小于93%。

《油氣管道管理與維護規(guī)程（Q/SYGD 0008-2011）》中關于廢棄管道封存的規(guī)定如下。廢棄管道切管必須采用機械切管方式；不能拆除的油管道應在灌注水泥沙漿或膨潤土后封存，也可采用氮氣封存；廢棄管道管口的處理按動火相關標準執(zhí)行。

2.2 國外

美國標準《液體和漿體管道輸送系統(tǒng)（ASME B31.4-2012）》規(guī)定“管道兩端密封和惰性介質(zhì)充填、在管內(nèi)殘留物濃度足夠小時管道用加固漿體填充至少50%管容后可就地廢棄”。

英國標準《高壓氣體傳輸管道和相關設施（IGEM/TD/1/Ed.5-2010）》規(guī)定“合適條件下填充無害材料加固，特別是對處于穿越公路和鐵路或者地面沉降敏感區(qū)域的大口徑管道。但考慮實際條件和經(jīng)濟因素，注漿填充大口徑管道不現(xiàn)實的情況下，可充入氣體，并永久密封閥門和填充點，進行必要的泄漏檢測，定期進行壓力測試，必要時重新打壓”。

澳大利亞標準《天然氣和液態(tài)石油管道（AS2885.3-1997）》第三部分“運行操作與維護”規(guī)定：“注漿處置的過程為：施工準備→設備安裝→原料運輸→實施充填（伴隨實時監(jiān)測）→靜置固結(jié)→充填效果檢測”[2]。

3 實驗室研究

3.1 實驗思路

利用正交實驗法、控制變量法進行配方優(yōu)選實驗，通過改變添加劑種類優(yōu)化配方以及進行相關參數(shù)測定與漿液性能檢測，測試內(nèi)容包括析水率實驗、黏度實驗、凝結(jié)時間實驗、強度實驗等。

3.2 實驗過程及數(shù)據(jù)分析

3.2.1 實驗一 本組實驗的目的是檢驗黃土和粉煤灰對漿液的影響，并選出最佳的黃土與粉煤灰比例（見表1）。

分析表1可以發(fā)現(xiàn)，與只加入黃土的原始漿液相比，加入粉煤灰后漿液黏度和析水率均明顯升高，密度相差不大。隨后調(diào)整黃土和粉煤灰的摻入質(zhì)量比，發(fā)現(xiàn)密度略有降低，漿液的析水率和黏度都升高，不利于水泥漿的凝結(jié)。最終確定黃土與粉煤灰的質(zhì)量比在5:1時，漿液的密度、強度、黏度、析水率和固結(jié)率等方面都可滿足施工要求。

表1 第一組漿液實驗數(shù)據(jù)表

3.2.2 實驗二 本組實驗是為了檢驗水和水泥的添加量對于漿液的影響，并從中優(yōu)選出最合適的水灰比及最佳的水泥添加量（見表2）。

表2 第二組漿液實驗數(shù)據(jù)表

表3 第三組漿液實驗數(shù)據(jù)表

分析表2可以發(fā)現(xiàn)，漿液的黏度和密度均隨水泥添加量的增加而增加，而析水率隨水泥添加量的增加而減小，固結(jié)率也隨之變好。當增大水灰比時黏度和密度相應減小，但是析水率增加，固結(jié)程度減小，凝結(jié)效果不好?？紤]到經(jīng)濟性與施工要求，最后確定水灰比為4～5.97。

3.2.3 實驗三 第三組實驗觀察添加緩凝劑后對漿液凝結(jié)時間的影響，并確定最佳的緩凝劑添加量。根據(jù)經(jīng)驗以及文獻資料可知緩凝劑添加量一般為0.02%～0.05%，具體實驗數(shù)據(jù)（見表3）。

不添加緩凝劑時漿液固結(jié)程度最好，但是流動性較差，初凝時間短，無法滿足長時間長距離注漿的要求。緩凝劑添加量為2 g時初凝時間最長，但是相對的其析水率過高，固結(jié)率較低，無法滿足施工要求。減少緩凝劑添加量，在漿液中添加0.4 g的緩凝劑時析水率為7.5%，固結(jié)率90.4%，同時密度黏度都較小，初凝時間為15 h，均能很好的滿足施工要求。再次降低緩凝劑的添加量，0.25 g時，初凝時間明顯縮短，不符合現(xiàn)場施工的要求。因此確定緩凝劑的最佳添加量為漿液總質(zhì)量的0.03%～0.05%。

3.3 配方對比

針對鄂爾多斯盆地的具體地質(zhì)特性，在參考原有配方的基礎上（見表4），實驗室進行了新的注漿配方研究和優(yōu)選實驗。通過多組優(yōu)選實驗，最終實現(xiàn)新型注漿配比和材料升級（見表5）。

表4 參考水泥砂漿配比表

3.4 性能測試

實驗中所用黃土為干燥粉狀黃土，顆粒級較?。êY孔尺寸：1.25 mm，標準目數(shù)：16目）。在使用較濕潤黃土時對吸水率和漿液黏度以及固結(jié)程度都有所影響，在現(xiàn)場根據(jù)黃土的濕潤程度調(diào)整用水量，用水質(zhì)量百分數(shù)范圍在33.9%～37.4%（見表6）。

4 結(jié)論

根據(jù)實驗室研究，在現(xiàn)場施工時材料盡可能應該滿足以下條件：黃土的濕度盡可能低，最好使用干燥黃土；黃土粒徑最好保持在2 mm左右；水泥選用325R；粉煤灰一級（二級），含水量不高于0.5%；緩凝劑為葡萄糖酸鈉，含量不小于99%。

新的實驗室配方調(diào)整了配比，加入了黃土作為原料、減少了水泥用量、去除了壺口凈沙的使用，從泵入壓力的要求、漿液黏度、剪切速率和經(jīng)濟性等多個參數(shù)方面都優(yōu)于原始配方，在現(xiàn)場環(huán)境不變的情況下，是一種更適用于鄂爾多斯盆地內(nèi)廢棄管道的注漿配方。

表5 實驗室注漿配比表

表6 漿液性能及優(yōu)選結(jié)果

不粘輪乳化瀝青亮相京城

截至9月20日，中國石油燃料油公司與北京市政路橋集團公司合作研發(fā)和生產(chǎn)的不粘輪乳化瀝青，成功應用于首都東鐵營橋和劉家窯橋橋面大修工程項目，鋪筑面積超過2 000平方米。此產(chǎn)品的成功開發(fā)，不但填補中國石油空白，而且創(chuàng)特種瀝青產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、中試和工程應用周期最短紀錄。

不粘輪乳化瀝青又稱強粘結(jié)力改性乳化瀝青，是一種新型道路用乳化瀝青產(chǎn)品，具有固化后粘結(jié)力強、抗剪切能力強等特點。國內(nèi)此類產(chǎn)品的研發(fā)起步較晚，市場需求量較大。研究院經(jīng)過近一年艱苦攻關，形成不粘輪乳化瀝青最佳制備工藝，并完成了工業(yè)化生產(chǎn)。

此產(chǎn)品可用于普通路況的粘層和下封層，也可用于對層間粘結(jié)強度要求較高的路況，如超薄磨耗層與原路面層間粘結(jié)、重載路段和長大縱坡路段層間粘結(jié)、橋面鋪裝層與橋面板之間粘結(jié)等。

據(jù)悉，這一產(chǎn)品各項性能滿足交通部《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》中各項技術指標要求，并且破乳固化成型后粘結(jié)強度大，抗剪能力強，不粘附車輪；破乳快速，噴灑后20分鐘即可破乳固化成型，應用效果良好，可為客戶大幅度提高施工效率，改善粘層結(jié)構(gòu)的應用性能，受到客戶好評。

（摘自中國石油報第7187期）