楊秀蘭 肖 冰 郭 鵬

中國石油集團(tuán)工程技術(shù)研究有限公司 天津 300451

由于海洋氣象水文和地質(zhì)環(huán)境條件遠(yuǎn)比陸地惡劣復(fù)雜,海底管道的服役環(huán)境和特殊的結(jié)構(gòu)形式,決定了只能通過管道內(nèi)檢測實現(xiàn)對海底管道本體的檢測。與之相對應(yīng)的,國內(nèi)海管內(nèi)檢測技術(shù)與世界先進(jìn)水平之間還存在較大的差距,在深水管道漏磁內(nèi)檢測能力上還是還處于起步階段。漏磁檢測是目前較為成熟且工業(yè)應(yīng)用最為廣泛的管道內(nèi)檢測技術(shù)。據(jù)統(tǒng)計,國際上90%的管道內(nèi)檢測采用該技術(shù)。

1 工藝技術(shù)方案

該研究是通過模擬海上平臺正常生產(chǎn)氣體或液體條件下,攜帶有漏磁檢測設(shè)備的清管器通過發(fā)球筒流經(jīng)海管,最后到達(dá)收球筒的整個海管過程,運用科學(xué)的方法來開展海底管道漏磁內(nèi)檢測器的研發(fā)實驗。

該試驗裝置設(shè)計有發(fā)球筒、收球筒、海管試驗管路系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、高壓給水系統(tǒng)、泄壓系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)。海管試驗管道系統(tǒng)中包括典型的水平直管、立管、彎頭、三通、閥門等?？偲矫鎴D見圖一。

系統(tǒng)完成后需要模擬氣運轉(zhuǎn)和水循環(huán)運轉(zhuǎn),盡可能模擬正常生產(chǎn)狀態(tài)的參數(shù)。本研究利用三臺增壓泵和一個緩沖水罐模擬為油田油井的生產(chǎn)外輸；空氣壓縮機(jī)撬以及空氣緩沖罐模擬氣田氣井的生產(chǎn)；在流體的流動中將攜帶有漏磁檢測設(shè)備的清管器依次輸送通過發(fā)球筒、海管試驗管路系統(tǒng)和收球筒,以實現(xiàn)模擬海管缺陷內(nèi)檢測的過程。

本研究的工藝流程圖如圖二,水經(jīng)泵增壓后進(jìn)入供水管路,壓縮空氣來自儲氣罐,空氣-水在Y 形氣液混合器中混合后經(jīng)穩(wěn)定管段流至發(fā)球筒,經(jīng)過檢測管段與收球筒后進(jìn)入回水管路,氣-液兩相在水罐中分離,水儲存于水罐中循環(huán)利用,空氣放空。

圖1 某海底管道漏磁內(nèi)檢測器環(huán)路實驗平臺平面布置圖

圖2 某海底管道漏磁內(nèi)檢測器環(huán)路實驗平臺工藝流程圖

本研究實驗平臺主要包括：

(1)泵入口管線、放空管線設(shè)計壓力為0.6MPa,泵出口管線、壓縮空氣管線設(shè)計壓力為300lb。

(2)增壓泵三臺(P-1001A/B/C),單臺排量為170m3/h,操作條件為吸入ATM/0～35℃；排出3000kpa/0～35℃。

(3)收球筒(PL-1001)和發(fā)球筒(PR-1001)各一套,收球筒尺寸為8″(入口)×12″(筒體)；發(fā)球筒尺寸為8″(出口)×12″(筒體)；其中兩套收發(fā)球筒的操作工況都是3000kpa/0～55℃。

(4)緩沖水罐(T-1001)一個,有效容積為100m3,長寬高尺寸為5.8m×5.8m×4.4m,設(shè)計條件為FW+2.7kpa/65℃,操作條件為ATM/0～35℃。

(5)空氣壓縮機(jī)撬一套,其中包括螺桿式空氣壓縮機(jī)(C-1001)、空氣過濾器(F-1001)、一級往復(fù)式空氣壓縮機(jī)(C-1002)、一級入口冷卻器(AC-1001)、一級入口緩沖罐(V-1001)、一級出口冷卻器(AC-1002)、二級入口冷卻器(V-1002)、二級入口空氣緩沖罐(V-1002)、二級往復(fù)式空氣壓縮機(jī)(C-1003)、二級出口冷卻器(AC-1003)。

(6)空氣緩沖罐(V-1003)一個,容積為130m3,尺寸為4.2m(ID)×8.4m(T/T),設(shè)計條件為4400kpa/85℃,操作條件為4000kpa/0～55℃。

2 土建專業(yè)技術(shù)方案

區(qū)域內(nèi)地貌類型屬華北沖擊平原,地型單一,平坦開闊。基礎(chǔ)持力層為粉質(zhì)粘土,地表下7米左右存在淤泥質(zhì)軟弱層。地下無暗河溝和流沙層,場地地基土承載力為60Kpa--80Kpa之間。

本場地內(nèi)不存在地震時可能發(fā)生的崩塌、滑坡、泥石流、地陷、地裂等的部位,不存在活動斷裂,其它影響場地穩(wěn)定性的不良地質(zhì)作用也不發(fā)育,綜合分析屬于穩(wěn)定場地,場地類別Ⅳ類?？拐鹪O(shè)防烈度8度,設(shè)計基本地震加速度值0.2g.

2.1 基礎(chǔ)方案 實驗平臺所在場地為填海造地而成的臨海碼頭,屬軟弱地基,周圍為在用生產(chǎn)場地及堆場,為便于施工,經(jīng)方案對比,各設(shè)備基礎(chǔ)均采用天然地基,基礎(chǔ)形式為鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)。

2.2 管線安裝 從收、發(fā)球筒起始的試驗管線在出平臺入船塢區(qū)段內(nèi),以鋼管支架及混凝土管墩支撐固定。

船塢內(nèi)試驗管道需要考慮試驗工況下水的浮力,因此管墩間距不大于7.5米,管墩鋼底板以4根M16化學(xué)螺栓與船塢底板相連。并設(shè)可拆裝式管箍,使管道與管墩支座柔性連接,管道即滿足抗浮要求,又能夠在縱向自由伸縮,不產(chǎn)生溫度應(yīng)力。這一創(chuàng)新設(shè)計,節(jié)約了安裝溫度補償器的費用,并且施工便捷。

3 配管專業(yè)技術(shù)方案

3.1 設(shè)計條件 通常設(shè)計條件(壓力、溫度)取常規(guī)長時間的操作工況下,可能出現(xiàn)的最苛刻情況時的壓力、溫度值,這些操作包括所有可能發(fā)生的的操作和控制功能,例如節(jié)流、關(guān)斷、旁通等操作以及其它控制中常用的操作。

所有用于安裝的材料應(yīng)適用于在海洋環(huán)境下使用。所有用于安裝的材料應(yīng)有效的防止電腐蝕。

3.2 流體泄放 空氣系統(tǒng)的安全閥和泄放閥的泄放應(yīng)直接排到大氣中；水系統(tǒng)中的泄放應(yīng)排到開排系統(tǒng)；其它用于保護(hù)管道或設(shè)備免于堵塞的安全閥和泄放閥的泄放應(yīng)按照PID 圖排放到閉式的泄放系統(tǒng)；空氣放空應(yīng)排放到一個安全的區(qū)域。

結(jié)語

本實驗平臺對工藝流程的正確性、完整性、嚴(yán)密性要求較高；利用三臺增壓泵和一個緩沖水罐系統(tǒng)模擬油田油井的生產(chǎn)外輸；空氣壓縮機(jī)撬以及空氣緩系統(tǒng)沖罐模擬氣田氣井的生產(chǎn)。本研究的工藝技術(shù)路線、工藝設(shè)計參數(shù)和控制方案均具有國內(nèi)先進(jìn)性,可以通過改變流體的輸送順序、壓力、流量等參數(shù)來真實模擬海管的單相流、多相流、段塞流等復(fù)雜輸送工況。