何緒虎

（中石化江蘇油建工程有限公司， 江蘇 揚(yáng)州 225000）

1 工程概況

加納天然氣管道工程陸管項目（GHANA EARLY PHASE GAS INFRASTRUCTURE PROJECT ONSHORE GAS EXPORT PIPELINE SYSTEM，簡稱“陸管項目”）業(yè)主為加納國家天然氣公司（簡稱GNGC），總包商為中國石化集團(tuán)國際石油工程有限公司（SINOPEC SERVICES，簡稱SS）。陸管項目總長186公里。其中支線71.7公里，管徑20英寸，壁厚分別為10.31mm、11.91mm、14.27mm，材質(zhì)為X65，設(shè)計壓力為10MPa。管道沿線敷設(shè)地區(qū)等級為一、二級地區(qū)，管道設(shè)計規(guī)格為強(qiáng)度試驗壓力為12.5MPa，嚴(yán)密性試驗壓力為10MPa。管道沿線設(shè)EDS分輸站及PRMS末站和BLV3、BLV4兩座截斷閥室。管道敷設(shè)沿線地形復(fù)雜，起伏較大，多次定向鉆穿越河流，地形、水壓試驗難度大。

2 管道試壓段落劃分

2.1 管道試壓具體段落

管道沿線地形地貌復(fù)雜多變，按照施工規(guī)范“低點的管道環(huán)向應(yīng)力不得超過鋼管最低屈服強(qiáng)度的0.9倍”的劃分原則，將全線劃分為兩段進(jìn)行通球試壓。

表1

2.2 試驗壓力

陸管支線（EP01～EP29），按照設(shè)計技術(shù)說明及施工標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，管道分段試壓時壓力值、穩(wěn)壓時間及允許壓降值應(yīng)符合下列規(guī)定：

強(qiáng)度試驗壓力為1.25倍設(shè)計壓力，穩(wěn)壓時間4h，壓力在試驗時間內(nèi)壓降不超過1%；嚴(yán)密性試驗壓力為設(shè)計壓力，穩(wěn)壓時間24h，壓力在試驗時間內(nèi)壓力不下降。

2.3 試驗壓力管道分布

陸管支線（EP01～EP29），按照管線下溝測量結(jié)果計算沿線壓力分布并制作分布圖。

E D S-E P 1 4+1 1 6 0 m 段管線最高點壓力12.5MPa，最低點壓力13.35MPa；EP14+1160m–EP29段管線最高點壓力12.5MPa，最低點壓力13.45MPa，見圖1。

圖1 EDS分輸站-EP14+1160m管線高程和壓力分布圖

3 試壓程序及技術(shù)要求

本工程選用沿線河流水作為試壓介質(zhì)，注水前取水樣送交有效化驗部門對水質(zhì)進(jìn)行化驗，取得水質(zhì)檢驗報告，要求水質(zhì)清潔，無油污，pH值6-9，最大鹽分2000mg/L，最大固態(tài)懸浮顆粒物直徑不大于50um，試壓用水必須經(jīng)過300目藍(lán)式過濾器過濾，無需在水中加入化學(xué)試劑。

3.1 試壓頭準(zhǔn)備與安裝

在試壓頭安裝前，臨時配管、管件、閥門、法蘭、墊片、螺栓和其他試壓配件需能在額定或更高壓力下使用，安裝完成后對試壓頭進(jìn)行1h水壓試驗，壓力達(dá)到最大試驗壓力的1.25倍。重復(fù)使用前，應(yīng)對該試壓頭做全面檢查和維修，確保所有管件、閥門和組件使用安全。試壓頭安裝應(yīng)按規(guī)范和焊接工藝規(guī)程的要求進(jìn)行，并對其焊口進(jìn)行RT射線檢測。

試壓頭采用Φ508×11.91mmX65鋼管及封頭自制而成，封頭選用計算如下：

封頭材料選用1 6 M n R，強(qiáng)度試驗壓力為12.5MPa，分段試壓中最大高差為95.14m，水壓試驗時液體靜壓力為0.951MPa。

Pc-計算壓力，取試驗時最低點壓力12.5+0.951=13.451MPa；

Di-管道最大內(nèi)徑為487.38mm；

[σ]t-設(shè)計溫度下材料的許用應(yīng)力為163MPa；

Ф-焊縫系數(shù)；整體沖壓Ф=1；

C -封頭壁厚附加量，C=1～3mm。

根據(jù)以上計算， 試壓封頭采用Φ508×24mm16MnR的標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭。

3.2 計量儀表安裝

在試壓管段試壓打壓一端安裝壓力記錄儀1臺，壓力天平1臺，壓力表1臺，流量計1臺，管段末端安裝壓力表1臺，每個儀表應(yīng)分開安裝。

溫度自動記錄儀檢測裝置應(yīng)安裝在距試壓管段以及管段的中部位置共3臺。記錄儀的安放應(yīng)不受環(huán)境溫度及注水溫度變化的影響。

試壓管段每端大約300m處和管段中間位置共安裝3臺雙筆溫度記錄儀（可監(jiān)控管線溫度和土壤溫度變化）。溫度探針直接粘貼在管子表面（防腐層已去除），隔熱后回填到地面高度。地溫探測器要放置在管側(cè)中部，距管道表面20cm的位置，然后用原土回填。

3.3 管道試壓P/V圖計算

管道試壓要排除影響因素，由于空氣熱脹冷縮，管道內(nèi)空氣含量過高，將嚴(yán)重影響試壓過程的穩(wěn)定性，需用下列公式計算實際壓力—容量數(shù)據(jù)圖測算空氣含量（管道試壓含空氣不能超過0.2%）

公式一：

公式二：

經(jīng)計算，EP01-EP14+1160m試壓管段容量為6823.271m3，EP14+1160m-EP29試壓管段容量為6481m3，兩段管段P/V理論圖如圖2：（藍(lán)線為管段含空氣量為零的理論線，紅線為管段空氣含量0.2%的理論線）

圖2：EP01-EP14+1160m試壓管段理論P(yáng)/V值計算（PVslope =4.5085L/kPa）

3.4 管道注水

為保證試壓用水的清潔度，可采取現(xiàn)場挖蓄水池對水源進(jìn)行沉淀處理。為了準(zhǔn)確計量控制試壓段的注水量，應(yīng)安裝流量計。

注水泵通過閥門與試壓頭相連，同時閥門的安裝位置要適合清管器的長度。為防止下山坡段注水清管器速度過快，在清管器前方注入約20m3水，保證有足夠的背壓以便控制清管器的行走速度。

計算注水清管器的估計到達(dá)時間。在接收段，清管器到達(dá)便立即關(guān)閉排水閥。

3.5 強(qiáng)度及嚴(yán)密性試驗

3.5.1 強(qiáng)度試驗

緩慢加壓到試壓段最高點的最低試驗壓力的30%，檢查所有的管件和連接段是否有泄漏；繼續(xù)加壓至試驗壓力的60%，檢查泄漏和系統(tǒng)的完整性；升壓時按照每100kPa記錄一次流量計值，根據(jù)數(shù)據(jù)制作P/V圖，并同理論P(yáng)/V圖進(jìn)行對比，如果兩圖不符，偏差不超過0.2%時，繼續(xù)增壓；兩圖偏差超過0.2%時，停止升壓，找出偏差原因，如果不能找出，必須排水重新上水試壓。

當(dāng)P/V圖符合時，按不大于75kPa/min的均勻速率增加試驗壓力（在低標(biāo)高點，壓力范圍（開始）為最低試驗壓力加2%，而最高不能超過規(guī)定的最低屈服強(qiáng)度的95%）[3]，升壓至強(qiáng)度試驗壓力，穩(wěn)壓4h，壓力穩(wěn)定后，確認(rèn)壓力和溫度。

在穩(wěn)壓試驗的前30min，每5min記錄一次壓力天平、壓力自動記錄儀、壓力表和溫度表的數(shù)值。之后每30min記錄一次上述數(shù)值。此間，若管道無異?；蛘邿o需由于溫度損失而增加水量，則強(qiáng)度試驗就可驗收通過。

3.5.2 嚴(yán)密性試驗

強(qiáng)度試驗合格后打壓點降壓至嚴(yán)密實驗計算壓力，壓力穩(wěn)定后，開始24h的嚴(yán)密性試驗，試驗過程中，記錄儀和壓力天平應(yīng)連續(xù)工作，每30min記錄一次各儀表的壓力、溫度數(shù)值（管壁溫度和地溫）及時間。

在穩(wěn)壓開始時，應(yīng)關(guān)閉所有通向壓力管道的閥門并切斷與壓力泵的連接。定時檢查管道和管件，發(fā)現(xiàn)泄漏，應(yīng)停止試驗，修補(bǔ)泄漏后，重新開始24h嚴(yán)密性試驗。如果未出現(xiàn)壓降，則嚴(yán)密性試驗合格。如果有壓降，必須說明原因加以證明，如溫度降低或者輕微泄漏。否則必須繼續(xù)或重復(fù)進(jìn)行嚴(yán)密性試驗，直到達(dá)到合格的試驗結(jié)果為止。

3.6 管道卸壓

管道試壓經(jīng)過監(jiān)理驗收通過后，管道壓力要進(jìn)行緩慢連續(xù)降壓，為防止引起管道顫動，降壓的整個過程要特別小心，應(yīng)緩慢開放水閥（不能完全打開），防止水擊荷載損傷組裝管道。

3.7 管道排水

管道泄壓完成后，使用直板清管器排水清管，兩段試壓用水排至EP14+1140m處沉降池，試壓用水完成沉降后化驗合格排入河流中，排水過程中記錄驅(qū)動排水清管器所需的空氣壓力。

第一遍排水結(jié)束后，割除試壓封頭，焊接安裝臨時收發(fā)球裝置，用皮碗清管器及泡沫清管器繼續(xù)進(jìn)行吹掃，直至管段里無大量游離水，試壓檢查員可以認(rèn)定這一試壓管段的水分已清理完畢。

3.8 管口封堵

管道試壓、清掃合格，應(yīng)及時封堵管口，為預(yù)干燥和深度干燥做準(zhǔn)備。

4 結(jié)論與建議

加納天然氣項目陸管支線管道試壓運(yùn)用以上技術(shù)并認(rèn)真實施，其試壓達(dá)到了設(shè)計要求和施工規(guī)范規(guī)定，施工質(zhì)量檢測結(jié)果真實可靠，管理水平得到提升，效果顯著。為搞好今后類似工程的試壓，提出以下幾點建議：

（1）應(yīng)根據(jù)管徑的大小、管段的長度和高差合理選用清管、試壓設(shè)備，應(yīng)能滿足規(guī)定的注水（空氣）速率和克服試壓段高差及防止氣穴產(chǎn)生的需要。流量計等計量設(shè)備的性能和功能應(yīng)滿足使用要求。

（2）為防止管道上水過程中產(chǎn)生氣穴，應(yīng)在注水水頭前裝設(shè)注水清管器，并應(yīng)有背壓控制流速措施，特別在高差地段背壓控制尤為重要。

（3）排水時必須控制適當(dāng)背壓，防止形成空氣隔斷。

（4）上水和排水方案應(yīng)獲得EPC環(huán)境委員會批準(zhǔn)，符合HSE和水土保持要求，以免造成不良后果。

◆參考文獻(xiàn)

[1] 何鵬程. 天然氣長輸管線施工技術(shù)及運(yùn)行管理[J].油氣田地面工程，2013，32(9)：110-111.

[2] 焦振潮，吳波，張李. 長輸管道施工技術(shù)管理[J].石油化工建設(shè)，2007，29(5)：46-50.

[3] 周子棟，夏政，徐娜，等. 中緬天然氣管道清管試壓關(guān)鍵技術(shù)[J].天然氣與石油，2014，32(3)：11-14.