程浩力 薛建新 張吉明 夏茂進(jìn) 何 煦 郝天宇 張連來(lái) 蔡峰峰

中國(guó)石油工程建設(shè)有限公司北京設(shè)計(jì)分公司, 北京 100085

0 前言

1939年,殼牌(Shell)、英國(guó)石油公司(BP)、美孚(Mobil)、埃克森(Exxon)、合資開(kāi)采公司(Partexg)、法國(guó)石油公司(CFP)等6家石油公司在尚處于英國(guó)控制下的阿布扎比獲得石油勘探和開(kāi)采權(quán)后合資成立“石油開(kāi)發(fā)公司”(后更名為阿布扎比石油公司,ADPC)在開(kāi)采區(qū)域內(nèi)進(jìn)行石油勘探和生產(chǎn)。1971年阿聯(lián)酋獨(dú)立后,阿布扎比國(guó)家石油公司(ADNOC)成立,參股ADPC 25%后將其改名為阿布扎比國(guó)家石油公司陸上公司(現(xiàn)名ADNOC Onshore,目前石油產(chǎn)量占ADNOC石油總產(chǎn)量的一半以上)。1974年,ADNOC代表政府對(duì)ADNOC Onshore控股提升至60%,SHELL等6家外國(guó)石油公司占股40%。這些國(guó)際石油巨頭作為阿聯(lián)酋石油業(yè)的鼻祖,對(duì)阿聯(lián)酋石油工業(yè)的影響根深蒂固,6家外國(guó)股東提供技術(shù)、設(shè)備、資金支持,提供管理人員并負(fù)責(zé)培訓(xùn)。依靠西方國(guó)際大石油公司建立和發(fā)展起來(lái)的阿聯(lián)酋石油工業(yè),形成了完善的國(guó)際管理、生產(chǎn)、技術(shù)體系,其準(zhǔn)入程序嚴(yán)謹(jǐn)、質(zhì)量管理要求高、環(huán)境保護(hù)要求高。屬于高端油氣市場(chǎng),也是中東地區(qū)政治和安全風(fēng)險(xiǎn)最低的油氣資源國(guó)。

中國(guó)和阿聯(lián)酋能源合作在中國(guó)“一帶一路”倡議帶動(dòng)下不斷取得突破。自2013年至今，中國(guó)石油獲得了4項(xiàng)ADNOC海陸油田開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的權(quán)益。2008年,中國(guó)石油工程建設(shè)公司(CPECC)相繼承擔(dān)了阿布扎比原油管線(xiàn)、阿薩布油田、曼德油田等項(xiàng)目建設(shè)。2017年11月CPECC與ADNOC Onshore簽訂了阿布扎比最大的陸上油田BAB油田EPC總承包項(xiàng)目合同,合同金額高達(dá)15.2億美元。本文借助正在實(shí)施的BAB油田項(xiàng)目部分工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),對(duì)由西方石油巨頭建立起來(lái)的ADNOC Onshore工程設(shè)計(jì)規(guī)范中的管道設(shè)計(jì)施工部分進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹,希望對(duì)今后阿聯(lián)酋及同樣受SHELL、BP、EXXON MOBIL等公司影響的其他中東海外油氣田項(xiàng)目的陸上集輸管網(wǎng)和長(zhǎng)輸管道工程設(shè)計(jì)起到一定借鑒和指導(dǎo)作用。

1 ADNOC管道設(shè)計(jì)規(guī)范體系

近百年來(lái),國(guó)際石油巨頭Shell作為阿聯(lián)酋石油工業(yè)的開(kāi)拓者,至今仍對(duì)ADNOC掌握部分權(quán)益,對(duì)ADNOC實(shí)施規(guī)程的影響最為深刻。ADNOC Onshore技術(shù)中心以Shell DEP為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)和編制了ADNOC Onshore的Engineering Specification(以下簡(jiǎn)稱(chēng)ES)標(biāo)準(zhǔn)體系。根據(jù)自身環(huán)境和條件,ADNOC Onshore技術(shù)中心也對(duì)某些shell DEP標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了增補(bǔ)/修訂,并編制了增補(bǔ)技術(shù)規(guī)定。

1.1 工程設(shè)計(jì)總體要求

ADNOC Onshore的規(guī)范規(guī)定,其項(xiàng)目管道設(shè)計(jì)所執(zhí)行的規(guī)程、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),需按表1順序執(zhí)行。

表1 ADNOC Onshore設(shè)計(jì)執(zhí)行文件優(yōu)先順序表

ADNOC Onshore規(guī)范明確要求,當(dāng)優(yōu)先等級(jí)相同的文件之間發(fā)生沖突時(shí),應(yīng)按最嚴(yán)格要求執(zhí)行。在這種情況下,承包商應(yīng)使用技術(shù)查詢(xún)表(TQ)以書(shū)面形式提供最嚴(yán)格要求的解釋以獲得ADNOC Onshore批準(zhǔn)。ADNOC Onshore擁有采取哪種做法的最終決策權(quán)。

1.2 ADNOC Onshore的主要管道標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

ADNOC Onshore的主要管道標(biāo)準(zhǔn)涵蓋埋地管道/地上管道的設(shè)計(jì)及施工,主要管道標(biāo)準(zhǔn)為30.99.12.0026Specification for Above Ground Pipeline Construction(地面管道施工規(guī)范,以下簡(jiǎn)稱(chēng)ES 30.99.12.0026)、30.99.12.0028Specification for Underground Pipeline Construction(埋地管道施工規(guī)范,以下簡(jiǎn)稱(chēng)ES 30.99.12.0028)、30.99.12.0029Specification for Pipeline Upheaval Buckling Methodology(管道隆起屈曲原理規(guī)范,以下簡(jiǎn)稱(chēng)ES 30.99.12.0029)、30.99.12.0032Pipeline Basis of Design(Underground Pipeline Systems)(埋地管道設(shè)計(jì)規(guī)范,以下簡(jiǎn)稱(chēng)ES 30.99.12.0032)、30.99.12.0033Pipeline Basis of Design(Aboveground Pipeline Systems)(地上管道設(shè)計(jì)規(guī)范,以下簡(jiǎn)稱(chēng)ES 30.99.12.0033)。

ES 30.99.12.0026、ES 30.99.12.0028、ES 30.99.12.0032、ES 30.99.12.0033規(guī)范是ADNOC陸上管道設(shè)計(jì)施工的基礎(chǔ),分別針對(duì)埋地管道和地面管道的設(shè)計(jì)及施工作了詳盡的規(guī)定。ADNOC Onshore的ES 30.99.12.0032規(guī)定了陸上埋地管道系統(tǒng)(金屬)及相關(guān)設(shè)施的可研、初設(shè)和詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)適用的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、原理和標(biāo)準(zhǔn)方法,適用于ADNOC Onshore的整個(gè)埋地管網(wǎng),包括輸油干線(xiàn)、原油輸送管線(xiàn)、氣舉/采氣管線(xiàn)、注氣匯管/次級(jí)匯管及單井管線(xiàn)、N2管道、采出水回注匯管、ASME B 31.4-2019Pipeline Transportation Systems for Liquids and Slurries(以下簡(jiǎn)稱(chēng)ASME B 31.4)/ASME B 31.8-2018Gas Transmission and Distribution Piping Systems(以下簡(jiǎn)稱(chēng)ASME B 31.8)規(guī)定的其他埋地管線(xiàn)及項(xiàng)目特殊要求的管線(xiàn)。ES 30.99.12.0033規(guī)定了陸上地上管道系統(tǒng)(金屬)及相關(guān)設(shè)施的可研、初設(shè)和詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)適用的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、原理和標(biāo)準(zhǔn)方法,適用于ADNOC Onshore的整個(gè)地上管網(wǎng)(地面或架空),包括采油管線(xiàn)、注水管線(xiàn)、采氣管線(xiàn)及ASME B 31.4/ASME B 31.8規(guī)定的其他地上管線(xiàn)[1-2]。

1.3 ADNOC Onshore關(guān)于殼牌DEP的補(bǔ)充規(guī)定

ADNOC Onshore對(duì)Shell少量規(guī)范進(jìn)行了補(bǔ)充要求,同樣作為自己設(shè)計(jì)及施工的依據(jù),涉及到的主要管道標(biāo)準(zhǔn)為30.99.00.0044.1Pipeline Engineering Amendments/supplements to DEP 31.40.00.10-Gen(管道工程,以下簡(jiǎn)稱(chēng)ES 30.99.00.0044.1)、31.40.40.38 AHydrostatic Pressure Testing of New Pipelines amendments/supplements to DEP 31.40.40.38-Gen(新建管道水壓試驗(yàn)規(guī)范,以下簡(jiǎn)稱(chēng)ES 31.40.40.38 A)、30.99.23.0114Precommissioning of Pipelines Amendments/Supplements to DEP 31.40.50.30-Gen(管道預(yù)試運(yùn)規(guī)范,以下簡(jiǎn)稱(chēng)ES 30.99.23.0114)。

2 管道路由設(shè)計(jì)要求

2.1 總體要求

同國(guó)內(nèi)油氣管道設(shè)計(jì)規(guī)范[3-6]GB 50253-2014《輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)GB 50253)、GB 50251-2015《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)GB 50251)、GB 50350-2015《油田油氣集輸設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)GB 50350)、GB 50349-2015《氣田集輸設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)GB 50349)無(wú)一例外羅列一堆技術(shù)理由后,點(diǎn)明要求“技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較”確定路由走向不同的是,ADNOC Onshore的兩大設(shè)計(jì)規(guī)范ES 30.99.12.0032及ES 30.99.12.0033在路由選擇章節(jié),開(kāi)篇僅用一句話(huà)明確表示“選線(xiàn)應(yīng)充分考慮相關(guān)風(fēng)險(xiǎn),特別是安全和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn),管道可施工性,維修和檢查方便性等”。ADNOC Onshore的整個(gè)規(guī)范基調(diào)未過(guò)分強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)性,而是無(wú)處不透漏出針對(duì)安全/環(huán)境及可施工/利于運(yùn)營(yíng)維護(hù)的要求,這種思路也是受西方石油巨頭成熟的工程及安全健康管理理念的影響。

2.2 選線(xiàn)要點(diǎn)

經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,ADNOC Onshore油田已形成成熟的油氣管廊布局,ES 30.99.12.0032及ES 30.99.12.0033明確要求管道路由應(yīng)沿已有單井管線(xiàn)/管廊敷設(shè),路由設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的基本原則主要有:

1)將多條管道/單井管線(xiàn)的路由選在共同的管廊。

2)盡可能減少各段長(zhǎng)度以縮短路由長(zhǎng)度。

3)減少沿線(xiàn)穿越點(diǎn)。

4)盡量減少對(duì)鄰近設(shè)施、道路和伴行路的阻斷/干擾。

5)易于及方便施工。

6)根據(jù)ADNOC Onshore的HSE體系文件(ES 30-99-91-003)和項(xiàng)目HSE體系文件要求,確保滿(mǎn)足最小安全凈間距。

7)避免或盡量減少對(duì)自然環(huán)境和生態(tài)的干擾。

8)選線(xiàn)避免地震活躍區(qū)。

9)路由需要符合HSE要求和環(huán)境法規(guī)。

管廊設(shè)計(jì)的要求貫穿于ADNOC Onshore的兩大設(shè)計(jì)規(guī)范ES 30.99.12.0032及ES 30.99.12.0033的很多章節(jié)。管道出井場(chǎng)后立即并入最近的管廊并沿管廊一直敷設(shè)至脫氣站,脫氣站中的產(chǎn)品則由集輸干管沿管廊輸送至集中處理站(聯(lián)合站)。管廊化設(shè)計(jì)首先利于后續(xù)管道的規(guī)劃設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)人員利用管廊已建管道信息,能很快確定管道布置方案并減少管道穿越工程量;對(duì)于施工來(lái)說(shuō),管廊化便于同期管道一并施工及調(diào)配施工資源,管廊中巡檢道路也可以作為施工便道,方便材料運(yùn)輸,當(dāng)管廊中修建的施工便道完成施工任務(wù)后,又可作為管廊內(nèi)所有管道的巡檢道路;管廊利于運(yùn)營(yíng)維護(hù),當(dāng)沿管廊中的巡檢道路巡護(hù)時(shí),可同時(shí)兼顧查看周邊數(shù)條管道的狀況,極大節(jié)省了人力物力。

ADNOC Onshore的設(shè)計(jì)規(guī)范除了重點(diǎn)要求管廊化設(shè)計(jì)外,也對(duì)伴行道路做出了明確規(guī)定,并對(duì)施工中可能對(duì)道路的阻斷提出了措施要求。ES 30.99.12.0032及ES 30.99.12.0033對(duì)其他要求如下:

1)如果同一項(xiàng)目中要建設(shè)多條管道,管廊設(shè)計(jì)應(yīng)適應(yīng)當(dāng)前和未來(lái)規(guī)劃。在管廊內(nèi),埋地管道應(yīng)布置在一側(cè),地上管線(xiàn)單獨(dú)布置在另一側(cè)(即分別集中布置)。

2)在接近集輸站/集中處理站(聯(lián)合站)前,所有單井管道及管道應(yīng)集中布置在主管廊。

3)管廊內(nèi)管線(xiàn)的布置應(yīng)符合埋地管道/地上管道的安裝時(shí)序,以盡量減少管道交叉穿越。

4)埋地管道和地面管道之間應(yīng)具有便于操作、維護(hù)和檢查的空間,并要預(yù)留將來(lái)安裝其他管道及單井管線(xiàn)的空間。

5)在概念設(shè)計(jì)階段,管道路由采用內(nèi)業(yè)設(shè)計(jì)。在初步設(shè)計(jì)(FEED)和詳細(xì)設(shè)計(jì)(EPC)階段,應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘進(jìn)一步驗(yàn)證路由,并基于地形勘測(cè)情況進(jìn)行確認(rèn)。條件允許的情況下,路由應(yīng)盡可能沿現(xiàn)有管廊布置。

6)埋地管道一側(cè)應(yīng)設(shè)置1條最小寬度為6 m的伴行路。當(dāng)新建管道在管廊中敷設(shè)時(shí),能夠充分覆蓋所有管道的共同伴行道路設(shè)計(jì)要求。為便于管道的維護(hù)和修理,道路一側(cè)最多可供3～4條同溝敷設(shè)管道的使用。

7)當(dāng)管道路權(quán)帶/管廊阻礙油田或任何現(xiàn)有設(shè)施的出入時(shí),需要修建除非供鉆井設(shè)備及車(chē)輛使用的繞行路。

8)對(duì)于埋地管道,路由選擇時(shí)應(yīng)充分考慮500 m內(nèi)110 kV及以上架空電力線(xiàn)路對(duì)于平行敷設(shè)的金屬管道的影響。在這種情況下,陰極保護(hù)的設(shè)計(jì)應(yīng)由專(zhuān)業(yè)的陰保工程師執(zhí)行。

2.3 管道間距及保護(hù)控制區(qū)

相比國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn),ADNOC Onshore對(duì)HSE的要求普遍較高,站外管道常見(jiàn)的新建管道同已建的管道/電力線(xiàn)/光電纜的距離做出了明確要求。而針對(duì)居住地/辦公場(chǎng)所/建筑物等有人員存在的場(chǎng)所同管道安全間距，未像大部分國(guó)內(nèi)規(guī)范直接給出具體數(shù)值(經(jīng)驗(yàn)值),而是要求根據(jù)安全評(píng)價(jià)結(jié)果確定,對(duì)不同條件更具針對(duì)性。由于ADNOC Onshore規(guī)定陸上管道應(yīng)在管廊內(nèi)敷設(shè),當(dāng)管道穿越管廊時(shí),應(yīng)保持最小2.5 m埋深。管道同溝相敷設(shè)、相互平行敷設(shè)或穿越其他已建設(shè)施時(shí)最小允許間距見(jiàn)表2。針對(duì)常見(jiàn)的已建管道穿越及同溝管道并行要求,ADNOC Onshore規(guī)定凈間距1 m的要求明顯高出國(guó)內(nèi)規(guī)范。這一要求雖然增加了土石方成本,但管道運(yùn)營(yíng)安全有了更好的保證,極度契合其“選線(xiàn)應(yīng)充分考慮相關(guān)風(fēng)險(xiǎn),特別是安全和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn),管道可施工性,維修和檢查方便性等”的最基本原則。

表2 管廊內(nèi)管道最小間距表

總體而言,ADNOC Onshore對(duì)路由的選擇主要體現(xiàn)在要求管廊化布置且安全間距要求明確且嚴(yán)格。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者基于工程實(shí)踐和國(guó)內(nèi)規(guī)范對(duì)路由選擇、國(guó)內(nèi)外油氣管道管廊化設(shè)計(jì)以及油氣管道同各類(lèi)設(shè)施的安全間距[7-10]進(jìn)行了探討,為工程設(shè)計(jì)人員提供了有效的參考并拓展了思路,與此同時(shí)由西方國(guó)際石油巨頭建立的ADNOC、Saudi Aramco的路由選擇理念不失為一個(gè)完善國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)思路的學(xué)習(xí)材料。

3 管道力學(xué)設(shè)計(jì)

管道壁厚計(jì)算及應(yīng)力校核是國(guó)內(nèi)外各類(lèi)管道設(shè)計(jì)規(guī)范的一個(gè)重要組成部分,國(guó)內(nèi)學(xué)者也做了探索分析[11]。ADNOC Onshore規(guī)范要求管道壁厚應(yīng)根據(jù)ASME B 31.4、ASME B 31.8的規(guī)定及殼牌DEP 31.40.00.10的補(bǔ)充要求,由承壓能力和組合應(yīng)力(包括施工應(yīng)力)及腐蝕余量確定。管道壁厚還應(yīng)滿(mǎn)足API RP 1102-2017Steel Pipelines Crossing Railroads and Highways(以下簡(jiǎn)稱(chēng)API RP 1102)[12]規(guī)定的穿越道路時(shí)外加荷載的要求。

3.1 設(shè)計(jì)系數(shù)的規(guī)定

ADNOC Onshore設(shè)計(jì)規(guī)范的設(shè)計(jì)系數(shù)主要基于ISO 13623-2017Petroleum and Natural Gas Industries-Pipeline Transportation Systems(以下簡(jiǎn)稱(chēng)ISO 13623)及殼牌DEP 31.40.00.10Pipeline Engineering(Amendments/Supplements toISO13623)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)DEP 31.40.00.10)規(guī)范的規(guī)定[13-14],并在自身特色上進(jìn)行了細(xì)化,見(jiàn)表3。由于ADNOC Onshore的油田均處于中東阿拉伯半島的沙漠地帶,因此ES 30.99.12.0032及ES 30.99.12.0033規(guī)定ASME B 31.8的一級(jí)二類(lèi)地區(qū)(沙漠地區(qū))用于計(jì)算管道壁厚的設(shè)計(jì)系數(shù)適用于其一般地段。其他設(shè)計(jì)系數(shù),需要根據(jù)項(xiàng)目的具體要求選擇適用ASME B 31.8定義的地區(qū)等級(jí),且應(yīng)適當(dāng)考慮該地區(qū)未來(lái)可能的發(fā)展。ADNOC Onshore規(guī)范對(duì)管道類(lèi)別分類(lèi)執(zhí)行DEP 31.40.00.10的規(guī)定。除水管道(水基不可燃流體)及主輸油干線(xiàn)(Main Oil Line)以外其他的生產(chǎn)管道,均適用于ASME B 31.8。

表3 環(huán)向應(yīng)力設(shè)計(jì)系數(shù)表

3.2 管道壁厚計(jì)算及應(yīng)力分析要求

ADNOC Onshore的設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)管道壁厚計(jì)算,鋼管環(huán)向應(yīng)力/熱脹應(yīng)力/軸向應(yīng)力/組合應(yīng)力等直管段應(yīng)力校核、管道彈性曲率半徑計(jì)算及彎曲應(yīng)力校核、道路穿越應(yīng)力校核、管道屈曲應(yīng)力校核計(jì)算、鹽沼地區(qū)穩(wěn)定性校核等做了詳細(xì)的規(guī)定及要求，見(jiàn)表4。

表4 管道壁厚計(jì)算及應(yīng)力分析要求表

4 管道的安裝施工

對(duì)于沙丘、鹽沼地區(qū)(沿海及地勢(shì)低洼的地段)，管道安裝的施工及所用材料,國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了一定的研究[15-20]。ADNOC Onshore油田普遍存在沙漠和鹽沼地貌,經(jīng)過(guò)過(guò)數(shù)十年的工程實(shí)踐,其規(guī)范對(duì)此類(lèi)地區(qū)的設(shè)計(jì)及施工做出了成熟詳細(xì)的規(guī)定。

4.1 地面管道安裝設(shè)計(jì)要求

ADNOC Onshore油田的油氣水單井管線(xiàn)通常要求直接在地上敷設(shè),地上管道設(shè)計(jì)規(guī)范ES 30.99.12.0033關(guān)于地面管道安裝的規(guī)定有:

1)所有的地上管道/單井管線(xiàn)應(yīng)沿地面敷設(shè)在鹽沼區(qū)(Sabkha areas)以混凝土支墩/支架架空敷設(shè)。

2)在鹽沼地區(qū),單根單井采油/注水管線(xiàn)應(yīng)在支架上(Hurdles)敷設(shè),多條單井管線(xiàn)/采氣管線(xiàn)應(yīng)在混凝土枕木支墩上敷設(shè)。在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮Π型彎/膨脹補(bǔ)償器和所需管道導(dǎo)向器、限位器和錨固點(diǎn)等方面的膨脹控制設(shè)計(jì)。在鹽沼地區(qū)管道轉(zhuǎn)向應(yīng)采用混凝土枕木支墩。

3)混凝土支撐應(yīng)使管道脫離接觸自然地面以保護(hù)鹽沼環(huán)境中的管道。標(biāo)準(zhǔn)混凝土枕木支撐至少高出自然地面600 mm。

4)支撐直徑小于219 mm鋼管的混凝土支墩間最大跨度應(yīng)為6 m。在共用混凝土枕木支墩上同期安裝的單井管道之間最小間距應(yīng)為500 mm,而單獨(dú)安裝在混凝土枕木支墩的每條管道間的間距應(yīng)增加至3 000 mm。

5)無(wú)支撐的地面鋪設(shè)管道應(yīng)作為無(wú)約束管線(xiàn)安裝,并應(yīng)遵循自然地坪標(biāo)高敷設(shè)。

6)在沙地中,采油/注水管道應(yīng)以1 000 mm最小間距在地面鋪設(shè),采氣管道/輸氣管道應(yīng)在混凝土枕木支墩上敷設(shè)。地上管道應(yīng)考慮采用Π型彎或膨脹補(bǔ)償器。長(zhǎng)直管段或受附近連續(xù)道路穿越限制的管段,應(yīng)設(shè)置Π型彎/膨脹補(bǔ)償器。膨脹的控制措施也應(yīng)分析以避免間距有限的地面敷設(shè)管道間過(guò)度的側(cè)向膨脹/運(yùn)動(dòng)而使管道彼此疊壓。

7)在站場(chǎng)內(nèi),為了避免積沙覆蓋管道及提供檢修通道,所有單井道線(xiàn)應(yīng)用鋼支架支撐(鹽沼地區(qū)用混凝土枕木支墩)。

8)在不同穿越段(公路、鉆井設(shè)備路、小路、瀝青路、埋地/地上管道及設(shè)施)的地上管道，應(yīng)根據(jù)穿越典型圖的要求在穿越點(diǎn)采用埋地敷設(shè)。

9)在任何情況下,單井管道路由不得在未經(jīng)批準(zhǔn)的穿越點(diǎn)穿越已建單井管道，只能使用經(jīng)批準(zhǔn)/指定的穿越點(diǎn)。

10)在油田開(kāi)發(fā)階段,管廊應(yīng)適應(yīng)當(dāng)前和未來(lái)規(guī)劃的要求。未來(lái)項(xiàng)目中規(guī)劃設(shè)計(jì)的單井管道不應(yīng)放在已建管道中間鋪設(shè),除非有足夠的空間可用于Π型彎/膨脹補(bǔ)償器安裝和施工活動(dòng)。實(shí)際中應(yīng)盡可能減少管道穿越。

11)地上管道的施工應(yīng)遵從ES 30.12.00.0026。

4.2 沙丘及沙地路權(quán)帶

由于處于阿拉伯半島,荒漠是阿聯(lián)酋最主要的地貌,由于沿海季風(fēng)影響,不乏眾多新月形沙丘,給設(shè)計(jì)和施工帶來(lái)不小難度。ES 30.99.12.0026和ES 30.99.12.0028對(duì)管道在沙丘地段敷設(shè)要求如下:

1)承包商應(yīng)平整通過(guò)沙丘和沙地的路權(quán)帶以滿(mǎn)足業(yè)主要求。完成掃線(xiàn)的作業(yè)帶斷面一般應(yīng)遵循自然地形的斷面,可以采取一些削填方措施以便于管道的施工及確保彎管安裝和下溝操作的安全,同時(shí)使得管道滿(mǎn)足隆起屈曲計(jì)算的最大允許角度。

2)當(dāng)進(jìn)行掃線(xiàn)時(shí)應(yīng)對(duì)高沙丘進(jìn)行必要的削方。削除的土石方量應(yīng)鋪在路權(quán)帶的兩側(cè)以盡量減少低處的填方。

3)在保證最小覆土要求的情況下,管溝應(yīng)遵循路權(quán)帶的一般斷面。當(dāng)準(zhǔn)備路權(quán)帶時(shí),沿管廊的局部沙丘和靠近管道路由的沙丘應(yīng)由承包商作為其工作范圍的一部分予以清除。

4)沙丘地區(qū)管道施工應(yīng)基于隆起屈曲計(jì)算建議的掃線(xiàn)斷面。管道斷面應(yīng)符合沙丘地區(qū)每根鋼管的允許縱向/水平角。

5)當(dāng)彎曲角度小于允許縱向角時(shí),在縱向和水平轉(zhuǎn)角處應(yīng)遵循最小彈性彎曲半徑。

6)管道安裝后應(yīng)進(jìn)行隆起屈曲核查。管道下溝后及回填前,承包商應(yīng)在平坦地區(qū)每隔100 m(在沙丘和鹽沼地區(qū))測(cè)量管頂高程,在高大沙丘和有隆起屈曲趨勢(shì)的地方應(yīng)按每10 m間距測(cè)量。應(yīng)向承包商應(yīng)力分析工程師提供數(shù)據(jù),以檢查/確認(rèn)安裝后的隆起屈曲研究結(jié)果,并確定所有管道沿線(xiàn)所需的阻尼載荷及其位置。

4.3 鹽沼地區(qū)管道安裝設(shè)計(jì)要求

由于阿聯(lián)酋油田主要集中在阿布扎比,阿布扎比大部分為荒漠地貌,且由于沿海且地勢(shì)較低,遍布鹽堿灘地,因此其埋地管道設(shè)計(jì)及施工規(guī)范ES 30.99.12.0028、ES 30.99.12.0032對(duì)經(jīng)過(guò)鹽沼地區(qū)的埋地管道設(shè)計(jì)施工做了規(guī)定,其做法可以作為國(guó)內(nèi)外其他同類(lèi)地貌油氣管道工程的參考。

埋地管道設(shè)計(jì)規(guī)范ES 30.99.12.0032明確規(guī)定,含地表水的濕鹽沼地區(qū),由于管道存在被水浸泡風(fēng)險(xiǎn)或維護(hù)受限,管道不可采用埋地敷設(shè)。管道應(yīng)在管道路權(quán)帶上方經(jīng)壓實(shí)的填充層(Gatch土)上敷設(shè)。完工的壓實(shí)填料高度應(yīng)至少高于自然地面(水面)及潛水面1 m以上。管道完成安裝后,管道必須敷設(shè)在gatch土或被批準(zhǔn)的材料形成在管堤中。總之,管道應(yīng)盡可能避免通過(guò)鹽沼地區(qū)。鹽沼地區(qū)管道典型做法見(jiàn)圖1。

a)一般地段做法a)Drawing in general sector

b)水平轉(zhuǎn)角處做法b)Drawing in horizental corner

ES 30.99.12.0028埋地管道施工規(guī)范關(guān)于鹽沼地區(qū)施的要求如下:

1)在鹽沼地區(qū),完成施工及準(zhǔn)備的路權(quán)帶應(yīng)至少高于自然地坪(Sabkha)1 m以上。

2)在鹽沼地區(qū)的施工方式應(yīng)按圖1詳細(xì)規(guī)定執(zhí)行。管道應(yīng)按圖1所示置于壓實(shí)層上(Gatch土)。壓實(shí)層應(yīng)滿(mǎn)足從管道中心到自然地坪1 000 mm的最小厚度。當(dāng)管道尺寸>508 mm時(shí),管道下方壓實(shí)層應(yīng)滿(mǎn)足管底到自然地坪的最小厚度應(yīng)為750 mm。管底應(yīng)有 150 mm 的墊層。管道就位后,管道周?chē)仨毺畛浜穸?50 mm左右的細(xì)沙,之后填充經(jīng)批準(zhǔn)的材料(無(wú)石頭,填充物粒徑不得超過(guò)75 mm)。

3)管頂至管堤表面Gatch壓實(shí)層的覆蓋厚度不應(yīng)小于1 m。管堤填材料應(yīng)潤(rùn)濕且壓實(shí)。壓實(shí)方法和壓實(shí)度須經(jīng)業(yè)主批準(zhǔn)。管堤外部需要覆蓋0.5 m厚度的經(jīng)批準(zhǔn)的gatch土材料。

4)穿越鹽沼地區(qū)安裝在管堤的已建管道時(shí),新建管道應(yīng)從已有管道下穿越,最小凈間距為1 m。在鹽沼地區(qū)穿越布置如圖1-a)。

5)管堤材料應(yīng)通過(guò)合適的方法以300 mm分層壓實(shí),壓實(shí)密度應(yīng)不低于95%的標(biāo)準(zhǔn)普羅克特密度墊層。在管堤區(qū),標(biāo)準(zhǔn)普羅克特密度應(yīng)不低于80%。

6)壓實(shí)前,應(yīng)將水噴灑在墊層物料上,以達(dá)到最佳的含水量。

7)對(duì)于在平坦鹽沼地區(qū)或高大沙丘與低地之間的轉(zhuǎn)角側(cè)向屈曲,應(yīng)根據(jù)圖1-b)實(shí)施護(hù)堤加固，避免側(cè)向屈曲。

表5 Gatch土材料指標(biāo)表

5 管道穿越

類(lèi)似于中國(guó)石油的CDP標(biāo)準(zhǔn)圖集,ADNOC Onshore技術(shù)中心也編制了管道施工典型圖集,并規(guī)定所有穿越應(yīng)滿(mǎn)足其規(guī)范及不同類(lèi)型穿越典型圖的要求。實(shí)際操作中,每個(gè)項(xiàng)目根據(jù)ADNOC Onshore標(biāo)準(zhǔn)圖集針對(duì)本項(xiàng)目情況，出版本項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)圖集并報(bào)ADNOC Onshore批準(zhǔn)后,即可在項(xiàng)目上實(shí)施。

5.1 道路穿越

ADNOC Onshore對(duì)于道路穿越應(yīng)力校核的要求執(zhí)行API RP 1102的要求。在施工方面,ADNOC Onshore對(duì)各類(lèi)穿越有較嚴(yán)格的要求。施工前承包商必須先得到對(duì)設(shè)施具有管轄權(quán)的相關(guān)部門(mén)書(shū)面批準(zhǔn)，對(duì)道路、作業(yè)邊界及埋地設(shè)施提供安全監(jiān)護(hù)后方可實(shí)施。同時(shí)所有程序和方案也必須在施工前經(jīng)ADNOC Onshore審查批準(zhǔn)。ADNOC Onshore針對(duì)穿越角度、管溝回填以及穿越處管道的保護(hù)(安裝防護(hù)欄)有著更嚴(yán)格的要求,主要規(guī)定如下:

1)道路穿越應(yīng)符合API RP 1102、道路主管部門(mén)、ADNOC Onshore規(guī)范/典型圖的要求。

2)穿越角度應(yīng)盡量接近90°,但不得小于60°。

3)道路穿越處管溝回填應(yīng)該在細(xì)土回填完成后進(jìn)行。所有地段均應(yīng)完成管底150 mm并填充至管頂 200 mm 的細(xì)土回填。

4)當(dāng)從相關(guān)部門(mén)及第三方取得必要道路中斷許可后,小路和低等級(jí)路穿越應(yīng)采用大開(kāi)挖方式。

5)所有小路和鉆井設(shè)備路穿越點(diǎn)應(yīng)根據(jù)典型圖要求設(shè)置鋼質(zhì)護(hù)欄,以保護(hù)管道免受第三方破壞。

6)鉆井設(shè)備路穿越應(yīng)采取大開(kāi)挖方式。大開(kāi)挖穿越技術(shù)應(yīng)符合經(jīng)批準(zhǔn)的典型圖。

7)所有瀝青路和主要道路穿越均應(yīng)采用無(wú)套管的鉆孔/水平定向鉆技術(shù)。

8)為保護(hù)已安裝管道免遭第三方破壞,所有瀝青路穿越應(yīng)按照典型圖要求設(shè)置混凝土安全護(hù)欄。安全護(hù)欄應(yīng)在管道穿越中心線(xiàn)沿路向兩側(cè)延伸5 m。

5.2 其他設(shè)施穿越

ADNOC Onshore對(duì)新建管道并行或穿越已建埋地設(shè)施做出了嚴(yán)格的規(guī)定,當(dāng)新建管道路線(xiàn)沿現(xiàn)有設(shè)施敷設(shè)時(shí),承包商應(yīng)確?，F(xiàn)有設(shè)施的安全并且做相應(yīng)保護(hù),且須經(jīng)已建設(shè)施運(yùn)營(yíng)單位及ADNOC Onshore批準(zhǔn)。管溝開(kāi)挖工作期間,承包商應(yīng)與有關(guān)已建設(shè)施運(yùn)營(yíng)部門(mén)/機(jī)構(gòu)密切協(xié)調(diào)。承包商應(yīng)提供臨時(shí)支撐物或保護(hù)構(gòu)筑物免受損壞所需的任何其他支撐和保護(hù)裝置。必要時(shí)承包商應(yīng)對(duì)從上方和/或下方穿越的公共設(shè)施和構(gòu)筑物予以支撐,以防止任何損壞。穿越已建設(shè)施角度和凈間距要求見(jiàn)表6。

表6 已建設(shè)施穿越要求表

6 管道封存保護(hù)及基線(xiàn)檢測(cè)

由于管道建成后存在不能立即投產(chǎn)的可能性,ADNOC Onshore規(guī)定如果管道不能立即投產(chǎn),需要對(duì)管道進(jìn)行封存保護(hù),管道封存應(yīng)填充0.15 MPa干燥N2。ADNOC Onshore對(duì)基線(xiàn)檢測(cè)也提出了明確要求:管道完成試運(yùn)后,24周內(nèi)應(yīng)使用智能清管器對(duì)除輸油單井管道外可清管的輸氣單井管道、輸油主干線(xiàn)、站間管道和外輸管道開(kāi)始基線(xiàn)檢測(cè)。

7 結(jié)論

綜合而言,由于受到開(kāi)創(chuàng)其石油工業(yè)的歐美石油巨頭影響,ADNOC Onshore規(guī)范在高標(biāo)準(zhǔn)要求之外,處處體現(xiàn)了“選線(xiàn)應(yīng)充分考慮相關(guān)風(fēng)險(xiǎn),特別是安全和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn),管道可施工性,維修和檢查方便性等”要求，對(duì)執(zhí)行海外油氣田地面工程集輸管道設(shè)計(jì)項(xiàng)目的借鑒和指導(dǎo)歸納如下:

1)油田實(shí)行管廊化設(shè)計(jì),對(duì)于單井產(chǎn)量高,儲(chǔ)量大的油田有較大的借鑒意義。

2)管道力學(xué)設(shè)計(jì)的保守性,按照設(shè)計(jì)參數(shù)考慮,而非按照運(yùn)行參數(shù)考慮;最小壁厚做出了要求,有類(lèi)似要求的是沙特阿美標(biāo)準(zhǔn);而國(guó)內(nèi),國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)層面只有GB 50251做出相關(guān)要求。

3)針對(duì)自身環(huán)境特點(diǎn),提出了地上敷設(shè)管道/沙漠敷設(shè)管道/鹽沼地區(qū)敷設(shè)管道的設(shè)計(jì)及施工要求,對(duì)其他地區(qū)乃至國(guó)內(nèi)管道設(shè)計(jì)都有一定借鑒意義。

4)管道穿越及并行間距要求較高，較大的間距要求以增加部分施工成本換取施工過(guò)程中及運(yùn)行維護(hù)中管道的安全。

5)明確了建成未投產(chǎn)管道要求，由于近年來(lái)國(guó)內(nèi)曾出現(xiàn)部分建成未及時(shí)投產(chǎn)的管道在試運(yùn)時(shí)乃至運(yùn)營(yíng)后腐蝕泄漏,而輸油氣規(guī)范中沒(méi)有明確要求,因此極有必要在相應(yīng)規(guī)范中增加明確的要求。