劉海超 金 磊 杜曉杰, 夏平原 楊 磊

（1. 中海油（天津）管道工程技術(shù)有限公司，天津 300452；2. 天津北海油人力資源咨詢服務(wù)有限公司，天津 300452；3. 五行科技股份有限公司，江蘇 泰州 225500）

0 引言

非金屬管道與傳統(tǒng)的金屬管道相比，具有優(yōu)良的耐腐蝕性、抗結(jié)蠟性、結(jié)垢性、流體阻力系數(shù)小、使用壽命長等優(yōu)勢，有效緩解了金屬管道腐蝕嚴(yán)重的問題[1,2]。

目前，某油田采油廠在供水、注水、排水、天然氣輸送、原油集輸?shù)确矫鎽?yīng)用11個生產(chǎn)廠家的6類非金屬管道共1638.4km，有效制約了金屬管道的腐蝕、結(jié)垢、結(jié)蠟等問題，極大地延長了管道的使用壽命。據(jù)不完全統(tǒng)計，該廠房某區(qū)塊集輸、注水管道原采用的20#鋼管道，僅2年時間就開始大量腐蝕穿孔，整個區(qū)塊管道的平均使用壽命為4.1年，2004年開始該區(qū)塊在產(chǎn)能建設(shè)和老區(qū)改造中大量采用玻璃鋼、連續(xù)增強(qiáng)塑料復(fù)合管和塑料合金復(fù)合管，有效的抑制了管道腐蝕穿孔問題。

非金屬管道在油田地面工程應(yīng)用中，存在破損、滲透等一系列問題[3]，針對自2006年以來某采油廠各類非金屬管道在應(yīng)用中的破損情況進(jìn)行了統(tǒng)計分析，如表1所示。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)中可以看出，非金屬管道平均破損率為0.93次/km，孔網(wǎng)鋼帶復(fù)合管破損率最高，達(dá)到1.38%，用于高壓注水的連續(xù)增強(qiáng)塑料復(fù)合管破損率最低，為0.17次/km。

1 非金屬管道破損成因分析

目前，非金屬管道破損分為外力損壞、管體質(zhì)量和連接質(zhì)量不過關(guān)三大類[4]。據(jù)不完全統(tǒng)計，通過對某采油廠在2006～2014年間應(yīng)用1638km非金屬管道進(jìn)行調(diào)研分析發(fā)現(xiàn)，管道損壞、滲透發(fā)生1378處，其中外力損壞251處，超壓解堵90處，管體破損308處和連接處滲漏813處為主，不同非金屬管道及破損情況如表2所示。

表1 2006～2014年某采油廠非金屬管道應(yīng)用及破損情況統(tǒng)計

表2 2006～2014年某采油廠非金屬管道破損情況分類

1.1 外力損壞

非金屬管道材質(zhì)脆，抗外界沖擊能力較弱，當(dāng)管道周圍出現(xiàn)鉆井、修井、修路、取土、打地錨、開挖坑槽等施工作業(yè)時，轄區(qū)內(nèi)的地下管道位置不清或施工方?jīng)]有盡到告知的責(zé)任致使誤挖，造成管道損壞158處；同時管道穿越溝渠時，未作防護(hù)和保溫而暴露在外，造成風(fēng)化破損9處。

1.2 管道超壓解堵

用于集油系統(tǒng)的連續(xù)增強(qiáng)塑料復(fù)合管一旦發(fā)生凍堵，應(yīng)采取電加熱使管道介質(zhì)軟化融開，但在實(shí)際情況中，由于作業(yè)人員對管道性能的認(rèn)知不足，發(fā)生凍堵時，直接用泵車高壓解堵。對于額定壓力5.5MPa的管道常常將壓力打到20MPa以上，超過管道最大承受壓力損壞90次。

1.3 管材質(zhì)量

維修中經(jīng)常遇到一些管體自然破損的情況，如開裂、滲出、刺漏等，經(jīng)現(xiàn)場解剖，破損點(diǎn)基本表現(xiàn)為密封層厚度不均勻或存在原生性裂紋，說明管材的制造工藝或配料存在問題。

1.4 連接質(zhì)量

油田在用非金屬管道因材質(zhì)及結(jié)構(gòu)的不同，其連接方式各不相同[5]，具體連接方式分四類，如表3所示。

（1）玻璃鋼管道的連接方式為螺紋連接，上扣扭矩雖然有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，但并不容易嚴(yán)格掌握。連接時易造成扭矩過大而損壞螺紋，扭矩過小失去密封效果，致使在應(yīng)用過程中易出現(xiàn)滲漏損壞的問題；

（2）鋼骨架塑料復(fù)合管和孔網(wǎng)鋼帶塑料復(fù)合管采用電熔套筒連接，該連接方式受設(shè)備狀態(tài)、操作人員素質(zhì)、天氣因素等影響，并且現(xiàn)場無法直觀檢測熔接質(zhì)量，將影響連接質(zhì)量；

（3）塑料合金復(fù)合管采用鋼制油壬連接，工廠內(nèi)將鋼制油壬用樹脂粘接預(yù)制在非金屬母材上，現(xiàn)場施工時，旋緊油壬，靠橡膠墊實(shí)現(xiàn)管道密封。該接頭要同時完成管體和芯管的密封，管體不密封表現(xiàn)為接頭滲漏，芯管不密封表現(xiàn)為高壓介質(zhì)竄入芯管和結(jié)構(gòu)層中間，在結(jié)構(gòu)層薄弱處滲出，表現(xiàn)為管體破損；

（4）連續(xù)增強(qiáng)塑料復(fù)合管和塑鋼復(fù)合耐高壓油田專用管采用扣壓式鋼制轉(zhuǎn)換接頭，其可靠性主要取決于生產(chǎn)廠家的扣壓設(shè)備與技術(shù)水平。

1.5 施工質(zhì)量

2006～2008年該廠因施工質(zhì)量破損的管道數(shù)量及原因統(tǒng)計如表4所示。維修施工中，高壓玻璃鋼管道的破損集中表現(xiàn)為連接螺紋滲漏，因管道投產(chǎn)前均經(jīng)過試壓檢驗(yàn)，排除了上扣扭矩不足的可能，分析滲漏的原因是螺紋在連接時清潔不夠，加入雜質(zhì)，工作一段時間后，產(chǎn)生滲漏。鋼骨架塑料復(fù)合管和孔網(wǎng)鋼帶塑料復(fù)合管的損壞集中表現(xiàn)為電熔套筒滲漏，經(jīng)維修粘接熔接后的電熔套筒至今未發(fā)生滲漏現(xiàn)象，分析認(rèn)為是管道連接時熔接參數(shù)不合理造成。

綜上所述非金屬管道的破壞絕大多數(shù)是因不合理施工和使用造成的，管線因產(chǎn)品本身的缺陷或質(zhì)量不合格產(chǎn)生的損壞微乎其微。

表3 非金屬管道連接方式

以連續(xù)增強(qiáng)塑料復(fù)合管為例：連續(xù)增強(qiáng)塑料復(fù)合管又稱Reinforced Thermoplastic Pipe，是一種多層復(fù)合的管道結(jié)構(gòu)，其內(nèi)外層采用耐腐蝕的塑料例如聚乙烯，中間采用纖維，鋼絲，鋼帶等高強(qiáng)度材料作為結(jié)構(gòu)層，提供力學(xué)強(qiáng)度，在油田地區(qū)主要用于注水和集輸，根據(jù)表1所示，目前在該地區(qū)連續(xù)增強(qiáng)塑料復(fù)合管破損數(shù)量約為0.17處/km在所有類型管道產(chǎn)品中最低，是質(zhì)量最穩(wěn)定的一種管道產(chǎn)品。

實(shí)際使用過程中，因?yàn)檫B續(xù)增強(qiáng)塑料復(fù)合管的主體結(jié)構(gòu)為熱塑性塑料，這就決定了這種管道產(chǎn)品不能承受比較尖銳的刮擦和硬性破壞，在采油廠周邊因鉆井、修井、修路、取土等造成的管線損壞較多，但究其原因卻是施工部門沒有掌握連續(xù)增強(qiáng)塑料復(fù)合管的特點(diǎn)，沒有系統(tǒng)的對地下管線布置情況進(jìn)行整理分析，導(dǎo)致了管線頻頻發(fā)生損壞。

2 建議

2.1 完善非金屬管道施工質(zhì)量監(jiān)督制度

用戶單位應(yīng)對施工方采取有效的質(zhì)量管理，并配套相應(yīng)的獎懲措施。建立了一套行之有效的質(zhì)量監(jiān)督、管理和備案制度，有效杜絕野蠻施工，保證管道施工質(zhì)量。

表4 2006-2008年非金屬管道因施工質(zhì)量破損數(shù)量及原因統(tǒng)計表

2.2 延長非金屬管道施工的保修期

大多數(shù)的非金屬管材廠家標(biāo)稱的管道使用壽命均在30年以上，由于非金屬管道特殊性，一些施工的質(zhì)量隱患并不馬上暴露出來，而是隨著時間的推移，逐漸顯現(xiàn)出來。應(yīng)適當(dāng)延長保修期，確保管材在油田應(yīng)用中的工程質(zhì)量。

2.3 合理采用連續(xù)增強(qiáng)塑料復(fù)合管電加熱解堵裝置

使用連續(xù)增強(qiáng)塑料復(fù)合管電加熱解堵裝置，可以根本上解決超壓解堵、管道大面積破損的情況發(fā)生。2009年某采油廠推廣使用電加熱解堵工藝，到目前共完成9次29.6km的連續(xù)增強(qiáng)塑料復(fù)合管解堵施工，既提高了解堵效率，又節(jié)約了大量的車輛、維修、人工費(fèi)用，同時連續(xù)增強(qiáng)塑料復(fù)合管大面積破損情況得到基本控制。

2.4 加強(qiáng)非金屬管材選型的科學(xué)論證

非金屬管道的使用壽命較長，應(yīng)選擇實(shí)力強(qiáng)、規(guī)模大、質(zhì)量穩(wěn)定的廠家，進(jìn)行室內(nèi)檢測、評價，便于以后的維修、售后和索賠，能夠最大程度上保證使用單位的利益。通過實(shí)際應(yīng)用優(yōu)選出來的管材，在應(yīng)用上應(yīng)保持一定的連續(xù)性和推廣性。對于新型的管材應(yīng)在小面積試用的基礎(chǔ)上，進(jìn)行充分的評價后，再決定是否大面積應(yīng)用

同樣，以連續(xù)增強(qiáng)塑料復(fù)合管為例，國內(nèi)目前標(biāo)準(zhǔn)文件較多，近年有所改善，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)單位將RTP及同類管道產(chǎn)品都?xì)w屬SY/T 6662之內(nèi)，但仍存在標(biāo)準(zhǔn)過多，混亂的現(xiàn)象，增強(qiáng)材料不同，就出現(xiàn)不同的標(biāo)準(zhǔn)文件，但現(xiàn)實(shí)中在同一環(huán)境應(yīng)用，同一項(xiàng)目招標(biāo)，同一技術(shù)規(guī)格書，這本身是一件不合理的事情，而SY/T 6662和相關(guān)的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)SY/T6769、SY/T6770，所有的技術(shù)參數(shù)基本來源于生產(chǎn)廠家，而同樣應(yīng)用條件下的最終產(chǎn)品來源就不相同，例如有的廠家技術(shù)來源于液壓膠管，有的則來源于國外的海洋軟管，所以檢測標(biāo)準(zhǔn)不同，其本質(zhì)是選取了不同類型的API和ASTM標(biāo)準(zhǔn)。

目前我國對于管道的技術(shù)要求五花八門，同類產(chǎn)品的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不一，缺乏統(tǒng)一的權(quán)威性，這就給油田的使用帶來不便，同時不利于行業(yè)良性發(fā)展。國內(nèi)最初相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)是以挪威船級社的DNV-OS-C501《復(fù)合組件的淺海標(biāo)準(zhǔn)》、DNV-OS-F101《海底管線的DNV淺海標(biāo)準(zhǔn)》為基礎(chǔ)建立的，隨后JIP組織對產(chǎn)品性能和應(yīng)用進(jìn)行廣泛的研究和驗(yàn)證，編寫了《油氣工業(yè)中增強(qiáng)熱塑性塑料管（RTP）推薦規(guī)范》。作為國內(nèi)塑料復(fù)合管的代表性企業(yè)包括長春高祥，河北恒安泰以及南京航天晨光，其中長春高祥參與起草《SY/T 6795-2010 石油天然氣用鋼骨架增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合連續(xù)管及接頭》、河北恒安泰參與起草《SY/T 6662.2石油天然氣工業(yè)用非金屬復(fù)合管 第2部分：柔性復(fù)合高壓輸送管》、南京晨光起草《SY/T 6794 可盤繞式增強(qiáng)塑料管線管的評定》，其余廠家均參照以上標(biāo)準(zhǔn)，而隨著國內(nèi)復(fù)合管廠家對外業(yè)務(wù)的擴(kuò)展，長春高祥通過了API 17J的認(rèn)證，南京晨光的SY/T 6794是API RP15S的翻譯版，不同的標(biāo)準(zhǔn)給國內(nèi)的油田使用方帶來許多不便，油田方就很難對復(fù)合管形成一個科學(xué)的論證體系。

2.5 加大非金屬管道知識的普及范圍及力度

目前，國內(nèi)對于復(fù)合管的概念很模糊，對于復(fù)合管的特點(diǎn)性能等都知之甚少，這就導(dǎo)致了在復(fù)合管和金屬管兩項(xiàng)選擇時，油田多數(shù)會選擇金屬管這種“成熟產(chǎn)品”，所以為了提高非金屬管道的施工質(zhì)量管理、運(yùn)行維護(hù)管理及操作人員管理，非金屬復(fù)合管的生產(chǎn)廠家需要提高對各種非金屬管道的材質(zhì)特性、運(yùn)行特點(diǎn)的了解和掌握，并加大非金屬管道知識的普及范圍及力度，為非金屬管道的規(guī)范建設(shè)、合理管理和科學(xué)使用奠定基礎(chǔ)。

2.6 提高施工質(zhì)量

我國的油氣田現(xiàn)場施工條件較為惡劣，施工人員在現(xiàn)場條件艱苦，面對不同的管道，其施工工具有時就不能保證完全符合產(chǎn)品要求，所以，往往會發(fā)生因工具或設(shè)備不合適而導(dǎo)致的施工事故；

另外，野外施工工作量大，為了節(jié)約成本，所雇傭的人員素質(zhì)良莠不齊也在一定程度上導(dǎo)致了施工質(zhì)量很難得到保證。

針對不同的非金屬管道需要配備不同的施工隊(duì)伍和施工工具，以連續(xù)增強(qiáng)塑料復(fù)合管為例，管線發(fā)生凍堵時，專業(yè)人員采用專業(yè)的電加熱解堵設(shè)備就可以迅速的恢復(fù)生產(chǎn)，而強(qiáng)行提高壓力疏通的方法就會導(dǎo)致管道發(fā)生爆裂，反而會延長維修周期，對生產(chǎn)造成更大的影響。