李俐瑩 鄭麗華

1大慶油田設(shè)計(jì)院有限公司

2大慶榆樹(shù)林油田開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司工程技術(shù)研究所

通過(guò)不斷地實(shí)踐與探索，目前國(guó)內(nèi)外油氣管線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)迅速發(fā)展，管道外防腐層檢測(cè)分析、管體腐蝕活性判別、陰極保護(hù)效果檢測(cè)評(píng)價(jià)等多項(xiàng)基本技術(shù)都有了新的突破，而且形成了管道平均剩余壁厚不開(kāi)挖地面檢測(cè)、管體變形及應(yīng)力集中地面檢測(cè)分析、偷盜點(diǎn)檢測(cè)與判別、天然氣管道內(nèi)腐蝕預(yù)測(cè)評(píng)估等多項(xiàng)特有技術(shù)[1-5]。本文通過(guò)國(guó)內(nèi)某油田檢測(cè)中心五年來(lái)系統(tǒng)檢測(cè)統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證了管道發(fā)生腐蝕與穿孔的一些特殊規(guī)律，并提出了不同區(qū)塊的油氣管線(xiàn)防護(hù)措施。

1 管道檢測(cè)分析成效與作用

管道檢測(cè)是油氣管線(xiàn)安全的重要保障[6]，某油田檢測(cè)中心五年內(nèi)對(duì)轄區(qū)的主要管線(xiàn)進(jìn)行了多次檢測(cè)檢驗(yàn)，占該油田集輸支干線(xiàn)與注水管線(xiàn)總量的47%，其中主要是開(kāi)展腐蝕與防護(hù)狀況地面檢測(cè)評(píng)價(jià)。

在2015—2020 年期間，該機(jī)構(gòu)檢出油氣輸送管道存在的各類(lèi)安全隱患40 000多個(gè)，需要更換管道長(zhǎng)度達(dá)700 km。檢出的各類(lèi)安全隱患中，腐蝕層段破損點(diǎn)18 751處，包括800多處管線(xiàn)處于即將腐蝕或已輕微腐蝕，管體重度腐蝕段4 314 處；偷盜卡點(diǎn)或偷盜后維修補(bǔ)修點(diǎn)603處；占?jí)? 354處，占?jí)汗芏?6.13 km；其他各類(lèi)安全隱患19 506 處。各類(lèi)安全隱患統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 某機(jī)構(gòu)在地面管網(wǎng)腐蝕損傷狀況檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)各類(lèi)安全隱患統(tǒng)計(jì)Fig.1 Statistics of various defects found by an organization in the detection of corrosion damage of the ground pipe network

管道檢測(cè)分析對(duì)摸清油田管道現(xiàn)狀，分析判別各類(lèi)隱患缺陷，指導(dǎo)管道維護(hù)、更新、維修起到重要的指導(dǎo)作用。

（1）摸清管道狀況，為投資規(guī)劃與決策提供支持。哪條管道應(yīng)該更換或維修，甚至一條管線(xiàn)的哪些區(qū)段應(yīng)該更換或哪些部位應(yīng)該維修等，均可以通過(guò)管道檢測(cè)評(píng)價(jià)來(lái)決定，使油氣生產(chǎn)單位的投資規(guī)劃更有針對(duì)性[7-9]。通過(guò)檢測(cè)分析，可以摸清管道狀況，明確風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，有利于從經(jīng)濟(jì)、安全、生產(chǎn)等多方面，統(tǒng)籌考慮管道維護(hù)、維修、應(yīng)急、日常管理等方面的投入。

（2）維護(hù)油田治安，為打擊盜竊分子提供有效手段。油氣田生產(chǎn)過(guò)程中盜油盜氣是油氣管線(xiàn)輸送中的首要安全問(wèn)題，一旦發(fā)生泄漏事故將會(huì)造成無(wú)法挽救的災(zāi)難性后果。油氣管線(xiàn)監(jiān)測(cè)中如何找到隱藏的盜油盜氣節(jié)點(diǎn)及修補(bǔ)點(diǎn)是檢測(cè)工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

（3）判明風(fēng)險(xiǎn)程度，為改線(xiàn)治理提供第一手資料。油氣輸運(yùn)過(guò)程中普遍存在管道占?jí)?、穿跨越區(qū)段。由于油田生產(chǎn)的特殊性，很難與居民的生活、工作場(chǎng)所徹底割裂開(kāi)，管線(xiàn)被房屋建筑、道路或其他設(shè)施占?jí)含F(xiàn)象十分嚴(yán)重。通過(guò)管道檢測(cè)中的占?jí)簷z測(cè)可以明確占?jí)汗芏蔚陌踩闆r，為油氣田的改線(xiàn)治理提供第一手資料[10-11]。

（4）及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，為應(yīng)急搶險(xiǎn)提供準(zhǔn)確信息。針對(duì)油氣管道發(fā)生的泄漏事故，應(yīng)急搶險(xiǎn)能夠及時(shí)準(zhǔn)確地完成事故管段搶修和處理工作，避免能源浪費(fèi)，減少環(huán)境污染與工農(nóng)糾紛（表1）。

表1 某油田近年來(lái)應(yīng)急搶險(xiǎn)事故檢測(cè)Tab.1 Inspection of emergency rescue accidents in an oilfield in recent years

（5）利用被檢管道信息系統(tǒng)，使管網(wǎng)動(dòng)態(tài)受控。通過(guò)油氣管道檢測(cè)摸清了油田管道的具體狀況，糾正了大量檔案錯(cuò)誤，并建立了被檢管道信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)為油田地面管網(wǎng)的日常管理與維護(hù)、輔助巡線(xiàn)、泄漏事故預(yù)警與快速診斷、管線(xiàn)剩余壽命預(yù)測(cè)、管線(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)布設(shè)與管理、輔助新管網(wǎng)規(guī)劃等提供了有效的技術(shù)支持。

2 管道檢測(cè)問(wèn)題分析與總結(jié)

通過(guò)大量的檢測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證了油氣田管道發(fā)生腐蝕與穿孔的一些特殊規(guī)律，對(duì)用于油氣田的各種防腐技術(shù)與工藝及其在不同區(qū)塊環(huán)境下的適應(yīng)性有了更為客觀的認(rèn)識(shí)和了解，為今后管線(xiàn)投資規(guī)劃、設(shè)計(jì)工藝、技術(shù)選型等標(biāo)準(zhǔn)的修訂提供了堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)[12-14]。

2.1 管道更新的依據(jù)

2000 年后投產(chǎn)的管道需更換的比例較高，其原因主要是管道材質(zhì)（防盜雙層管點(diǎn)偶腐蝕及縫隙腐蝕）、施工質(zhì)量（焊縫缺陷、外防補(bǔ)口缺陷、埋深過(guò)淺）、金屬腐蝕特性、制造成型缺陷（小徑無(wú)縫鋼管預(yù)制成型偏差）、沖刷腐蝕引起的腐蝕穿孔（表2），而非隨管道服役時(shí)間而產(chǎn)生的自然腐蝕穿孔。因此，應(yīng)以管道材質(zhì)、施工質(zhì)量、金屬腐蝕特性等作為管道更新的依據(jù)。

表2 某油田不同年代管道維修更換長(zhǎng)度及比例對(duì)比Tab.2 Comparison of length and proportion of pipelines laid in different years in an oil field that need to be repaired and replaced

2.2 管道內(nèi)防腐技術(shù)的選擇

注水管線(xiàn)與混輸管線(xiàn)維修更換比例明顯高于其他管線(xiàn)（表3）。分析其原因，注水管線(xiàn)由于運(yùn)行壓力高、清水與污水混注導(dǎo)致管線(xiàn)腐蝕結(jié)垢非常嚴(yán)重，而混輸管線(xiàn)由于介質(zhì)未經(jīng)過(guò)嚴(yán)格處理，含有泥沙等雜質(zhì)，在單井液直接匯入外輸線(xiàn)的管段會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的管底沖刷腐蝕。另外，由于油、氣、水三相未分離，在兩相交界處（油水界面、油氣界面）也會(huì)發(fā)生嚴(yán)重腐蝕。

表3 某油田各類(lèi)管道維修更換比例對(duì)比（2018—2019年）Tab.3 Comparison of the proportion of pipelines requiring maintenance and replacement of various types of pipelines in an oil field(2018—2019)

凈化油與天然氣管線(xiàn)因?yàn)榻橘|(zhì)腐蝕性弱，尤其是凈化油管線(xiàn)，高濃度的油性介質(zhì)可以在管體內(nèi)表面形成一層保護(hù)膜，降低腐蝕速率，但這兩類(lèi)管線(xiàn)常常遭到打孔盜漏的人為破壞[15-16]。因此，要提高管道的使用壽命，必須從減緩、控制管道的腐蝕入手，做好盜油、盜氣點(diǎn)的定期檢測(cè)工作，從而降低管道的運(yùn)行成本。由此可知，管道內(nèi)防腐技術(shù)的選擇既要考慮輸送的介質(zhì)，又要與環(huán)境相適應(yīng)。

2.3 管道外防腐層失效原因分析

統(tǒng)計(jì)某油區(qū)管道發(fā)現(xiàn)，外防腐層破損點(diǎn)平均每千米達(dá)到7處，個(gè)別管線(xiàn)達(dá)到20處以上，老化剝離現(xiàn)象高達(dá)15%。

從失效因素統(tǒng)計(jì)圖（圖2）中可以看出，管道外防腐層材質(zhì)選擇和管道施工因素是導(dǎo)致外防腐層失效的主要原因。另外，由其他因素造成的管道損壞后的不及時(shí)維修也是導(dǎo)致管道防腐層失效的重要原因。

圖2 某油區(qū)管道外防腐層失效原因統(tǒng)計(jì)Fig.2 Failure statistics of external anticorrosive coating of pipelines in an oil area

3 管線(xiàn)防護(hù)措施

3.1 技術(shù)措施

（1）建立健全的管道安全監(jiān)測(cè)制度。科學(xué)的管道檢測(cè)制度是油氣輸運(yùn)系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保障和前提，目前已經(jīng)普及油田數(shù)字化建設(shè)，但科學(xué)的管理制度還需要繼續(xù)深化。

（2）低壓污水管道要盡可能地選擇配套的非金屬材質(zhì)，常壓混輸管道設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮管道的內(nèi)部涂層處理。

（3）大口徑管道按照管道設(shè)計(jì)使用標(biāo)準(zhǔn)選用螺紋鋼管，小口徑管道使用無(wú)縫鋼管時(shí)應(yīng)遵守設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的成型偏差。

（4）要根據(jù)地區(qū)環(huán)境選擇合適的防腐材質(zhì)。如多雨或地表水系多的地區(qū)不適合使用瀝青類(lèi)防腐層，可以選擇黃夾克防腐；植被多的地區(qū)不適合使用瀝青、防腐膠帶類(lèi)防腐層；井場(chǎng)發(fā)生盜油盜氣的區(qū)域不太適合使用黃夾克這類(lèi)具有破損傳遞且不易修復(fù)的防腐層。

3.2 專(zhuān)項(xiàng)檢測(cè)

鑒于埋地管道隱患多、整體安全性差，且盜油盜氣嚴(yán)重，按照解決生產(chǎn)急需和打擊盜油盜氣、確保油區(qū)安全和原油穩(wěn)產(chǎn)的原則，應(yīng)每年安排一定的資金，針對(duì)重點(diǎn)輸油輸氣管道開(kāi)展周期性的盜油盜氣點(diǎn)巡回普查，對(duì)事故頻發(fā)、可能會(huì)危及油田正常生產(chǎn)以及安全環(huán)保、擬更新或大修管道提前檢測(cè)評(píng)價(jià)等進(jìn)行常年專(zhuān)項(xiàng)檢測(cè)。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)家對(duì)安全環(huán)保要求的不斷加強(qiáng)和油田精細(xì)化管理要求的提升，油氣田輸送管線(xiàn)的生產(chǎn)運(yùn)行已成為一項(xiàng)十分重要的安全管理工作。管道檢測(cè)不僅為油田規(guī)劃投資與決策提供數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐，還在維護(hù)油田治安、提高應(yīng)急搶險(xiǎn)能力、防范環(huán)境污染等工作中發(fā)揮著十分重要的作用。通過(guò)統(tǒng)計(jì)油氣田管道失效類(lèi)型和原因，提出根據(jù)管道材質(zhì)、施工質(zhì)量、金屬腐蝕特性、制造成型缺陷、沖刷腐蝕作為管道更新的依據(jù)，同時(shí)選擇與介質(zhì)、環(huán)境相適應(yīng)的防腐技術(shù)工藝，這些治理措施對(duì)維護(hù)油氣田輸送管線(xiàn)的安全運(yùn)行具有普遍推廣意義。油氣田輸送管線(xiàn)安全工作是一項(xiàng)綜合性防護(hù)工程，隨著科研技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，腐蝕防護(hù)工藝技術(shù)的篩選評(píng)價(jià)研究、遙感技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析手段都為油田管道技術(shù)水平提供了廣闊的提升空間。