非金屬管線在姬塬油田的應(yīng)用與評價

羅政權(quán) 楊立雷

（1.中國石油長慶油田分公司 第五采油廠，陜西 西安710200；2.西安長慶科技工程有限責(zé)任公司，陜西 西安710018）

姬塬油田地層水礦化度普遍較高，最高達到100g/l以上，具有腐蝕性強的特點。隨著油田的持續(xù)開發(fā)和建設(shè)的不斷進行，金屬管線腐蝕、結(jié)垢日趨嚴(yán)重，2005年起姬塬油田采出水處理回注系統(tǒng)開始探索使用非金屬管線，目前地面系統(tǒng)中使用的非金屬管線琳瑯滿目，性能特點各不相同，評價優(yōu)選既滿足油田開發(fā)需要又經(jīng)濟實惠的管線是擺在我們面前的一項重要工作；同時對更好更快的支撐油田的發(fā)展，實現(xiàn)“低成本”開發(fā)的戰(zhàn)略，具有重大的現(xiàn)實意義。

1 非金屬管線的性能評價

目前姬塬油田地面系統(tǒng)主要使用以下幾種非金屬管線：玻璃鋼復(fù)合管、柔性復(fù)合高壓輸送管、塑料合金防腐蝕復(fù)合管、HCC纖維增強復(fù)合防腐內(nèi)襯。

1.1 非金屬管線的性能特點

1.1.1 玻璃鋼復(fù)合管

玻璃鋼復(fù)合管是以CPVC/PVC塑料合金為內(nèi)襯層、然后纏繞玻璃鋼作為增強結(jié)構(gòu)層，經(jīng)過加溫固化后，再在管材兩端粘接上可供連接的鋼制螺紋接頭而制成的一種非金屬管材。具有耐腐蝕性好、輕質(zhì)高強、內(nèi)壁光滑、節(jié)能效果好、使用壽命長、安裝連接方便的特點。但同時強度低、韌性差、抗外擠能力差、易折損，使用范圍有限。單位長度有限，連接頻繁，接頭密封性差、失效頻率高，易損壞，難修復(fù)；施工條件要求高。管線之間通過螺紋式鋼制接頭連接，管線規(guī)格為DN40-DN200，壓力等級1.6MPa~32MPa，單根管線長度6m。

圖1 玻璃鋼管線實物圖

1.1.2 柔性復(fù)合高壓輸送管

柔性復(fù)合高壓輸送管是一種高分子聚氯乙烯管道，由改性高分子聚合物芯管、高強度纖維絲（繩）或鋼絲（繩)增強層、改性聚合物彈性體防腐保護層三部分構(gòu)成，具有柔性好、質(zhì)量輕、輸送流體阻力小，單根管長、可盤繞，使用中可自由彎曲，使用壽命長的特點。管線之間可以通過扣壓、螺紋、法蘭、活接頭等連接方式進行連接，管線規(guī)格為DN50-DN150、壓力等級6.4MPa-32MPa，單根管線長度不小于20m，最長可達1000m。

圖2 柔性復(fù)合管實物圖

1.1.3 塑料合金復(fù)合管

塑料合金復(fù)合管是近年來出現(xiàn)的一種新型輸送管道，其應(yīng)用范圍已經(jīng)從注水、注聚合物擴大到油田輸油以及在化工廠里輸送各種腐蝕性液體等。具有優(yōu)良的防腐性能和流體力學(xué)性能。管道內(nèi)表面極度光滑，液體流動時阻力極小，不易結(jié)垢；強度大；韌性好；耐沖擊；耐磨損損；壽命長；重量輕；施工方便；螺紋連接，安裝快，效率高。

圖3 塑料合金復(fù)合管結(jié)構(gòu)示意圖

1.1.4 HCC纖維增強復(fù)合防腐內(nèi)襯

HCC纖維增強復(fù)合防腐內(nèi)襯涂層以高性能的防腐樹脂為基體，高強度的纖維作為增強體，厚度0.5mm～0.75mm，內(nèi)涂層形成光滑的管壁和親水疏油的表面，可以有效地抑制蠟晶體的粘附和沉積，同時也具有較好的防垢能力和防腐性能，強度和熱穩(wěn)定性較好，施工也較為簡單。適應(yīng)管徑￠48mm~￠219的鋼質(zhì)管道。

不受管道彎頭的影響，可連續(xù)施工。一次擠涂長度可達3km。該技術(shù)可延長管線壽命2~3倍。

圖4 HCC內(nèi)襯施工示意圖

圖5 使用一年后HCC內(nèi)襯示意圖

1.2 非金屬管線性能對比

目前在用的幾種非金屬管線性能對比（表1）。

1.3 非金屬管線經(jīng)濟分析對比

同種規(guī)格的不同非金屬管道價格不同，選取壓力等級為20MPa，DN65、DN100兩種規(guī)格的非金屬管道為例與20#無縫鋼管進行比較。(表2)

表1 在用幾種非金屬管線特性對比表

表2 不同材料管線價格對比表

2 現(xiàn)場應(yīng)用評價

2.1 玻璃鋼管應(yīng)用情況

玻璃鋼管于2005年起應(yīng)用于姬一聯(lián)合站、馬家山脫水站站外采出水回注的注水干、單井注水管線，目前姬塬油田已應(yīng)用玻璃鋼管線24.75km。由于該管線對溝壑地形適應(yīng)性差，在上山下溝時接頭處容易出現(xiàn)脫落、斷裂、滲漏等情況，修復(fù)時間過長，嚴(yán)重影響采出水正?；刈ⅰ?/p>

2.2 柔性復(fù)合管應(yīng)用情況

柔性復(fù)合管于2007年開始相繼應(yīng)用于姬二聯(lián)、姬五聯(lián)、姬七聯(lián)、羅1撬等站外采出水回注干線，共計55.5km，該管線安裝方便、無接頭、建設(shè)周期短，能夠適應(yīng)油田溝壑地形，投運至今運行情況良好。

2.3 塑料合金復(fù)合管

塑料合金復(fù)合管于2010年起應(yīng)用于姬五聯(lián)脫硫酸根試驗的濃水（硫酸根水）回注，共計4.4km，目前應(yīng)用效果較好，由于該管線應(yīng)用時間短，效果有待進一步評價。

2.4 HCC纖維增強復(fù)合防腐內(nèi)襯

目前已在姬五聯(lián)、姬十六轉(zhuǎn)站外回注干線以及單井回注管線開展現(xiàn)場試驗，共計應(yīng)用19.74km，現(xiàn)場應(yīng)用情況良好。由于該技術(shù)應(yīng)用時間短，效果有待進一步評價。

3 結(jié)論及認識

3.1 非金屬管道具有優(yōu)良的耐蝕性能、良好的水利條件，摩阻小、壓降小，內(nèi)壁光滑，管內(nèi)不易結(jié)垢；在采出水系統(tǒng)的處理、輸送、回注各環(huán)節(jié)推廣應(yīng)用非金屬管道是可行的，也是必要的。

3.2 非金屬管道相對鋼管的使用成本低很多，同時非金屬管道內(nèi)壁光滑，不易結(jié)垢、結(jié)蠟，又節(jié)省了管道清垢、清蠟費用，也節(jié)省管道運行能耗，因此，采用非金屬管道具有顯著的經(jīng)濟效益。

3.3 玻璃鋼線管、塑料合金管屬于硬管，在地形溝壑起伏比較大的區(qū)域安裝比較困難，使用過程中管道接頭、地勢陡峭的管道底部等易發(fā)生脫口、斷裂。因此，地勢起伏比較大的區(qū)域應(yīng)選用柔性復(fù)合管，站外地勢較平坦的區(qū)域以及站內(nèi)可選用玻璃鋼管線。

4 問題及建議

4.1 目前油田注水管道壓力等級一般在 16MPa~ 25MPa左右，隨著油田的開發(fā)，大于25MPa高壓注水井在逐年增加，甚至高達32MPa，目前在用的幾種非金屬管道壓力在25MPa以內(nèi)時規(guī)格系列較全，大于25MPa壓力等級的規(guī)格幾乎均在DN50或DN32以內(nèi),制約了非金屬管道的應(yīng)用范圍，應(yīng)適時開展高壓（32MPa）、大規(guī)格的非金屬管道應(yīng)用研究和調(diào)研。

4.2 塑料合金管、HCC纖維增強復(fù)合防腐內(nèi)襯技術(shù)在油田采出水系統(tǒng)應(yīng)用時間較短，尚未進行全面評價，建議適當(dāng)擴大試驗應(yīng)用并結(jié)合現(xiàn)場應(yīng)用開展室內(nèi)試驗評價，進行優(yōu)選定型。

4.3 針對陜北鄂爾多斯盆地地形起伏較大、濕陷性黃土土質(zhì)等特點，管道施工過程要嚴(yán)格要求，管道接口處必須設(shè)置止推座、支墩，保障管道的穩(wěn)定性，管溝開挖、回填須符合相關(guān)規(guī)定。