熱塑性塑料復(fù)合管在普光氣田的應(yīng)用

譙 鵬 楊敏娜郭光遠(yuǎn)

1.中國(guó)石化中原油田分公司 普光氣田采氣廠 （四川 達(dá)州 636156）

2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司 機(jī)械制造總廠 （陜西 西安 710201）

普光氣田大灣區(qū)塊為高含硫氣田，天然氣開采過程中產(chǎn)生高含硫化物、氯化物與礦質(zhì)的污水，污水中硫化氫濃度300mg/L，氯化物濃度4360～95594mg/L，污水腐蝕性強(qiáng)、易結(jié)垢，污水由污水處理站到污水回注井采用管輸，管線壓力峰值6.4MPa，且線路段地形條件復(fù)雜，對(duì)管線材質(zhì)要求較高。大灣405集氣站、大灣404集氣站、大灣403集氣站、毛壩503集氣站、毛壩502集氣站共5座站場(chǎng)的產(chǎn)出水，通過集輸管線在大灣403污水處理站處理，污水回注管線全長(zhǎng)8.7km，與集氣管線同溝敷設(shè)，管線沿途地形、地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地下水腐蝕較強(qiáng)，施工周期長(zhǎng)，交叉工序多，以前采用的玻璃鋼管線施工工藝復(fù)雜，環(huán)境要求高、不易維修，且與其他工序交叉作業(yè)時(shí)極易被損壞。投用后多次出現(xiàn)破裂滲漏情況，不僅影響正常生產(chǎn)運(yùn)行，還對(duì)周邊環(huán)境造成不利影響。為避免大灣區(qū)塊污水管線出現(xiàn)類似問題，確保污水管線正常運(yùn)行，降低維修成本，開展了熱塑性塑料復(fù)合管的研究，并應(yīng)用于大灣地面集輸工程污水回注項(xiàng)目。

1 技術(shù)方案篩選

目前，國(guó)內(nèi)油氣田地面集輸工程污水回注管線主要采用:熱塑性塑料復(fù)合管、玻璃鋼管和玻璃內(nèi)襯鋼管。

熱塑性塑料復(fù)合管是一種由高分子復(fù)合材料制成的具有一定高強(qiáng)度、高壓力、耐腐蝕、耐結(jié)垢、摩阻系數(shù)小、保溫性好、柔性好、壽命長(zhǎng)的一種石油天然氣工業(yè)用管件[1]。熱塑性塑料復(fù)合管由內(nèi)芯管、增強(qiáng)層外保護(hù)層組成。制造熱塑性塑料復(fù)合管所需原料為:聚乙烯樹脂、增強(qiáng)纖維絲、芳綸纖維。

玻璃鋼管是由在纏繞設(shè)備上浸漬了高黏結(jié)能力的低黏度樹脂基體的高強(qiáng)度玻璃纖維按設(shè)定的角度和鋪層纏繞于芯模上，經(jīng)固化、脫模、加工制得。其最大特點(diǎn)是優(yōu)良的耐腐蝕性能、高耐久性和輕質(zhì)高強(qiáng)。玻璃鋼管在油田防腐蝕方面的應(yīng)用與其他防腐蝕措施對(duì)比，綜合成本低，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益好[2]。

玻璃內(nèi)襯鋼管主要是在鋼管內(nèi)放置玻璃管，既有鋼管的強(qiáng)度，又有玻璃鋼的耐腐蝕性能[3]。主要用于化工介質(zhì)輸送、抽油井防止偏磨和結(jié)蠟、輸油管埋地冷輸?shù)阮I(lǐng)域。

通過對(duì)熱塑性塑料復(fù)合管、玻璃鋼管、玻璃內(nèi)襯鋼管在性能、耐腐蝕、流體輸送能力、泄漏及修復(fù)方面、安裝方面進(jìn)行對(duì)比（表1），熱塑性塑料復(fù)合管在性能、耐溶硫劑腐蝕、安裝、泄漏修復(fù)等方面均優(yōu)于玻璃鋼管和內(nèi)襯玻璃鋼管，考慮到高含硫氣田污水的特殊性，確定選用熱塑性塑料復(fù)合管。

2 熱塑性塑料復(fù)合管的結(jié)構(gòu)、性能及安裝

2.1 熱塑性塑料復(fù)合管結(jié)構(gòu)

熱塑性塑料復(fù)合管由3層構(gòu)成，即內(nèi)層、中間層和外層，如圖1所示。熱塑性塑料復(fù)合管內(nèi)層由TUB121（PE100）加工而成的改性聚合物，起輸送流體的作用，管壁光滑，抗結(jié)垢性能良好，對(duì)于生產(chǎn)污水具有良好的耐腐蝕、耐壓性能；中間層為編織、纏繞纖維絲（芳綸纖維）的增強(qiáng)層，具有良好的承壓能力；而外層的TUB171（PE80）改性聚合物彈性防腐保護(hù)層，其耐壓、耐磨性能良好[4]，能很好地保護(hù)內(nèi)層與中間層。

表1 熱塑性塑料復(fù)合管、玻璃鋼管和玻璃內(nèi)襯鋼管對(duì)比

圖1 熱塑性塑料復(fù)合管結(jié)構(gòu)圖

2.2 熱塑性塑料復(fù)合管性能

（1）防腐性能:管道涉及的原材料均為非金屬材料，內(nèi)外兩層采用聚烯烴材料，對(duì)輸送污水有良好的耐腐蝕性。

（2）耐壓性能:管道在采用芳綸纖維增強(qiáng)時(shí)，其最高壓力可達(dá)到32MPa，完全克服了傳統(tǒng)塑料管道耐高壓?jiǎn)栴}。

（3）耐溫性能:管道采用PPR或者PERT等耐高溫原料，產(chǎn)品的長(zhǎng)期試用溫度可達(dá)到90℃，同時(shí)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)內(nèi)外管不承受壓力，RTP產(chǎn)品采用的增強(qiáng)材料（纖維）在90℃的條件下完全不產(chǎn)生變化，可確保產(chǎn)品在高壓下正產(chǎn)運(yùn)行。

（4）輸送能力穩(wěn)定:管道內(nèi)管采用聚烯烴材料，其材料摩阻系數(shù)在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中維持不變，可確保管道的輸送能力持久不變。

（5）柔韌性能:管道屬于熱塑性管道，產(chǎn)品自身具有柔韌性和自變形能力，產(chǎn)品可根據(jù)地勢(shì)的走形自由鋪設(shè)，同時(shí)可抵抗地勢(shì)的變形。

（6）管道泄漏點(diǎn)少:管道一般采用盤卷供貨，長(zhǎng)度在100～400m不等，可根據(jù)實(shí)際需要定長(zhǎng)切割，最大限度的減少接頭的數(shù)量，減少管道的泄漏點(diǎn)，提高管道產(chǎn)品運(yùn)行的安全性。

2.3 普光氣田熱塑性塑料復(fù)合管性能

從現(xiàn)場(chǎng)敷設(shè)的情況分析，熱塑性塑料復(fù)合管具有其他同用途管材不具備的優(yōu)秀的彎曲、抗壓、耐磨等性能，而且單根長(zhǎng)度可自由延長(zhǎng)，具體由現(xiàn)場(chǎng)施工需求確定。能適應(yīng)大灣區(qū)塊地質(zhì)、水文、地形復(fù)雜的區(qū)域性環(huán)境特點(diǎn)。普光氣田熱塑性塑料復(fù)合管RTP耐壓爆破曲線如圖2所示，施加的壓力隨著時(shí)間而逐漸變大，直至此熱塑性塑料復(fù)合管破裂為止，其性能參數(shù)見表2。

3 熱塑性塑料復(fù)合管安裝

3.1 熱塑性塑料復(fù)合管的接頭形式

熱塑性塑料復(fù)合管接頭一般有3種方式:外螺紋扣壓接頭；內(nèi)螺紋扣壓接頭；擠塑法蘭接頭。其中外、內(nèi)螺紋扣壓接頭為復(fù)合管相互連接使用，擠塑法蘭接頭為管道終端、與不同材質(zhì)管道連接時(shí)使用，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的需要在車間進(jìn)行不同接頭的扣壓，拉運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后直接使用，此種接頭形式在施工中工藝簡(jiǎn)單、操作方便、技術(shù)含量低，有利于在大灣區(qū)塊使用。

圖2 RTP耐壓爆破曲線

表2 普光氣田熱塑性塑料復(fù)合管性能參數(shù)

3.2 熱塑性塑料復(fù)合管道的展放

熱塑性塑料復(fù)合管一般長(zhǎng)度為200～300m，成盤狀，放于轉(zhuǎn)動(dòng)的放線盤上，用起吊設(shè)備把放線盤懸空，轉(zhuǎn)動(dòng)放線盤，在人或設(shè)備的牽引下進(jìn)行復(fù)合管道的展放，展放時(shí)應(yīng)注意在石方區(qū)段提前準(zhǔn)備滾杠或者膠皮，防止展放過程中復(fù)合管的磨損。

3.3 熱塑性塑料復(fù)合管連接

柔性符合管的外螺紋扣壓接頭、內(nèi)螺紋扣壓接頭相互連接時(shí)，必須采用專用塑料墊，安置塑料墊必須保證塑料墊位于接頭正中間，且在旋轉(zhuǎn)時(shí)不得位移，在塑料墊抹上黃油可以有效地進(jìn)行固定，擰緊時(shí)，內(nèi)螺紋絲扣露出1～2扣即可。

3.4 管道堵漏

大灣區(qū)塊施工現(xiàn)場(chǎng)交叉作業(yè)多，大型工、機(jī)具使用多，在施工過程中，如果管道有破損的地方，且破損直徑小于5cm時(shí)，可用專用的管卡進(jìn)行堵漏，堵漏管卡為不銹鋼管箍加芳綸纖維和黑料組成，承壓高、不用防腐、施工方便，螺栓同樣采用不銹鋼材質(zhì)，堵漏完成后可直接填埋。

3.5 管道扣壓接頭施工

現(xiàn)場(chǎng)管道損壞面積過大或穿越河流等特殊地段時(shí)，復(fù)合管道需要截?cái)嘀匦驴蹓航宇^，需用專用的扣壓機(jī)，扣壓機(jī)是將復(fù)合管的機(jī)械連接件——扣壓接頭固定在RTP管端的設(shè)備，可根據(jù)RTP管的不同口徑，完成不同規(guī)格接頭的扣壓。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果分析

從施工角度來說，普光氣田大灣區(qū)塊所選用的熱塑性塑料復(fù)合管每盤長(zhǎng)度在200m左右，而玻璃鋼管為6～9m，沿管溝敷設(shè)時(shí)，熱塑性塑料復(fù)合管通過轉(zhuǎn)盤將管線敷至管溝中，連頭處通過絲扣連接且連接處少，大灣區(qū)塊8.7km污水外輸回注管線，管線連頭處僅為39處，敷設(shè)速度快，工期短，節(jié)約大量人力物力，降低了施工成本。而玻璃鋼管道敷設(shè)連接復(fù)雜且連接處多，工程量大，工期長(zhǎng)，成本大幅度增加，同時(shí)由于連接處多增大了管道泄露的可能性。

投用前，按規(guī)范[5-8]進(jìn)行了試壓，滿足設(shè)計(jì)要求，目前運(yùn)行狀況良好。投產(chǎn)一年來，未出現(xiàn)熱塑性塑料復(fù)合管泄漏的問題，確保了污水的正常回注。

5 結(jié)論

采用熱塑性塑料復(fù)合管，不僅抗外擠壓能力強(qiáng)、輸送量大、安裝速度快，而且與普光氣田主體的玻璃鋼管相比，管線運(yùn)行費(fèi)用低，安全性更高，大大減少了因污水管線泄漏帶來的環(huán)境污染和安全問題。熱塑性塑料復(fù)合管的應(yīng)用，對(duì)促進(jìn)石油、天然氣管道建設(shè)，促進(jìn)綠色化學(xué)建材的發(fā)展和以高新技術(shù)開拓國(guó)際市場(chǎng)，具有重要意義。

[1]王登勇,吳念.增強(qiáng)熱塑性塑料復(fù)合管國(guó)內(nèi)外發(fā)展比較[J].國(guó)外塑料,2011,29(5):44-51.

[2]孟瑤,許立寧,路民旭.油田用玻璃鋼管道的使用和評(píng)價(jià)現(xiàn)狀[J].腐蝕與防護(hù),2012,33(8):664-667.

[3]劉喜明,陳莉.石油管路用鋼管內(nèi)襯玻璃后連接螺紋的高頻淬火強(qiáng)化[J].金屬熱處理,2011,36(9):54-57.

[4]郭軍,曾浪.國(guó)外油田一種新型增強(qiáng)熱塑性塑料管及應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究,2012,(6):1-7.

[5]GB/T 6111-2003流體輸送用熱塑性塑料管材耐內(nèi)壓試驗(yàn)方法[S].

[6]GB/T 14152-2001熱塑性塑料管材耐外沖擊性能試驗(yàn)方法[S].

[7]SH/T 3161-2011石油化工非金屬管道技術(shù)規(guī)范[S].

[8]GB 50690-2011石油化工非金屬管道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].