戈壁油田管道橫斷面圖的設(shè)計(jì)

蘇朋龍，羅新占，戚亞明，張 超

（新疆石油工程設(shè)計(jì)有限公司，新疆 克拉瑪依 834000）

戈壁油田管道橫斷面圖的設(shè)計(jì)

蘇朋龍，羅新占，戚亞明，張 超

（新疆石油工程設(shè)計(jì)有限公司，新疆 克拉瑪依 834000）

管道橫斷面圖設(shè)計(jì)對管道管溝的施工起著重要的指導(dǎo)作用，合格的管道橫斷面圖既可以使施工符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，又可以減小計(jì)價(jià)土石方，降低經(jīng)濟(jì)成本。結(jié)合戈壁地區(qū)地質(zhì)、氣候等特點(diǎn)，對常用的集油、注水埋地管道橫斷面圖設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，并提出相關(guān)的要求。

戈壁油田；管道；橫斷面；設(shè)計(jì)

隨著油田的不斷發(fā)展，集油、注水管道已形成縱橫交錯(cuò)的網(wǎng)絡(luò)，成為油田的生命線。尤其是進(jìn)入21世紀(jì)以來，油田管道不僅僅局限于傳統(tǒng)的鋼管，用的最多的是具有耐腐蝕、不結(jié)垢、易施工等優(yōu)點(diǎn)的非金屬管道。目前，油田上應(yīng)用較為廣泛的非金屬管道有：高壓玻璃纖維管線管、鋼骨架聚乙烯塑料復(fù)合管、塑料合金防腐蝕復(fù)合管、鋼骨架增強(qiáng)塑料復(fù)合連續(xù)管和柔性復(fù)合高壓輸送管。本文就油田常用管道橫斷面設(shè)計(jì)中的相關(guān)問題和需要注意的地方進(jìn)行探討[1-7]。

1 橫斷面簡介

管道橫斷面，顧名思義，即垂直于管道軸線的斷面，從垂直于管溝的軸心線的方向切斷管溝后所露出的表面。它反映了管道在管溝中所處的位置、管道型號、管溝開挖深度和寬度、管溝邊坡比、管溝的回填以及管堤的形狀等。常見的管道橫斷面分正常挖深管溝、挖深不足管溝、挖深過大管溝橫斷面，具體詳見圖1。

2 管道埋深

埋地管道的埋設(shè)深度，應(yīng)考慮管道所經(jīng)地段的凍土層、地下水位和農(nóng)田耕作的深度以及地形地貌和地質(zhì)條件等因素。

戈壁段稀油區(qū)集輸、注水管道宜采用埋地敷設(shè)，對管道的埋深分析如下：若將管道埋深過淺，管道在冬季容易受冰凍影響而發(fā)生凍漲開裂，且埋管后年限一長，管堤遭破壞后，易受地面農(nóng)耕或其他行為接觸管道，使管道受到損壞。若將管道埋深過深，首先管溝開挖的土石方量增加，導(dǎo)致工程建設(shè)的投資增加，同時(shí)可能會受到地下水的作用，對管線造成嚴(yán)重腐蝕。因此，管道敷設(shè)深度應(yīng)綜合考慮戈壁地區(qū)凍土層厚度和其他因素，就新疆油田戈壁段沙漠而言，管道敷設(shè)一般在掃線后地坪以下1.7～2.0 m范圍內(nèi)。

圖1 集油/注水管道橫斷面圖Fig.1 Oil/water injection pipeline cross section

3 管溝溝底寬度

管溝溝底寬度應(yīng)根據(jù)管道外徑、開挖方式、組裝焊接工藝及工程地質(zhì)等因素確定。一般油田管溝深度均在5 m以內(nèi)，單管和多管同溝敷設(shè)時(shí)，管溝溝底寬度應(yīng)按式（1）確定：

式中：B—管溝溝底寬度,mm；

∑D0—管道外徑之和（包括防腐層、保溫層的厚度）,mm；

∑S—管道間的設(shè)計(jì)凈距之和,mm；

K—溝底加寬裕量,mm。

3.1 管道間的設(shè)計(jì)凈距

3.1.1 鋼管

根據(jù)規(guī)范要求，對于鋼質(zhì)管道多管敷設(shè)時(shí)，溝底寬度應(yīng)在單管溝底寬度的基礎(chǔ)上，每增加一根公稱直徑小于 300 mm管道時(shí)，溝底寬度應(yīng)按管徑加400 mm寬度增加。每增加一根公稱直徑大于300 mm管道時(shí)，溝底寬度應(yīng)按管徑加600 mm寬度增加。

3.1.2 柔性復(fù)合高壓輸送管

柔性復(fù)合高壓輸送管同溝敷設(shè)時(shí)，管道間距不應(yīng)小于100 mm。柔性復(fù)合高壓輸送管一般不宜與金屬管道同溝敷設(shè)，必須同溝敷設(shè)時(shí)，柔性復(fù)合高壓輸送管和金屬管道的凈間距不應(yīng)小于400 mm。

3.1.3 高壓玻璃纖維管線管和塑料合金防腐蝕復(fù)合管同一管溝內(nèi)敷設(shè)多條高壓玻璃纖維管線管或塑料合金防腐蝕復(fù)合管時(shí)，相鄰管道間距應(yīng)符合表1中規(guī)定的最小凈距要求。

表1 管道最小間距Table 1 Pipeline minimum distance

3.1.4 鋼骨架聚乙烯塑料復(fù)合管

同一管溝內(nèi)敷設(shè)多條鋼骨架聚乙烯塑料復(fù)合管時(shí)，相鄰管道間距應(yīng)符合表2中規(guī)定的最小凈距要求。

表2 管道最小間距Table 2 Pipeline minimum distance

3.1.5 鋼骨架增強(qiáng)塑料復(fù)合連續(xù)管

同一管溝內(nèi)敷設(shè)多條鋼骨架增強(qiáng)塑料復(fù)合連續(xù)管時(shí)，相鄰管道間距應(yīng)符合表3中規(guī)定的最小凈距要求。

表3 管道最小間距Table 3 Pipeline minimum distance

3.2 鋼骨架增強(qiáng)塑料復(fù)合連續(xù)管

對于鋼管、高壓玻璃纖維管線管、塑料合金防腐蝕復(fù)合管、鋼骨架聚乙烯塑料復(fù)合管和鋼骨架增強(qiáng)塑料復(fù)合連續(xù)管管溝溝底加寬裕量K值可根據(jù)施工情況在表4中選取。

對于柔性復(fù)合高壓輸送管，管溝溝底加寬裕量K值可根據(jù)施工情況在表5中選取。

表4 溝底加寬裕量K值Table 4 Groove with ample amount of K value

表5 溝底加寬裕量K值Table 5 Groove with ample amount of K value

在新疆油田，一般小管徑鋼質(zhì)管道和非金屬管道均采用溝下焊接組裝，管溝溝底加寬裕量選0.8 m或0.6（柔性復(fù)合高壓輸送管）。

4 管溝邊坡比

管溝的邊坡坡度應(yīng)以保證不塌方、不偏幫為準(zhǔn)，根據(jù)土壤類別、荷載情況和管溝開挖深度確定，一般油田管溝深度均在5 m以內(nèi)，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件良好、土質(zhì)均勻、地下水位低于管溝底面高程時(shí)，可參考下表中的邊坡比進(jìn)行設(shè)計(jì)(表6)。

表6 深度在5m內(nèi)管溝最陡邊坡坡度（不加支撐）Table 6 Deep trench within 5m the steepest slope (without support)

5 管道覆土

一般在管道下溝前，應(yīng)復(fù)查管溝深度，溝內(nèi)不得有塌方、石塊、積水、冰雪等有損防腐層的異物。石方或戈壁段的管溝，應(yīng)預(yù)先人工在溝底墊200 mm厚細(xì)土（沙）。石方段細(xì)土（沙）的最大粒徑不得超過10 mm，戈壁段細(xì)土（沙）的最大粒徑不得超過20 mm（柔性復(fù)合高壓輸送管回填細(xì)土的最大粒徑不得超過3 mm）。在管道下溝后，管溝回填首先應(yīng)由人工回填細(xì)軟土（其回填土的礫石塊不應(yīng)超過250 mm）并逐層壓實(shí)至管頂以上300 mm，方可采用機(jī)械回填，此時(shí)可回填其他土，表層應(yīng)回填耕植土，回填土應(yīng)高出自然地坪0.3 m以上，覆土應(yīng)與管溝中心線一致，管堤頂寬度應(yīng)不小于1 m，一般應(yīng)梯形，管堤邊坡比宜為1：0.75～1：1。

管道挖溝過程中因施工條件或現(xiàn)場的一些其他特殊情況造成管溝挖深不足或是挖深過大。補(bǔ)挖或著補(bǔ)填管溝不僅會增加施工成本，還會使施工周期增長，因此施工時(shí)可以通過提高管堤高度及改變回填土的填埋厚度及來滿足管道敷設(shè)埋深要求。根據(jù)規(guī)范要求，管溝的回填土應(yīng)高出自然地坪0.3 m，以滿足管溝內(nèi)回填土的沉降裕量。當(dāng)管溝挖深不足或挖深過大時(shí)，管道橫斷面設(shè)計(jì)可參考圖1。

6 結(jié)束語

戈壁地區(qū)氣候惡劣、地處偏遠(yuǎn)、生態(tài)環(huán)境脆弱、施工困難，相信通過本論文的指導(dǎo)，能夠使油田集油、注水管道施工既能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范硬性要求，又可以減少對生態(tài)環(huán)境的破壞，同時(shí)還可以降低油田施工投資。

［1］ SY/T 6769.1-2010非金屬管道設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范 第1部分：高壓玻璃纖維管線管[S]. 北京：石油工業(yè)出版社，2010.

［2］ SYT 6769.2-2010非金屬管材設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范 第2部分：鋼骨架聚乙烯塑料復(fù)合管[S]. 北京石油工業(yè)出版社，2010.

［3］ SYT 6769.3-2010非金屬管道設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范 第3部分：塑料合金防腐蝕復(fù)合管[S]. 北京石油工業(yè)出版社，2010.

［4］ SYT 6769.4-2012 非金屬管道設(shè)計(jì)施工及驗(yàn)收規(guī)范 第4部分 鋼骨架增強(qiáng)塑料復(fù)合連續(xù)管[S]. 北京石油工業(yè)出版社，2012.

［5］ GB 50819-2013 油氣田集輸管道施工規(guī)范[S]. 北京中國計(jì)劃出版社，2013.

［6］ 王登, 武芹, 梁金強(qiáng). 沙漠油田集油注水管道縱斷面設(shè)計(jì)探討[J].施工技術(shù), 2013(02): 0097.

［7］ 梁金強(qiáng), 趙曉梅, 孫松, 等. 沙漠油田管道縱斷面的設(shè)計(jì)[J]. 施工技術(shù), 2013(S0): 0524.

Design of Pipeline Cross-section in Gobi Oilfields

SU Peng-long, LUO Xin-zhan, QI Ya-ming, ZHANG Chao
（Xinjiang Petroleum Engineering Co., Ltd ，Kelamayi Xinjiang 834000, China ）

The design of pipeline cross-section plays an important role in guiding the construction of pipeline trench. Qualified pipeline cross-section draw not only can meet the standards of construction, but also can reduce costs. Based on the topography, climate and other characteristics of the Gobi area, the design of cross-section of common buried oil gathering and water injecting pipelines were discussed, and relevant requests were put forward.

Gobi oilfield; pipeline; cross-section; design

TE 832

A

1671-0460（2016）11-2609-03

2016-04-28

蘇朋龍（1991-），男，陜西省榆林市人，助理工程師，2012年畢業(yè)于西安石油大學(xué)油氣儲運(yùn)工程，研究方向：油氣集輸、注水工作。E-m ail：supengl-xj@cnpc.com.cn