帶壓開孔技術(shù)的應用

王超

（裝備技術(shù)有限公司海管技術(shù)服務中心 天津 300459）

摘 要：帶壓開孔技術(shù)通過在線完成改造工藝流程對接的特點，大量應用與現(xiàn)今工程項目中。本文以JZ9-3廢熱回收裝置吊裝項目不停輸帶壓開孔的施工為例，詳細闡述該技術(shù)的應用及過程風險控制。

關(guān)鍵詞：不停輸；帶壓開孔；施工風險控制

1 引言

在海上油田生產(chǎn)設施改造過程中工藝流程管線支路接口的施工，依據(jù)傳統(tǒng)工藝都需要將所涉及連接的工藝管線流程隔離，對管線進行泄壓、惰化置換等作業(yè)后，通過冷切割/熱切割、電焊等方法實現(xiàn)該作業(yè)。但是該方法因停產(chǎn)將會影響油田產(chǎn)量、造成很大的經(jīng)濟損失。而且難以對原管線內(nèi)遺留油氣徹底清洗置換，存在較大安全隱患。

在此契機之下，帶壓開孔技術(shù)因其可在線完成工藝流程對接，在現(xiàn)今施工中開始大量應用。而我公司JZ9-3廢熱回收裝置吊裝項目中也使用帶壓開孔技術(shù)實現(xiàn)流程管線的對接。

2 工程概況

因JZ9-3油田廢熱回收裝置吊裝項目中新增廢熱裝置和熱油膨脹罐，其工藝系統(tǒng)管線的連接依照傳統(tǒng)施工工藝，需要將平臺熱油系統(tǒng)停運泄放，繼而會造成平臺部分生產(chǎn)系統(tǒng)停產(chǎn)。經(jīng)過項目組與設計單位及生產(chǎn)方討論研究決定對工藝接口采用不停輸帶壓開孔技術(shù)，完成整個新增流程的對接。

3 開孔工藝

所謂帶壓開孔是指在密閉狀態(tài)下，以機械切削方式在運行管道上加工出圓形孔的一種作業(yè)技術(shù)。當在役管線需要加裝支管時，可采用管道帶壓開孔技術(shù)完成，既不影響管線的正常輸送，又能安全高效完成新舊管線的連接工作。

3.1 工藝特點

在線不停輸施工、適用管徑范圍廣、施工受場地制約小、不動火切割、無介質(zhì)泄露、安全風險小。

3.2 開孔作業(yè)條件

適用介質(zhì)：油、天然氣、水等無強腐蝕性的介質(zhì)

管道介質(zhì)溫度：-20℃—200℃

管道運行壓力：0—6.4MPa

3.3 開孔原理

（1）不停輸帶壓開孔是利用法蘭短節(jié)、閥門安裝在待開孔管線，使用開孔工具進行手動或自動開孔作業(yè)的技術(shù)；

（2）帶壓開孔機工作性質(zhì)類似鏜床，主軸伸出并進行旋轉(zhuǎn)運動，但其工作條件要比鏜床惡劣，因此須專業(yè)人員進行操作；

3.4 帶壓開孔步驟

護管加工—安裝至待開孔管線—安裝隔離閥—安裝開孔機—開啟隔離閥—啟動開孔機、開孔操作—退出刀具—關(guān)閉隔離閥、拆除開孔機

4 帶壓開孔施工流程

4.1 施工前準備

（1）確認待開孔管線介質(zhì)、尺寸、材質(zhì)、壓力、溫度、流速等參數(shù)；例如，本次為熱油管線，10”/A106/設計壓力0.75MPa/溫度120℃/流速2.8m/s。

（2）使用測厚儀檢測開孔點壁厚，確定腐蝕情況；要求進行多點測厚，測厚范圍為開孔徑外延100mm；

4.2 支管套管焊接

（1）依據(jù)待開孔管線和支管尺寸制作法蘭短節(jié)、護套管；短節(jié)長度需根據(jù)開孔機鉆桿伸出長度確定，盡量選取最小長度，以縮短鉆桿長度。法蘭優(yōu)選帶徑對焊法蘭，如因預制件長度過長無法滿足開孔機進程要求，可選擇平焊或插焊法蘭；

（2）在法蘭短節(jié)上焊接1/2"管座，安裝壓力表、放空閥；

（3）在待開孔管線開孔位置帶壓焊接預制完成的護套管。焊接作業(yè)應根據(jù)之前測量的管壁厚出具的焊接工藝。

（4）安裝在管道上的法蘭短節(jié)，其管件的軸線應與管道的軸線相交，該管件必須與管道垂直，即法蘭短節(jié)端面與管頂?shù)钠叫卸仍试S誤差不超過1.5mm；

（5）法蘭短節(jié)的材質(zhì)應與待開孔管線材質(zhì)相符，設計壓力應與管道的設計壓力等級相等

4.3開孔作業(yè)點的選取

（1）開孔作業(yè)點應選擇在直管段上。開孔部位應盡量避開原管道焊道，無法避開時，對切削部位的焊道應適量打磨。開孔刀中心鉆不應落在焊縫上。開孔封堵部位的管道圓度誤差不得超過管外徑1%；

（2）開孔管件焊接時，管道內(nèi)液體流速不應大于5m/s，氣體流速不應大于10m/s；

4.4 開孔機安裝

（1）法蘭短節(jié)上安裝配套尺寸規(guī)格的閘閥或者球閥；開孔閥門處在全開的位置，以保證開孔機切到可以抵達開孔管線。安裝好放空閥、壓力表和排油彎管。關(guān)閉放空閥，在管道開孔前，閥門應處于全開狀態(tài)；

（2）開孔機安裝前對其進行檢查，檢查開孔機的絲桿及傳動機構(gòu)是否靈活，開孔機上的放空閥應關(guān)閉；選定與開孔直徑相應的開孔接合器、刀具及刀具結(jié)合器同開孔鉆機連接并檢查筒刀、中心鉆及U形環(huán)是否完好，順時針轉(zhuǎn)動手輪，將筒刀提到最高位置；

（3）將開孔機吊裝到閥門并緊固螺栓，安裝完成后對開孔機、閥門、短節(jié)進行整體試壓保證密封無泄漏，試驗壓力為待開孔管線系統(tǒng)的操作壓力；

（4）針對本次作業(yè)為熱油系統(tǒng)，溫度較高，為避免橡膠密封失效，接合器要選擇帶有硬密封面的法蘭。

（5）管線短節(jié)試壓完成后，采用惰性氣體進行惰化；

4.5 開孔

（1）進行開孔作業(yè)時，根據(jù)開孔機的型號確定液壓泵的額定輸出扭矩，進給速度及鉆桿的鉆速。進給速度有手動和自動兩種，根據(jù)鉆桿的行程確定鉆進量。對于8寸和10寸開孔，管徑較大、管壁較厚采用自動進給開孔機進行開孔作業(yè)。對于3寸小口徑薄壁管，采用手動進給方式比較合理；

（2）開孔操作時從中心鉆開始切削管壁，到孔開通為止，時間以40min左右為宜?？组_通后，將絲桿轉(zhuǎn)到最低位置，反復轉(zhuǎn)動幾次，以保證鞍形切板完全被切下；

（3）開孔刀具切透管壁后，收回刀具，同時將切割下的馬鞍塊帶出閥體，關(guān)閉閥門，拆下開孔機；

（4）在閥門上安裝支路管線，開孔作業(yè)結(jié)束。

5 施工難點及解決方法

（1）預制的支管套管與待開孔管線焊接為角焊縫，為保證連接強度需在開孔位置增加加強板；

（2）所有焊接焊道應根據(jù)項目要求進行外觀、無損檢測檢驗；

（2）開孔管線壁厚檢測。很多平臺流程管線長期使用，管內(nèi)壁腐蝕嚴重，開孔管線實際壁厚遠遠小于原厚度，需根據(jù)檢測的壁厚指定對應的焊接工藝，防止焊接過程中出現(xiàn)燒穿現(xiàn)象；

（3）充分考慮開孔設備對管線的影響，小口徑薄壁管線開孔時需利用輔助工裝固定開孔機，避免管線受力彎曲，發(fā)生意外；

（4）需考慮開孔切削碎屑對工藝系統(tǒng)的影響?，F(xiàn)今開孔設備設置的鐵屑回收器經(jīng)過SZ36-1平臺項目驗證，實際效果并不樂觀。因此對于管內(nèi)清潔要求較高的系統(tǒng)，例如存在緊密儀表設備的系統(tǒng)需謹慎使用。

參考文獻：

[1] ASME B31.3-2016 美國機械工程師協(xié)會編著 2016

[2] 管道帶壓不停輸開孔技術(shù)及施工難點分析 劉華東，劉暉 2007

[3] 流體管道不停輸帶壓開孔封堵新技術(shù) 薛福連 2006

[4] 海洋石油工程設計概論與工藝設計（第一冊）