成品油管道內(nèi)檢測清管技術(shù)

王泰 王絢

（中國石油天然氣股份有限公司管道廊坊輸油氣分公司，河北 廊坊 065000）

引言

成品油管道多埋設(shè)于土壤中，且部分管段會穿越山川河流，維修成本較高。因此，企業(yè)管理者希望管道缺陷處的完整性評價結(jié)果能夠盡量貼近實(shí)際，從而減少立即或計(jì)劃維修的缺陷點(diǎn)數(shù)量，降低維修成本。優(yōu)化維修計(jì)劃的途徑之一是在使用國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對缺陷進(jìn)行完整性評價的過程中，較精準(zhǔn)的選取各類數(shù)據(jù)，如缺陷表征結(jié)果、材料力學(xué)性能、最大允許操作壓力（MAOP）等，這些數(shù)據(jù)對完整性評價的結(jié)論均有一定影響。對于內(nèi)檢測數(shù)據(jù)，缺陷已無法進(jìn)行更為精確的表征；材料的性能數(shù)據(jù)往往需要從額外的實(shí)驗(yàn)中獲?。幌啾戎?，對于管道企業(yè)而言，通過合理選擇各缺陷處的MAOP值來優(yōu)化維修計(jì)劃是較為可行的方案之一。

一、清管作業(yè)中的風(fēng)險

(1)清管器卡堵是清管作業(yè)過程中常見的一種現(xiàn)象，其主要原因多半是因?yàn)槌善酚烷L輸管道發(fā)生變形，或彎頭的半徑發(fā)生改變，管道內(nèi)的污物過多，使得清管器在通過該區(qū)域時出現(xiàn)阻塞卡堵現(xiàn)象。當(dāng)清管器發(fā)生卡堵會在一定時間內(nèi)堵塞成品油的通過，從而造成前后壓差逐步增大。如若不能及時解決卡堵就是使得干管憋壓，最終導(dǎo)致輸氣站內(nèi)設(shè)備憋壓乃至超壓運(yùn)行，存在爆炸的風(fēng)險而使得成品油輸送系統(tǒng)癱瘓。(2)清管器在清管作業(yè)中的竄氣風(fēng)險清管器在多次使用后會出現(xiàn)一定的磨損，清管器與管道在匹配過程中過盈量不足，清管器竄氣現(xiàn)象的出現(xiàn)。從而使得成品油泄漏量過大，清管器前后未能形成較高的壓強(qiáng)來推動清管器在管道內(nèi)的運(yùn)行。造成清管器運(yùn)行時間超正常范圍，不能準(zhǔn)確的計(jì)算清管器到站時間，存在作業(yè)失控風(fēng)險。(3)管道內(nèi)雜質(zhì)過多堵塞成品油在開采集輸過程中會在管道留下部分泥沙雜物，在進(jìn)行清管收球作業(yè)中，清管器在運(yùn)動中，隨著運(yùn)行距離不斷增加，清管器前泥沙量及雜物量也隨之增加，當(dāng)泥沙充滿管道時就會造成污物堵塞管道從而使得清管器無法繼續(xù)向前。若長時間未能疏通就會引起憋壓風(fēng)險。

二、內(nèi)檢測清管實(shí)施關(guān)鍵技術(shù)

（一）清管速度的選擇

清管速度會對清管器的測徑板、雜質(zhì)及污油量產(chǎn)生一定影響。1）測徑板清管實(shí)施階段，泡沫測徑清管和機(jī)械測徑清管側(cè)重于初步測量管道的幾何變形情況，其次是清除管道雜質(zhì)。而管道的敷設(shè)環(huán)境決定了管道存在眾多彎頭，測徑板與彎頭管壁撞擊可能會造成鋁質(zhì)測徑板非正常變形，而管壁撞擊又分為彎頭外側(cè)管壁撞擊和彎頭內(nèi)側(cè)管壁撞擊。測徑板與彎頭外側(cè)管壁撞擊主要受清管速度的影響，清管器過彎頭的離心力F與清管器的質(zhì)量m和清管速度V成正比，與管道彎頭曲率半徑R成反比，可知，清管速度越大過彎頭時的離心力越大，當(dāng)離心力超過清管器前支撐接觸面的屈服極限時，前支撐接觸面發(fā)生變形，測徑板就會與彎頭外側(cè)內(nèi)壁相撞。清管器前支撐接觸面不屈服時的離心力臨界值可以通過計(jì)算得到，進(jìn)而得到清管器測徑板不與彎頭外壁撞擊產(chǎn)生變形的臨界清管速度。由于泡沫測徑清管器支撐接觸面材料的屈服值遠(yuǎn)小于機(jī)械測徑清管器支撐接觸面材料的屈服值，可知，清管流程中泡沫測徑清管時的速度應(yīng)小于機(jī)械測徑清管時的速度。測徑板與彎頭內(nèi)側(cè)管壁撞擊的可能性主要受清管器與彎頭幾何特性的影響，可以通過清管器測徑板與彎頭內(nèi)弧側(cè)管壁接觸的臨界條件計(jì)算出清管器與彎頭的幾何特性數(shù)據(jù)，進(jìn)而選擇合適的測徑板參數(shù)，避免其與彎頭內(nèi)側(cè)管壁撞擊。2）雜質(zhì)清管的主要目的是清除管道內(nèi)的雜質(zhì)，由清管器原理可知，清管主要依靠皮碗的刮削帶動雜質(zhì)運(yùn)動，而清管速度的選擇會影響雜質(zhì)的運(yùn)動，從而進(jìn)一步影響清管效果。對于成品油管道，清管器的運(yùn)行速度為：式中：Q為管輸排量，m3/h；S為管道內(nèi)截面積，m2。由式（1）可知，管道內(nèi)截面一定時，管輸排量越大，清管器的運(yùn)行速度越大。在成品油管道中，清管器依靠前后壓差驅(qū)動，清管時雜質(zhì)在管道中的主要受力為自身重力、液相的曳拽力及管道壁面的滑動摩擦力。

（二）合理規(guī)避對下游設(shè)備的影響

在清管收球作業(yè)時應(yīng)當(dāng)針對液量合理調(diào)整進(jìn)出氣壓力，控制清管器運(yùn)行速度，排液過程中，遵循多次緩慢排液，使得排液量處于可控范圍內(nèi)。從而促使成品油在進(jìn)入預(yù)分離后能夠進(jìn)行有效的氣液分離，不會將大量液體帶入下游設(shè)備之中。保證下游設(shè)備安全運(yùn)行。

（三）預(yù)防及控制管道內(nèi)雜質(zhì)

過多的雜質(zhì)堵塞造成清管作業(yè)運(yùn)行困難，為防止雜質(zhì)量過大導(dǎo)致清管器堵塞。應(yīng)當(dāng)建立健全清管作業(yè)周期檔案。階段性對集氣管網(wǎng)進(jìn)行清管收球作業(yè)，控制管道內(nèi)雜質(zhì)滯留量。

結(jié)語

（1）內(nèi)檢測清管實(shí)施關(guān)鍵技術(shù)中詳細(xì)分析了清管速度對測徑板、清管雜質(zhì)的清出、清管污油的影響，便于在不同的清管實(shí)施階段選擇合適的速度，達(dá)到最優(yōu)效果。（2）提出了清管實(shí)施各階段合格標(biāo)準(zhǔn)的判斷原則，有利于掌握各階段的清管時長。（3）介紹了清管收發(fā)球的流程，便于安全、高效地進(jìn)行收發(fā)球，有利于清管流程的正確實(shí)施。（4）詳細(xì)介紹了清管跟蹤和定位方法，可以及時掌握清管器在管道內(nèi)的運(yùn)行情況，便于清管器卡堵時對卡堵位置進(jìn)行準(zhǔn)確、快速地定位。