油田注水管網(wǎng)危險(xiǎn)性分析及防控措施

任曉輝

(中國石化勝利油田安全環(huán)保質(zhì)量督查中心，山東東營 257000)

隨著油田生產(chǎn)管網(wǎng)的老化，管線穿孔頻繁，形成了許多潛在的安全隱患，其中高壓注水管線穿孔危害最具代表性，帶來的后果也最嚴(yán)重。因此，必須強(qiáng)化注水管網(wǎng)的安全監(jiān)管，采取有針對(duì)性的防控措施，有效降低注水管網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)。

1 注水管網(wǎng)危險(xiǎn)性分析

1.1 本體危險(xiǎn)性分析

a) 高壓。目前，油田注水管網(wǎng)泵壓平均在10 MPa以上，部分泵壓高達(dá)30 MPa以上。在高壓的環(huán)境下輸送介質(zhì)，容易發(fā)生管線穿孔、甚至爆裂的事件，尤其在管線焊口處、附件(壓力表、放壓閥)接頭處等應(yīng)力相對(duì)脆弱的部位[1]。

b) 高溫。由于地層開發(fā)需要，油田注水的溫度一般都在70 ℃以上，一旦發(fā)生泄漏，員工存在被突然噴出的高溫?zé)崴疇C傷的風(fēng)險(xiǎn)。

c) 腐蝕性。地層水礦化度高，在輸送過程中加劇了對(duì)金屬管壁的腐蝕，容易發(fā)生穿孔事故。造成油田注水井管線發(fā)生腐蝕的因素很多，主要包括油田注水中高礦化度的雜質(zhì)離子引起的電化學(xué)腐蝕、溶解氧引起的氧腐蝕、二氧化碳引起的酸性腐蝕和硫酸鹽還原菌(SRB)引起的硫化氫腐蝕[2]。

1.2 危險(xiǎn)部位分析

就注水管線實(shí)際運(yùn)行來說，管線的不同部位發(fā)生穿孔的概率不同，易發(fā)生穿孔的部位主要集中在：①管線焊口處，由于焊接質(zhì)量問題造成穿孔；②管線彎頭處，由于流體變向沖刷造成穿孔；③管線底部，由于攜帶少量細(xì)砂的磨損、沖刷，造成底部穿孔；④管線附件(絲扣頭、壓力表、閘門等)穿孔、斷裂、手輪飛出等；⑤使用時(shí)限長的管線，由于長時(shí)間沖刷，腐蝕，導(dǎo)致本體壁薄發(fā)生穿孔。

1.3 管理難點(diǎn)分析

a) 使用時(shí)限長，老化嚴(yán)重。以某采油廠為例，全廠注水支干線222條，長198.6 km，使用年限小于5年的52.1 km，占總長度的26.2%；5～10年的70.1 km，占總長度的35.3%；大于10年的76.4 km，占總長度的38.5%。單井注水管線總長456.3 km，使用年限小于5年的198.8 km，占總長度的43.6%；5～10年的132.5 km，占總長度的29%；大于10年的125 km占總長度的27.4%。

b) 先進(jìn)監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用程度低，預(yù)判困難。注水管網(wǎng)發(fā)生泄漏、爆裂難以預(yù)測，對(duì)周圍操作的人員帶來潛在危險(xiǎn)。但目前先進(jìn)的監(jiān)測技術(shù)在注水管網(wǎng)的安全管理方面應(yīng)用程度低，大多通過觀察壓力、外觀檢查來發(fā)現(xiàn)存在的隱患，管理難度較大。

2 風(fēng)險(xiǎn)防控措施

2.1 安裝過程安全管理及防控

a) 設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)防控措施:①注水管網(wǎng)重大施工項(xiàng)目由有設(shè)計(jì)資質(zhì)的設(shè)計(jì)部門按規(guī)范出設(shè)計(jì)圖紙；②設(shè)計(jì)選擇合適的路線：居民區(qū)、道路、水系等敏感區(qū)域應(yīng)采取有針對(duì)性長遠(yuǎn)性的保護(hù)措施，確保未來施工及運(yùn)行的長效性和可行性，如管廊帶、高等級(jí)防腐措施、高規(guī)格管道、備用管線、套管保護(hù)、設(shè)立警示標(biāo)志等設(shè)計(jì)；③根據(jù)輸送介質(zhì)的流速、壓力、溫度和性質(zhì)確定材質(zhì)的壓力等級(jí)、防腐方式等,居民區(qū)、人行道、綠化帶等敏感區(qū)域的注水管網(wǎng)，以及注水站、配水間內(nèi)取樣閥、放空閥、壓力表接頭等薄弱環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)時(shí)提高壓力等級(jí)；④涉及地面工程的相關(guān)部門(單位)對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行會(huì)審，一致通過后再轉(zhuǎn)入實(shí)施階段，否則重新設(shè)計(jì)。

b) 開工建設(shè)階段風(fēng)險(xiǎn)防控措施:①施工隊(duì)伍具有相應(yīng)施工資質(zhì)，必須具有適應(yīng)壓力管道安裝需要的質(zhì)量體系，具有所申請(qǐng)范圍內(nèi)壓力管道的安裝業(yè)績和安裝能力；②鋼管、管件、閥門按設(shè)計(jì)規(guī)定的型號(hào)、規(guī)格及技術(shù)參數(shù)定貨；③材料到貨時(shí)要按供貨合同及出廠質(zhì)量證明書進(jìn)行驗(yàn)收。設(shè)備、材料入場，向監(jiān)理部門報(bào)驗(yàn)，報(bào)驗(yàn)合格后方可使用；④業(yè)務(wù)部門牽頭組織基建工程、安全、監(jiān)理等相關(guān)部門進(jìn)行開工驗(yàn)收，資質(zhì)、現(xiàn)場條件不符合有關(guān)要求不予開工。

c) 竣工驗(yàn)收階段風(fēng)險(xiǎn)防控措施:①管道投產(chǎn)前進(jìn)行清掃及強(qiáng)度和嚴(yán)密性實(shí)驗(yàn)；②業(yè)務(wù)部門牽頭組織基建工程、安全、監(jiān)理等相關(guān)部門進(jìn)行竣工驗(yàn)收。

2.2 使用過程安全管理及防控

a) 教育培訓(xùn)。形成安全培訓(xùn)教育制度，定期組織員工集中學(xué)習(xí)相關(guān)規(guī)章制度和操作規(guī)程，日常利用班前會(huì)、安全提示等形式對(duì)存在的注水管網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別和分析[3]。

b) 巡回檢查。密切關(guān)注配水間水表讀數(shù)及干線壓力，如發(fā)現(xiàn)異常，立刻查找原因。加強(qiáng)對(duì)隱患管線的巡回檢查頻次，盡快整改消除。配水間閘門、控制閥出現(xiàn)滲漏、關(guān)不嚴(yán)現(xiàn)象立即更換。配水間內(nèi)操作應(yīng)注意：①配水間內(nèi)操作、維護(hù)時(shí)，一人操作，一人監(jiān)護(hù)。開關(guān)閘門嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，緩慢開關(guān)，側(cè)身操作；巡檢、操作結(jié)束后，及時(shí)離開，盡量縮短逗留時(shí)間。②配水間流程操作維修保養(yǎng)時(shí)嚴(yán)格實(shí)行“先泄壓，后修?！钡脑瓌t，且人體不可正對(duì)所修保的零部件可能脫落、頂出的方向。③配水間門窗向外開啟，確保緊急情況時(shí)逃生通道通暢。④嚴(yán)禁無關(guān)人員進(jìn)入配水間，禁止冬季在配水間內(nèi)取暖。

c) 安全警示。對(duì)位于生活區(qū)、辦公區(qū)、學(xué)校附近、人員密集區(qū)等地方的管線采取管線加裝套管、管線兩側(cè)建造防刺墻、管線上方設(shè)立醒目標(biāo)志等安全措施。隱患管線上方位置要設(shè)立高度超過1 m的安全警示標(biāo)志，強(qiáng)化識(shí)別。采取送達(dá)“安全隱患告知函”等方式對(duì)隱患周圍居民開展定期風(fēng)險(xiǎn)告知。

d) 定期檢測。開展定期檢測工作時(shí)應(yīng)注意：①注水流程和管線按期進(jìn)行管線壁厚檢測。②重點(diǎn)加強(qiáng)易腐蝕部位的檢測，并繪制檢測點(diǎn)位圖，采用合理的方式進(jìn)行檢測。③測厚前必須截?cái)鄩毫Σ⒎趴?，確保測厚人員安全。④配水間建立管理檔案，記錄管線、閥門、壓力表更換、維修情況，記錄穿孔維修情況，并定期組織風(fēng)險(xiǎn)分析。管線檢測情況建立檔案，內(nèi)容包括配水間名稱、管線規(guī)格、投入使用時(shí)間、檢測日期、檢測點(diǎn)位圖、檢測數(shù)據(jù)、檢測結(jié)論等。⑤管線檢測結(jié)果，壁厚小于安全壁厚最小值的，要視情況對(duì)管線進(jìn)行整體或局部更換；流程或金屬附件如有滲漏現(xiàn)象，要對(duì)管線或附件進(jìn)行整體或局部更換；檢測合格的管線，也應(yīng)采用科學(xué)性路徑進(jìn)行維護(hù)[4]。

e) 隱患排查治理。按照安全隱患分級(jí)管理的原則，建議按照注水管網(wǎng)的穿孔頻次及設(shè)施設(shè)備使用年限、使用地點(diǎn)建議對(duì)隱患分A、B、C三級(jí)，A級(jí)隱患：管線穿孔頻次≥5次/月的注水干線及生產(chǎn)8年以上的配水間隱患；管線穿孔頻次≥10次/月單井管線隱患;5 m之內(nèi)被建筑物占?jí)旱淖⑺芫€隱患；生活區(qū)、辦公區(qū)、學(xué)校附近、人員密集區(qū)的配水間、注水管線、井口等隱患。B級(jí)隱患：管線穿孔頻次2～5次/月的注水干線及投產(chǎn)年限5-8年配水間隱患；管線穿孔頻次5～10次/月單井管線隱患；5～10 m之內(nèi)有建筑物占?jí)旱淖⑺芫€隱患。C級(jí)隱患：管線穿孔頻次≤2次/月的注水干線及投產(chǎn)年限≤5年配水間隱患；管線穿孔頻次≤5次/月單井管線隱患。A級(jí)隱患由采油廠負(fù)責(zé)整改消除，B級(jí)隱患由管理區(qū)負(fù)責(zé)整改消除，C級(jí)隱患由班站負(fù)責(zé)整改消除。

3 監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用

a) 輸差檢漏法。輸差檢漏法是根據(jù)管線的始端輸入量等于管線的終端輸出量的原理。在生產(chǎn)過程中，管線進(jìn)出口瞬時(shí)流量往往是變化的，影響的原因有以下因素：如管線內(nèi)介質(zhì)具有壓縮性；溫度的影響；流量計(jì)的計(jì)量誤差等。但在正常情況下，以上幾個(gè)因素產(chǎn)生的影響是相對(duì)穩(wěn)定的。如果出現(xiàn)這種穩(wěn)定狀態(tài)被破壞，就可以基本斷定管線在運(yùn)行過程中有異常發(fā)生。

b) 負(fù)壓波法。按照流體力學(xué)理論，管網(wǎng)出現(xiàn)泄漏異常時(shí)，管道內(nèi)外的壓差，泄漏處產(chǎn)生壓力變化，即負(fù)壓波，負(fù)壓波按照一定的波速沿泄漏點(diǎn)向兩端傳播，可以根據(jù)兩個(gè)端點(diǎn)采集到的壓力變化的時(shí)間差，來初步判斷泄漏點(diǎn)的大體位置。

c) 電位差法。在管線下方一定深度鋪設(shè)裸露低壓線路，自身線路有阻值R1，如有滲漏，線路經(jīng)液體浸濕，阻值會(huì)發(fā)生波動(dòng)R2，并通過電阻的波動(dòng)值R，確定泄漏點(diǎn)。此方法需考慮地質(zhì)條件、土壤情況、天氣情況會(huì)給檢測結(jié)果帶來影響。

d) 示蹤劑造影法。在管線內(nèi)充滿水，保持一定低壓，將示蹤劑注入管網(wǎng)，從而形成整條管線的造影。

e) 攝像法。將管線清空后，在管線入口放入移動(dòng)攝像機(jī)，拍攝管線內(nèi)部腐蝕情況。此方法投入較高，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)管線內(nèi)部腐蝕情況。

4 結(jié)語

油田注水管網(wǎng)的安全管理與風(fēng)險(xiǎn)管控是一項(xiàng)長期的、復(fù)雜的工作，需要各級(jí)人員嚴(yán)格落實(shí)責(zé)任，加強(qiáng)安全管理，并積極采取高科技手段提高本質(zhì)安全化水平，減少直至杜絕注水管網(wǎng)穿孔事故的發(fā)生。