油氣集輸管道隱患治理技術(shù)與成本分析

曾偉(冀東油田公司工程造價(jià)中心，河北 唐山 063200)

0 引言

隨著油田勘探開發(fā)的不斷深入，在產(chǎn)能規(guī)模調(diào)整、開發(fā)方式轉(zhuǎn)換過(guò)程中，油氣生產(chǎn)已進(jìn)入到高含水開發(fā)階段。油氣水通過(guò)鉆采系統(tǒng)提升，混合輸送到地面集輸管網(wǎng)，生產(chǎn)設(shè)施長(zhǎng)期處在多種腐蝕成分的環(huán)境中，加速了石油管材和生產(chǎn)設(shè)備的破壞，腐蝕已經(jīng)成為油氣集輸管道的重大隱患和影響油田安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益的主要因素。

1 腐蝕成因分析

油氣集輸管網(wǎng)主要采用鋼質(zhì)管道作為輸送媒介，多為埋地敷設(shè)，鋼質(zhì)管道的主要成分是Fe和C兩種元素，受周圍環(huán)境和輸送介質(zhì)影響，易發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)引起銹蝕[1]。

1.1 外腐蝕

冀東油田地處渤海灣沿海地帶，土壤鹽堿度高、含水量大、較其他地區(qū)土壤腐蝕性強(qiáng)。埋地鋼質(zhì)管道的外壁腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕，在管外壁包覆防腐層是常使用的防腐方法，外表面纏繞聚乙烯膠帶或涂覆瀝青類、合成樹脂類防腐層等措施進(jìn)行保護(hù)，如常見的環(huán)氧粉末，3pe防腐，環(huán)氧樹脂，玻璃鋼等，外層防護(hù)技術(shù)成熟，相比較而言，管線發(fā)生外腐蝕的幾率要小于內(nèi)腐蝕。出現(xiàn)外腐蝕主要由以下幾方面因數(shù)：管道外防腐層長(zhǎng)時(shí)間處于腐蝕性土壤環(huán)境中發(fā)生老化破損；施工瑕疵帶來(lái)的聚乙烯膠帶搭接縫隙處理問(wèn)題；防腐保溫層局部破壞；閥門、管件節(jié)點(diǎn)補(bǔ)口補(bǔ)傷缺陷等；使得管道在使用過(guò)程中局部鋼質(zhì)層直接與土壤接觸，加速了管道外層局部腐蝕輻射性延展破壞。

1.2 內(nèi)腐蝕

管道內(nèi)腐蝕是目前油田集輸管網(wǎng)穿孔破壞的主要誘因。形成內(nèi)腐蝕的原因是多方面的：管道運(yùn)行的實(shí)際輸送量遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)輸送能力，含水原油在管道輸送中為層流狀態(tài)，在豎向低點(diǎn)積水處形成游離水，對(duì)管道底部形成電化學(xué)腐蝕；采用油氣水混合輸送時(shí)，輸送介質(zhì)含有H2S、CO2、溶解O2等成分，對(duì)管道形成酸性腐蝕；此外，當(dāng)管道內(nèi)壁存在覆蓋物及腐蝕產(chǎn)物膜，形成閉塞電池腐蝕。

2 檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用與成本分析

近年來(lái)，依托信息化管理技術(shù)對(duì)集輸管道進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)存在對(duì)于腐蝕點(diǎn)的定位精確度不夠，評(píng)價(jià)分析不足等問(wèn)題。為進(jìn)一步摸清管道腐蝕現(xiàn)狀、分析腐蝕成因，需要利用專業(yè)檢測(cè)設(shè)備運(yùn)用腐蝕檢測(cè)技術(shù)來(lái)全面了解管道的腐蝕狀況，選擇有效的修復(fù)治理技術(shù)來(lái)進(jìn)行管道腐蝕隱患治理工作。

2.1 外檢測(cè)

管道外檢測(cè)按外腐蝕直接檢測(cè)、PMDT無(wú)接觸磁應(yīng)力檢測(cè)、開挖驗(yàn)證檢測(cè)順序依次進(jìn)行。技術(shù)簡(jiǎn)單、快捷、不停產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)管道缺陷的早期診斷，滿足油區(qū)一般管道檢測(cè)要求，市場(chǎng)價(jià)格在12 000元/km左右。隨著該技術(shù)在油區(qū)的廣泛應(yīng)用，可實(shí)施此項(xiàng)技術(shù)的單位較多，受市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制影響，通過(guò)招投標(biāo)管道外檢測(cè)價(jià)格呈不斷下降趨勢(shì)。

2.2 內(nèi)檢測(cè)

內(nèi)檢測(cè)是利用智能幾何檢測(cè)器和漏磁檢測(cè)器在管道內(nèi)部，對(duì)管道管徑、管壁凹陷、金屬損失等進(jìn)行檢測(cè)的一種管道檢測(cè)技術(shù)。相比于外檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)更祥細(xì)、記錄缺陷位置更準(zhǔn)確，適用于油區(qū)重要油管線的檢測(cè)。檢測(cè)前一般需清管10次以上方能達(dá)到清潔度要求，智能幾何檢測(cè)器和漏磁檢測(cè)器一般檢測(cè)1至2次即可達(dá)到檢測(cè)要求，在進(jìn)行費(fèi)用控制時(shí)要結(jié)合管道實(shí)際，酌情調(diào)整此類費(fèi)用。現(xiàn)階段管道內(nèi)檢測(cè)費(fèi)用主要以市場(chǎng)需求為主導(dǎo)，國(guó)外管道檢測(cè)費(fèi)用50 km以內(nèi)大約為130萬(wàn)元/次，國(guó)內(nèi)為80萬(wàn)元/次。隨著國(guó)內(nèi)內(nèi)檢測(cè)設(shè)備和技術(shù)的精進(jìn)，更多的內(nèi)檢測(cè)企業(yè)參與投標(biāo)競(jìng)爭(zhēng)，打破價(jià)格壟斷，管道內(nèi)檢測(cè)費(fèi)用不斷降低，趨于合理水平。

3 治理技術(shù)應(yīng)用與成本分析

依據(jù)管道腐蝕程度、腐蝕類型，綜合考慮油田生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)需求、所屬地理環(huán)境影響等諸多因數(shù)，主要從開挖置換和非開挖治理兩種方式開展管道隱患治理技術(shù)設(shè)計(jì)和施工，不同方式下因施工設(shè)備、材料選擇差異，治理成本也存在較大不同。

3.1 開挖置換

開挖置換的治理方式主要是采用新管道替換已腐蝕破壞的舊管道，經(jīng)檢測(cè)并開挖驗(yàn)證確定屬于外腐蝕破壞的管道或者已穿孔破壞的管道需用此種方式進(jìn)行治理。開挖置換的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)在于新管道材質(zhì)的選型工作，為了防止新置換的管道再次出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，管道的性能選擇以抗腐蝕性為主。常用的新型抗腐蝕管道有內(nèi)涂層無(wú)縫保溫鋼管、聚乙烯管柔性保溫管、不銹鋼保溫管等，施工期間的管線連頭、焊接工藝、輔助材料存在較大差異，施工費(fèi)用和全壽命周期價(jià)值成本也存在較大不同，就此三種類型管線常用規(guī)格進(jìn)行特性和價(jià)格分析。常用抗腐蝕管道估算價(jià)格分析示例見表1。

此類管線施工的關(guān)鍵點(diǎn)在于管線連接處管件的抗腐蝕性能的保障。上述三類管線連接處管件均選用不銹鋼管件，確保管件具有良好的抗腐蝕性，不銹鋼管件的主材費(fèi)和安裝費(fèi)約為普通鋼質(zhì)管件的6～10倍。除開管件價(jià)格影響進(jìn)行分析，三種管線中不銹鋼保溫管雖然具有優(yōu)越的抗腐蝕性能，但是不銹鋼管線的市場(chǎng)價(jià)格較高約為25 000～30 000元/t，流體用無(wú)縫鋼管約為4 300～5 000元/t，不銹鋼管線的材料價(jià)格約為無(wú)縫鋼管的5～7倍，整體管線的造價(jià)高，經(jīng)濟(jì)效益低，不具有大面積推廣應(yīng)用價(jià)值。內(nèi)涂層無(wú)縫保溫管與聚乙烯柔性保溫管相比較而言，內(nèi)涂層無(wú)縫保溫管因受鋼材性能的限制，單根敷設(shè)長(zhǎng)度在10 m左右，管線在施工過(guò)程中連接點(diǎn)多，不銹鋼管件的使用量大，較聚乙烯柔性保溫管的成本偏高，整體價(jià)格在三種管線中處于中等。聚乙烯柔性保溫管具有優(yōu)越的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，管線可長(zhǎng)距離敷設(shè)，連接處少，有效節(jié)約了不銹鋼管件費(fèi)用，在長(zhǎng)距離輸送管線中能有效降低工程成本，但是若其使用地點(diǎn)在油氣處理的站場(chǎng)內(nèi)，管線連接處增多，不銹鋼管件的使用量大，成本會(huì)有較大比例上漲。

表1 常用抗腐蝕管道估算價(jià)格分析示例

3.2 非開挖治理

對(duì)于油氣生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)限制，僅能短時(shí)間停產(chǎn)的隱患管線；環(huán)境敏感、工農(nóng)關(guān)系復(fù)雜且不能進(jìn)行大規(guī)模土石方開挖區(qū)域；以及開挖治理需要投入高昂施工組織措施費(fèi)的河道、湖泊、鐵路等復(fù)雜地段；應(yīng)優(yōu)先選用非開挖的管道腐蝕隱患修復(fù)技術(shù)。

3.2.1 旋轉(zhuǎn)氣流法修復(fù)技術(shù)

通過(guò)清除管道內(nèi)壁銹垢的同時(shí)對(duì)管道內(nèi)壁涂層防腐，一次性將老舊金屬管道修復(fù)再造成復(fù)合管，恢復(fù)管道流量和使用功能，具有較好的除垢效果和安全環(huán)保性。主要采取現(xiàn)場(chǎng)寫實(shí)施工數(shù)據(jù)、工料機(jī)組價(jià)測(cè)算以及參考其他地區(qū)相似項(xiàng)目合同價(jià)格的方法進(jìn)行價(jià)格審核，采集的數(shù)據(jù)具有明確的項(xiàng)目針對(duì)性，施工價(jià)格還需要在實(shí)踐中進(jìn)一步分析完善其合理性。旋轉(zhuǎn)氣流法修復(fù)管道技術(shù)估算價(jià)格分析示例見表2。

表2 旋轉(zhuǎn)氣流法修復(fù)管道技術(shù)估算價(jià)格分析示例

3.2.2 等徑壓縮法內(nèi)襯HDPE管修復(fù)技術(shù)

使用一種外徑與原管道內(nèi)徑相同的改性HDPE管，經(jīng)多級(jí)等徑壓縮，暫時(shí)減小改性HDPE管的外徑，經(jīng)牽引機(jī)將HDPE管拉入清洗除垢的主管道內(nèi)，起到防腐和提高原管道承壓能力、全面修復(fù)原管道的作用。價(jià)格控制可參考非開挖技術(shù)委員會(huì)頒布的《管道更新施工定額》，使用時(shí)需要結(jié)合具體工程實(shí)際進(jìn)行人材機(jī)工料調(diào)整來(lái)確定實(shí)際價(jià)格。價(jià)格控制的關(guān)鍵點(diǎn)在于管道清洗除垢和HDPE內(nèi)襯管材價(jià)格控制，HDPE內(nèi)襯管材價(jià)格國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口差距約為6～10倍左右，材料選型對(duì)成本的影響較大。等徑壓縮法內(nèi)襯HDPE管修復(fù)技術(shù)估算價(jià)格分析示例見表3。

3.2.3 HCC纖維增強(qiáng)復(fù)合防腐內(nèi)襯集成技術(shù)

HCC采用的是改性環(huán)氧樹脂為基體、纖維為增強(qiáng)體的雙組份材料，以壓縮空氣推動(dòng)擠涂器、涂料、封堵器在管道內(nèi)運(yùn)動(dòng)，完成內(nèi)壁涂覆施工，對(duì)于DN400以下的中小口徑輸油、氣、水管線，具有很好的實(shí)用性能。以市場(chǎng)報(bào)價(jià)、同類型項(xiàng)目歷史合同價(jià)格、工料機(jī)測(cè)算組價(jià)為價(jià)格審核依據(jù)，在成本控制時(shí)要注意熱洗除垢、噴砂除銹、施工段機(jī)械組織及材料消耗等重點(diǎn)分項(xiàng)費(fèi)用對(duì)于成本的影響，需做好施工技術(shù)和組織措施方案的嚴(yán)格審查，確保費(fèi)用的經(jīng)濟(jì)合理性。舊管線應(yīng)用HCC技術(shù)估算價(jià)格分析示例見表4。

表3 等徑壓縮法內(nèi)襯HDPE管修復(fù)技術(shù)估算價(jià)格分析示例

表4 舊管線應(yīng)用HCC技術(shù)估算價(jià)格分析示例

因其成本較其他兩種修復(fù)技術(shù)低廉，HCC技術(shù)在新管線建設(shè)工程中也得到了有效利用，單米價(jià)格約為舊管線修復(fù)的75%左右。與新建管線中常用的內(nèi)涂層無(wú)縫鋼管相比較，HCC技術(shù)可在管線連接處，直接對(duì)普通鋼質(zhì)管件進(jìn)行防腐，替代不銹鋼管件的使用；綜合不銹鋼管件影響進(jìn)行涂層價(jià)格對(duì)比，二者價(jià)格相差不大，由于HCC屬于專利技術(shù)，可選施工企業(yè)范圍較小，價(jià)格較穩(wěn)定；內(nèi)涂層無(wú)縫鋼管制作技術(shù)成熟，可選制作加工企業(yè)較多，市場(chǎng)價(jià)格具有競(jìng)爭(zhēng)性，通過(guò)招標(biāo)工作成本可進(jìn)一步得到控制[2]。新管線應(yīng)用HCC與內(nèi)涂層技術(shù)估算價(jià)格對(duì)比分析示例見表5。

表5 新管線應(yīng)用HCC與內(nèi)涂層技術(shù)估算價(jià)格對(duì)比分析示例

4 結(jié)語(yǔ)

在油氣集輸管道的日常運(yùn)維工作中，應(yīng)注意根據(jù)管線實(shí)際情況，正確使用內(nèi)、外檢測(cè)技術(shù)，對(duì)管道腐蝕、破損、凹痕、裂縫、擦傷和起皺狀況進(jìn)行全面性了解，選用最優(yōu)的腐蝕隱患前期預(yù)防和修復(fù)治理技術(shù)，控制好技術(shù)應(yīng)用成本。目前油田使用的油氣集輸管道的腐蝕檢測(cè)和修復(fù)治理技術(shù)還屬于新技術(shù)、新材料工藝范疇，價(jià)格處于行業(yè)壟斷態(tài)勢(shì)，在計(jì)算價(jià)格時(shí)還存在“無(wú)據(jù)可依”的現(xiàn)象，需要不斷通過(guò)項(xiàng)目實(shí)例和調(diào)查研究進(jìn)行工程數(shù)據(jù)的積累和價(jià)格的統(tǒng)計(jì)分析，采取定額指導(dǎo)和市場(chǎng)調(diào)控相結(jié)合的計(jì)價(jià)方式，科學(xué)合理管控管道修復(fù)治理項(xiàng)目成本支出。