油氣儲運(yùn)長輸管線安裝缺陷與事故處理分析

摘要：隨著我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，人類日常生活對于化石能源的依賴越來越高，對石油資源的需求量也隨著生活水平的提高不斷提升，我國不斷加大對石油資源的開發(fā)，以滿足我國發(fā)展對資源的需求。為提升油氣資源運(yùn)輸效率，現(xiàn)階段我國主要采取長輸管道形式進(jìn)行運(yùn)輸，管道安裝質(zhì)量對其運(yùn)行可靠性具有直接影響。基于此情況，本文將著重研究我國油氣儲運(yùn)長輸管線安全性相關(guān)問題，探討保證長運(yùn)輸管線安全運(yùn)行的必要性，并以西部某個油田原油外輸管線維護(hù)施工為例，對不停輸帶壓封堵技術(shù)應(yīng)用方式進(jìn)行研究，希望對油田工作人員進(jìn)行管線安裝及事故處理提供參考意見。

關(guān)鍵詞：油氣儲運(yùn);長輸管線;不停輸帶壓封堵技術(shù)

中圖分類號：TE973

引言：近年來，在我國我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人民生活水平的不斷提高的背景影響下，對油氣資源等需求量不斷上漲，又因?yàn)槲覈蜌馓镏饕植荚谖鞑俊⒈辈?，并且與我國西部、北部相鄰的國家為世界主要油氣出口國家，導(dǎo)致，國際必須實(shí)施西氣東輸戰(zhàn)略，為提升戰(zhàn)略有效性，油氣儲運(yùn)長輸管線形式的重要意義不斷顯現(xiàn)，但是在施工過程中，管道安裝尚存在較多缺陷，在實(shí)際運(yùn)行過程中極易導(dǎo)致油氣泄露等事故發(fā)生?，F(xiàn)階段，我國主要采取不停輸帶壓封堵技術(shù)對運(yùn)輸管線進(jìn)行維護(hù)與搶修，在此背景下，加強(qiáng)對相關(guān)技術(shù)的研究力度，提升該技術(shù)應(yīng)用有效性已經(jīng)成為油田工作人員重點(diǎn)工作內(nèi)容。

1.保證長輸管線運(yùn)行可靠性的意義

當(dāng)前階段，國家社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展及民眾日常工作生活過程中對天然氣、石油資源的依賴性越來越高。但是從現(xiàn)階段實(shí)際發(fā)展情況來看，國家東西部化石燃料分布不均勻，經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的東部地區(qū)對化石燃料資源需求量較大，而資源儲量較少，而西部地區(qū)雖然儲量豐富，但是受東西跨度較大影響，油氣資源運(yùn)輸較為困難，也使得東部地區(qū)發(fā)展所需油氣資源還需要依靠進(jìn)口。為擺脫這種困境，國家不斷加大投入力度，促進(jìn)東西油氣運(yùn)輸工程建設(shè)。同時，國家相關(guān)政治綱領(lǐng)已提出合理規(guī)劃和建設(shè)能源儲備設(shè)施，加強(qiáng)對油氣資源的儲備和調(diào)節(jié)能力，進(jìn)而完善國家能源安全的建設(shè)要求。為推動我國東北地區(qū)、西部地區(qū)及海上油氣資源運(yùn)輸戰(zhàn)略落實(shí)，切實(shí)促進(jìn)我國油氣資源供應(yīng)格局協(xié)調(diào)發(fā)展，油氣儲運(yùn)長線運(yùn)輸管道工程建設(shè)重要性將不斷提升^[1]。

考慮到天然氣、石油資源具備易燃易爆的特點(diǎn)，一旦油氣資源發(fā)生泄漏，在遭遇明火的情況下，極易導(dǎo)致嚴(yán)重的火災(zāi)事故或爆炸事故，因此，我國在實(shí)際發(fā)展過程中將油氣資源歸屬到重點(diǎn)監(jiān)管化學(xué)危險品。根據(jù)我國相關(guān)法規(guī)對火災(zāi)危險性分類標(biāo)準(zhǔn)，石油資源中的原油與成品油劃分為三類，天然氣或分被為甲B類物質(zhì)。由于原油與成品油都具備揮發(fā)性，屬于可燃與易燃性物質(zhì)，而天然氣在泄露后會快速擴(kuò)散到較大區(qū)域范圍內(nèi)，一旦濃度超標(biāo)，并且在擴(kuò)散過程中遭遇引燃物，便會導(dǎo)致重大安全事故發(fā)生。此外，油氣資源在密閉的管道內(nèi)燃燒還會引發(fā)大爆炸，對周邊群眾與工作人員生命安全造成嚴(yán)重威脅。

此外，考慮到油性物質(zhì)在揮發(fā)后毒性較大，同時在油性物質(zhì)熱膨脹特性影響下，一旦出現(xiàn)油氣儲運(yùn)長輸管線因安裝失誤引發(fā)大量油氣泄漏，可能對周圍人群身體健康造成危害，泄露油氣會刺激人類呼吸系統(tǒng)，導(dǎo)致人產(chǎn)生中毒或者窒息，嚴(yán)重危及國民的生命安全^[2]。油氣資源儲運(yùn)長線運(yùn)輸管道安裝質(zhì)量的重要性可見一斑，因此，我國在擴(kuò)大油氣儲運(yùn)規(guī)模，調(diào)配油氣資源的同時，更要重視對油氣長線儲運(yùn)設(shè)施安裝質(zhì)量的把控，防止重大安全事故發(fā)生，從而保證國民生命財產(chǎn)不受損害，自然環(huán)境不受污染。

2.油氣儲運(yùn)長輸管線安裝缺陷及處理技術(shù)

當(dāng)前階段，我國油氣長運(yùn)輸管線安裝缺陷主要集中在焊接工程管理不到位及管線材質(zhì)不過關(guān)等方面。由于施工現(xiàn)場相對復(fù)雜，且施工單位在實(shí)際工作過程中對管理焊接設(shè)備管理體系方面重視程度較低，導(dǎo)致施工人員在工作中對設(shè)備養(yǎng)護(hù)與管理重要性的認(rèn)識不足，進(jìn)而導(dǎo)致施工過程中焊接設(shè)備故障概率較高，在工期緊迫等現(xiàn)實(shí)情況的影響下，存在施工作業(yè)人員使用問題設(shè)備進(jìn)行焊接作業(yè)的情況，大幅降低油氣長輸管線安裝工作的可靠性。同時，施工單位焊接人員專業(yè)素質(zhì)水平參差不齊也是導(dǎo)致管道安裝缺陷問題出現(xiàn)的主要原因，部分人員擁有專業(yè)資格，還有一部分工作人員未接受過科學(xué)系統(tǒng)的專業(yè)技能測試，也不具備專業(yè)焊接證書，這就導(dǎo)致管道各部分焊接質(zhì)量存在明顯差異，影響管道運(yùn)行可靠性。由于油氣儲運(yùn)長運(yùn)輸管線需要埋設(shè)在地下，這就使得實(shí)際條件對管道材料防腐及其他性能要求極高，但是我國部分建設(shè)單位為降低施工成本，在建材選擇方面未能按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇，導(dǎo)致管道可能無法承受地下惡劣環(huán)境，進(jìn)而出現(xiàn)泄露事故。我國就曾出現(xiàn)過相關(guān)案例，某油氣管道因建材質(zhì)量不滿足工程設(shè)計要求出現(xiàn)油氣穿孔泄露。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，本次油氣泄露導(dǎo)致5噸原油外泄，油氣管道停輸超過24小時，泄漏原油對周邊地區(qū)造成嚴(yán)重危害，自然環(huán)境嚴(yán)重污染，例如周邊3100平方米的魚塘受災(zāi)，大量魚苗死亡。目前我國除加強(qiáng)對焊接工程管理力度、提升管道建材質(zhì)量管理工作質(zhì)量等預(yù)防性措施外，對油氣長輸管線維修技術(shù)的研究投入也相對較高。當(dāng)前比較常見的事故處理技術(shù)主要包括不停輸帶壓封堵技術(shù)、焊接修復(fù)技術(shù)等。下文將以某油田原油外輸管線搶修施工為例對不停輸帶壓封堵技術(shù)原理及應(yīng)用方式進(jìn)行分析。

2.1不停輸帶壓封堵維修技術(shù)原理

不停輸帶壓封堵技術(shù)主要的工作原理是在役油氣管線堵塞、損壞或需要加裝支管時，在長輸管線正常壓力輸油的狀態(tài)下，維修人員以冷切割的方式加工出不等徑孔，為工作管線架設(shè)旁通管線，并從管道封堵孔口處將專門制作的折疊封堵頭插入到原管道內(nèi)，阻滯原先管路內(nèi)的油氣流動，從而將準(zhǔn)備改造的中間管路從原管線中隔離出來，進(jìn)行原管線的疏通、修補(bǔ)、改造工作[3]。改造管道作業(yè)完成以后，移除旁通管線，恢復(fù)原管道的正常輸送。施工涉及的主要技術(shù)原理如圖1所示。該技術(shù)優(yōu)勢在于適用性較廣、施工限制條件較少、施工周期短、安全性較高，被廣泛應(yīng)用于塔里木油田、長慶油田、勝利油田等多個油田。

2.2施工實(shí)例分析

某油田油氣外輸管道因長期腐蝕出現(xiàn)泄露情況，技術(shù)人員在對泄露點(diǎn)進(jìn)行分析研究后決定采用不停輸帶壓封堵維修技術(shù)。

2.2.1管道帶壓焊接壓力核算

技術(shù)人員在應(yīng)帶壓封堵技術(shù)過程中需要首先計算焊接壓力狀態(tài)，確保焊接過程中不會出現(xiàn)的安全事故。管道焊接壓力計算公式為：

其中P表示壓力;表示最小屈服極限;T表示管道壁實(shí)際厚度;C表示作業(yè)引發(fā)的壁厚修正值;D表示管道外徑;F表示焊接安全系數(shù)。

2.2.2搶修步驟

在經(jīng)過焊接壓力計算公式核算出合理壓力后，搶修人員首先對開孔位置狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)，確保其滿足作業(yè)需求。隨后搶修人員對管道腐蝕層進(jìn)行剝除處理，同時對管道表面油污及剩余油漆進(jìn)行清除。搶修人員在作業(yè)過程中按照相關(guān)施工規(guī)范對管壁厚度及開孔誤差值等數(shù)據(jù)進(jìn)行測量與計算，開孔封堵部分管道圓度誤差應(yīng)在管外徑1%以下。

在完成相關(guān)準(zhǔn)備工作后，搶修人員開支開孔作業(yè)。本次工程管道開孔作業(yè)主要采用電動式鉆機(jī)進(jìn)行，施工過程中應(yīng)注意以下三點(diǎn)：第一，開孔作業(yè)前應(yīng)對相應(yīng)關(guān)鍵、閥門、開孔機(jī)等進(jìn)行整體試壓，試驗(yàn)壓力應(yīng)注意根據(jù)管道運(yùn)行壓力相符，同時詳細(xì)填寫開孔作業(yè)檢查表;第二，開平衡孔;第三，注意施工順序，工作人員應(yīng)注意遵循先旁通孔、后封堵孔原則進(jìn)行施工。

隨后，搶修人員對相應(yīng)管道進(jìn)行封堵作業(yè)。搶修人員首先將封堵器與封堵頭進(jìn)行組裝，并對皮腕質(zhì)量進(jìn)行檢查，確保施工過程中不會因皮腕質(zhì)量引起安全事故，在完成相關(guān)工作流程后，油田工作人員將待廢棄管道內(nèi)油壓下調(diào)至0.5MPa以下，并對其進(jìn)行10分鐘以上觀察，確保待廢棄管道內(nèi)部油壓不再上升且密封部分未出現(xiàn)泄露，則進(jìn)行下一階段施工。

搶修人員首先在平衡孔處利用油泵將管道內(nèi)殘余原油抽出，并將手動割刀安裝至管道上，隨后對相應(yīng)管道進(jìn)行冷切割處理。在進(jìn)行斷管作業(yè)過程中，搶修人員不斷使用冷卻劑確保刀片不過熱，以避免產(chǎn)生安全事故。

在完成抽油、斷管作業(yè)流程后，搶修人員準(zhǔn)備進(jìn)行焊接新管道作業(yè)。在實(shí)際焊接前，搶修人員首先對可燃?xì)怏w濃度進(jìn)行檢測，在檢測合格后實(shí)施修口打磨，并通過一個彎頭進(jìn)行組對，搶修人員在實(shí)際焊接過程中，發(fā)現(xiàn)有輕微泄漏情況，因此在2in（1in=25.4mm）平衡孔處做引流處理。在焊接工序完成后，搶修人員對焊接部分進(jìn)行超聲波探傷及 X射線探傷，并得出焊接效果良好的結(jié)論。

隨后，搶修人員對封堵裝置進(jìn)行拆除，并在相應(yīng)位置暗轉(zhuǎn)封堵三通及塞柄盲板。完成全部工作后，搶修人員重新對新焊接管道進(jìn)行防腐處理。首先采用Sa2.5級標(biāo)準(zhǔn)對管道外壁進(jìn)行噴砂除銹，隨后采用一道環(huán)氧煤瀝青底漆及三道面漆加強(qiáng)管道防腐層，并在保溫層及防水層外分別設(shè)置50 mm 厚微孔硅酸鈣管殼及油氈，并采用壓敏膠帶封口，切實(shí)提升管道仿佛性能。

2.2.3封堵效果

該油田在應(yīng)用帶壓封堵技術(shù)對問題管道進(jìn)行搶修后，原油泄露事故得到及時有效解決，12小時內(nèi)泄露點(diǎn)即得到有效封堵，事故處理效率遠(yuǎn)超于傳統(tǒng)泄壓放空施工模式。且?guī)悍舛录夹g(shù)施工安全性與經(jīng)濟(jì)效益極高，相較于傳統(tǒng)施工技術(shù)，帶壓封堵技術(shù)施工將管道內(nèi)原油與明火相隔離，施工過程中不具備引發(fā)火災(zāi)、爆炸等事故的條件，且成本節(jié)約達(dá)到10余萬元。

總結(jié)：油氣儲運(yùn)長運(yùn)輸管線安裝質(zhì)量對我國發(fā)展所需資源供給具有直接影響，現(xiàn)階段，因焊接及管道材料缺陷導(dǎo)致的油氣資源泄露問題是影響管道運(yùn)行可靠性的主要原因。因此，管理部門在實(shí)際工作過程中除加強(qiáng)預(yù)防性工作以外，還應(yīng)注意根據(jù)石油運(yùn)輸管線維修、改造等工作需求對封堵工藝及設(shè)備等進(jìn)行開發(fā)，切實(shí)提升不停輸帶壓封堵技術(shù)應(yīng)用有效性，為提升油氣長運(yùn)輸管線運(yùn)行可靠性提供有力保障。

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作者簡介：史安敏（1984-）女，甘肅平?jīng)鋈耍瑵h族，工程師，本科學(xué)歷，土木工程專業(yè)，主要從事工程施工合同管理、工程投標(biāo)管理、工程項目管理工作。