輸油管道清管作業(yè)標準化管理與探討

鄒航宇（大慶油田有限公司技術監(jiān)督中心）

1 概述

蘇嵯輸油管道主要承擔呼倫貝爾原油外輸任務，全長近90km，沿線設置多座截斷閥室和一座加溫加壓站，根據(jù)各站屬性設置了收發(fā)球裝置。管道采用加壓加熱輸送的方式運行，設計壓力6.3MPa，設計管徑為φ219×5.6mm，設計輸量為100×104t/a。近年來，由于塔木察格油田原油進入蘇131作業(yè)區(qū)卸油點，混合進入蘇嵯輸油管道進行輸送，導致管道介質結蠟點和介質凝點升高[1-2]，管道在外輸泵輸出功率恒定狀態(tài)下長期運行，外輸量持續(xù)降低和外輸泵出口壓力持續(xù)升高，使運行成本明顯增加[3]。

同時，蘇嵯輸油管道所處地域氣候條件惡劣，每年9月中旬至次年4月末，多降雪大風天氣，凍土層達2.19m，一旦發(fā)生管線穿孔或管線泄漏，惡劣環(huán)境將會成為應急搶修的最大阻礙。蘇嵯管線作為呼倫貝爾油田和塔木察格油田唯一的外輸出口，管道溫場的建立是確保原油平穩(wěn)外輸?shù)闹攸c工作[4]。因此，發(fā)送清管器，可以有效減少管道內(nèi)壁的結蠟層、提高管道介質流速并減少溫降[5]。

2 通球原理

通球的基本結構包含固定部分和走行部分。固定部分為管道兩端安裝的收發(fā)球筒本體、通球指示儀、壓力管道、泄壓安全閥等；走行部分為清管器，也稱為走球。

清管器外徑比管道內(nèi)徑稍大1.025～1.050倍[6]，把清管器放入發(fā)球筒，關閉快開盲板后，從清管器后端注入液體原油，當清管器后端液體原油壓力大于前端壓力時，清管器延管道運行，當觸發(fā)發(fā)球指示儀時，發(fā)球指示儀動作并自動記錄清管器出站時間，清管器在壓力的作用下持續(xù)延管道運動，直至進入下段泵站收球筒，當觸發(fā)收球指示儀時，收球指示儀自動記錄清管器進站時間，最后由專業(yè)人員取出清管器清理收球筒內(nèi)雜質和附著在清管器上的雜質。

3 實施標準化清管作業(yè)目的

蘇嵯管道運行中由于輸送介質溫度輸量的變化和結蠟的出現(xiàn)，在輸油泵輸出功率恒定狀態(tài)下，輸油泵出口壓力持續(xù)升高和外輸量持續(xù)降低。為保證外輸量恒定，只能提高輸油泵功率，造成大量能源浪費。

現(xiàn)階段，各站段只能根據(jù)壓力、排量及溫度的變化頻繁進行通球作業(yè)，減少管道內(nèi)壁的結蠟層和附著物。采用標準化通球作業(yè)，可以通過總結各站段運行規(guī)律、結蠟規(guī)律、輸油泵運行效率等各項參數(shù)對比分析，制定管道經(jīng)濟清管周期[7]，減少管道清管作業(yè)的次數(shù)，降低管道運行風險，實現(xiàn)管道經(jīng)濟平穩(wěn)運行。

4 清管作業(yè)風險識別和消減

4.1 風險識別

1）清管器外徑過大時，清管器前、后端管道壓力差產(chǎn)生變化，清管器走球速度減慢，造成清管器卡阻[8]，最終導致輸油管線穿孔原油泄漏，甚至造成全線停輸。清管器外徑過小，導致清管作業(yè)未達到預期效果，造成人財物的浪費。

2）清管器信號發(fā)射器及手持電子定位接收器等電池電量不足，會導致發(fā)射和接受信號衰減，致使發(fā)生未及時發(fā)現(xiàn)走球通過監(jiān)測點的人為丟球事件。

3）輸油溫度較低時，會影響走球運行，使走球速度不均衡，不能按計劃速度走球，致使清管器未按時到達預定位置。

4.2 風險消減

1）清管器過盈量按清管器外徑比管道內(nèi)徑稍大1.025～1.050倍進行選擇使用。

2）按照清管器信號發(fā)射器及手持電子定位接收器說明書標注電池型號采購合格配套電池，使用電池與備用電池比要達到1∶1，并測試電池電量，手持電子定位接收器跟蹤監(jiān)測組每組使用1臺、備用1臺。

3）走球速度控制在0.9～1.0m/s，油溫控制在管道設計溫度65～69℃或末端進站油溫高于凝點溫度3～5℃。

5 長輸管道清管作業(yè)標準化管理程序

目前清管器根據(jù)功能大致分為4類：清掃型清管器、隔離型清管器、檢測型清管器和管道維護型清管器。按皮碗幾何形狀分為兩類：直板型皮碗、蝶型皮碗。按用途可分為3類：刷式機械清管器、測徑機械清管器、磁力機械清管器。文中長輸管道常用清管器為清掃型清管器和檢測清管器。

5.1 清管作業(yè)前準備工作

1）根據(jù)長輸管道清管作業(yè)標準化管理程序（圖1），編制清管作業(yè)方案，進行標準化作業(yè)。方案包含作業(yè)概述、通球作業(yè)程序、組織分工、運行保障、事故預想及應急處置預案[9-10]、跟蹤監(jiān)測、管道狀況數(shù)據(jù)分析、清管器選型完好度檢查、作業(yè)操作人員預演培訓、各職能人員聯(lián)系通訊錄、通球前后48h天氣狀況、管道運行輸量、走球速度和預計走球時間及最大允許安全停輸時間、風險識別及消減措施等多項內(nèi)容。

圖1 長輸管道清管作業(yè)標準化管理程序

2）方案確定后，在作業(yè)前3～5天提高介質輸送溫度和輸量進行沖管作業(yè)，降低管道內(nèi)壁附著雜質和部分結蠟層，降低卡球風險。

3）檢查管道壓力變化、檢查泄壓閥、預演清管作業(yè)流程切換、檢查收發(fā)球筒、檢查相關操作閥門、檢查收發(fā)球指示儀等，確保設備設施完好。

4）設應急處置專責人員，進行應急處置預案桌面推演、檢查應急處置設備設施，確保應急處置快速準確。

5.2 發(fā)球作業(yè)

依據(jù)清管作業(yè)方案，由運行調度統(tǒng)一管理平臺下達指令。由清管作業(yè)發(fā)球專責人員按發(fā)球操作程序進行發(fā)球作業(yè)；運行值守專責人員負責記錄發(fā)球前后運行參數(shù)（壓力、溫度、輸量）和清管器出站時間，并隨時匯報給運行調度統(tǒng)一管理平臺；跟蹤監(jiān)控專責人員使用移動電子通球指示儀按清管作業(yè)方案定點等候，待球通過后，逐點進行跟蹤監(jiān)測并記錄和上報管理平臺清管器通過時間和位置；數(shù)據(jù)分析專責人員依據(jù)統(tǒng)一管理平臺各種運行數(shù)據(jù)，及時調整運行參數(shù)和跟蹤監(jiān)控點。

5.3 收球作業(yè)

依據(jù)清管作業(yè)方案，清管器距離站前5km或到達最后一個監(jiān)測點時，收球作業(yè)專責人員到崗待命做收球準備，當清管器進入收球筒觸發(fā)收球指示儀時，收球指示儀自動記錄清管器進站時間，按收球作業(yè)程序操作步驟取出清管器并清理收球筒內(nèi)雜質和附著在清管器上的雜質，取出清管器內(nèi)電池，將清管器回收備用，匯報運行調度統(tǒng)一管理平臺，清管作業(yè)完成。收球作業(yè)完成后，歸納總結并進行安全經(jīng)驗分享。

6 標準化清管作業(yè)前后運行效果分析

對比清管作業(yè)前后運行參數(shù)，在外輸量恒定狀況下，外輸泵變頻器頻率由34Hz降至31Hz，電動機轉數(shù)降低180r/s，運行電流降低23A，電動機溫度降低8℃，進出站壓力變化顯著，管道內(nèi)介質流動阻力下降明顯，日耗電降低468kWh，按計劃清管作業(yè)周期間隔計算，年節(jié)約電能70200kWh，管道溫場穩(wěn)定，每年節(jié)約加熱爐燃料油消耗42t，節(jié)約資金25萬元，前后運行參數(shù)對比見表1。

表1 前后運行參數(shù)對比

7 結論

通過長輸管道標準化清管作業(yè)，生產(chǎn)管理效率顯著提高，截止目前，蘇嵯管道累計平穩(wěn)運行3950天，未發(fā)生輸油管道大面積泄漏事故，標準化清管作業(yè)后，外輸泵變頻器頻率、電動機轉數(shù)、運行電流電動機溫度、管道內(nèi)介質流動阻力等運行參數(shù)明顯降低，日耗電、加熱爐燃料油消耗等損耗顯著減少。標準化清管作業(yè)后節(jié)約資金25萬元。實施長輸管道標準化清管作業(yè)，具有良好的經(jīng)濟性和實用性[11]。