淺談流動(dòng)性沙漠油氣集輸管道保護(hù)措施

李凱，熊竹順，李雷，閆逸超

中國(guó)石油塔里木油田分公司(新疆庫(kù)爾勒841000)

淺談流動(dòng)性沙漠油氣集輸管道保護(hù)措施

李凱，熊竹順，李雷，閆逸超

中國(guó)石油塔里木油田分公司(新疆庫(kù)爾勒841000)

地處于塔克拉瑪干沙漠腹地的西部某油田由于地處沙漠地區(qū)，常年風(fēng)沙天氣，各類(lèi)油田集輸管道在運(yùn)行過(guò)程中，出現(xiàn)了裸露、移位、穹起、扭曲、剪切等多種情形，直接威脅集輸管道的安全運(yùn)行。為了避免這些問(wèn)題的出現(xiàn)，從管線(xiàn)全生命周期來(lái)進(jìn)行管理，通過(guò)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、維護(hù)等幾方面對(duì)流動(dòng)性沙漠地區(qū)的管道運(yùn)行提出一些保護(hù)措施，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐應(yīng)用表明，這些措施切實(shí)可行，可為以后的壓力管道管理提供借鑒。

流動(dòng)性沙漠;油氣集輸管道;保護(hù)措施

地處于塔克拉瑪干沙漠中部的西部某油田，屬于干旱沙漠地區(qū)，氣候特點(diǎn)為溫暖帶大陸性干燥氣候，冬季寒冷，夏季酷熱。干旱少雨，光照充足，流動(dòng)沙丘占80%以上，由于整個(gè)沙漠受西北和南北兩個(gè)盛行風(fēng)向的交叉影響，風(fēng)沙活動(dòng)十分頻繁而劇烈，全年有1/3是風(fēng)沙日，而且常發(fā)生大風(fēng)或沙暴，大風(fēng)風(fēng)速達(dá)300m/s，沙丘年推移速度20～30m，據(jù)測(cè)算低矮的沙丘每年可移動(dòng)約20m［1］。

油田各類(lèi)油氣水管線(xiàn)有375km，處于沙漠地區(qū)，管線(xiàn)鋪設(shè)掩埋物為細(xì)沙，管道長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行之后，由于風(fēng)沙影響，沙丘推移，使得集輸管線(xiàn)出現(xiàn)了裸露、移位、穹起、扭曲、剪切等情況，極大地影響了油田的安全生產(chǎn)。

經(jīng)過(guò)近幾年對(duì)沙漠認(rèn)識(shí)的加深以及現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)的增加，提出從設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、后期管理等幾方面采取措施來(lái)防止管線(xiàn)出現(xiàn)類(lèi)似情況，以保證管線(xiàn)的安全生產(chǎn)。

1 設(shè)計(jì)措施

1.1 管道材質(zhì)的選用

1)非金屬管線(xiàn)抗剪切力差，對(duì)于平緩、15km以?xún)?nèi)短距離的管道采用玻璃鋼管線(xiàn)、鋼骨架復(fù)合管、柔性復(fù)合管。

2)對(duì)于長(zhǎng)距離、沙丘起伏較大的管線(xiàn)，采用金屬材質(zhì)或柔性復(fù)合管。

3)靠近公路，便于維護(hù)維修施工，優(yōu)先選用柔性復(fù)合管，遠(yuǎn)離公路，不便于車(chē)輛進(jìn)出，選用金屬材質(zhì)20#無(wú)縫鋼管+內(nèi)防腐施工工藝。

4)介質(zhì)溫度＜65℃，優(yōu)先選用柔性復(fù)合管，溫度≥65℃選用金屬材質(zhì)20#無(wú)縫鋼管+內(nèi)防腐施工工藝。

5)公路兩旁、生活區(qū)周?chē)邢趟疂补嗑G化帶，靠近綠化帶較近地方采用非金屬抗腐蝕材質(zhì)。

1.2 管線(xiàn)走向的選擇

1)管道走向應(yīng)盡量避開(kāi)沙丘落差大于6m的鋪設(shè)。

2)盡量沿公路敷設(shè)管道，最好在避風(fēng)坡一側(cè)，以減少流動(dòng)沙丘的影響。

3)管道的水平及豎向轉(zhuǎn)彎，根據(jù)具體情況分別采用彈性敷設(shè)、冷彎彎管和熱煨彎頭來(lái)處理。在地形允許的情況下，優(yōu)先采用彈性敷設(shè)方式。

4)在管道平面與縱向發(fā)生變化且無(wú)條件彈性敷設(shè)時(shí)，采用冷彎彎管，必要時(shí)采用熱煨彎頭。

1.3 管道標(biāo)志的設(shè)計(jì)

1)管線(xiàn)標(biāo)志樁、轉(zhuǎn)角樁設(shè)計(jì)由原來(lái)的填埋式改為管卡式，避免長(zhǎng)時(shí)間風(fēng)沙將標(biāo)志樁、轉(zhuǎn)角樁推移、掩埋、損壞，不便于對(duì)管道的運(yùn)行管理。

2)管卡式標(biāo)志樁原則上應(yīng)布置在焊口位置處，與焊口信息一起存檔，并定期通過(guò)GPS焊口信息確認(rèn)管線(xiàn)移位情況。

2 施工措施

2.1 沙丘落差處理

沙漠地區(qū)，特別是沙丘相對(duì)高差特別大的地區(qū)，就需要根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)線(xiàn)路施工作業(yè)帶的坡度和寬度進(jìn)行控制。如圖1所示沙丘頂部需要挖方，底部需要填方。鑒于施工成本問(wèn)題，避免承包商錯(cuò)誤認(rèn)為施工作業(yè)帶的坡度和寬度只要能夠滿(mǎn)足焊接工序的要求即可，而需嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)規(guī)定的坡度和寬度［2-3］。

圖1 沙丘處理示意圖

2.2 管道埋深處理

在沙漠地區(qū)，管線(xiàn)明確區(qū)可以使用機(jī)械進(jìn)行開(kāi)挖，但在機(jī)械開(kāi)挖的過(guò)程中，如圖2所示，必須保證管線(xiàn)頂部距離管窿底部距離＞1.2m，保證在頂部以上的管窿被風(fēng)沙推移后，管線(xiàn)的埋深符合要求，另外沙漠地區(qū)的土壤為松散的細(xì)沙，管溝開(kāi)挖時(shí)會(huì)自然放坡，管道也會(huì)隨坡溜下溝底，且對(duì)防腐層不會(huì)造成破壞。需要注意的是，管道下溜時(shí)，會(huì)將一定量的流沙帶入溝底，造成管溝深度不夠。在管線(xiàn)密集區(qū)域需要人工開(kāi)挖時(shí)，必須要進(jìn)行人工澆水，穩(wěn)固沙壁，以保證管線(xiàn)的埋深需求和施工安全。

圖2 管線(xiàn)埋深控制示意圖

3 GPS信息壓力管道管理

管線(xiàn)焊接完成下溝后，利用GPS記錄管道焊口X、Y絕對(duì)坐標(biāo)值，以及焊口焊接作業(yè)人、確認(rèn)人信息，焊口內(nèi)防補(bǔ)口作業(yè)人、確認(rèn)人信息。形成一系列的點(diǎn)坐標(biāo)，輸入大地地圖中，可以得到一條完整的管道走向圖。應(yīng)用GPS信息壓力管道管理包含以下幾方面:

1)編號(hào)。對(duì)每道焊口進(jìn)行編號(hào)如圖3所示，該編號(hào)是本道焊口的唯一編號(hào)，方便后期的直接定位。

2)閉環(huán)。每道工序涉及的人員對(duì)所屬工作負(fù)責(zé)的內(nèi)容進(jìn)行簽字確認(rèn)，形成有效的信息且閉環(huán)管理。

3)管理?；A(chǔ)信息匯總收集如圖4所示，項(xiàng)目所屬單位進(jìn)行確認(rèn)，資料歸檔存于該項(xiàng)目基礎(chǔ)檔案資料中。

4)對(duì)比。每年抽取5%焊口進(jìn)行定位確認(rèn)管理，并對(duì)裸露管線(xiàn)進(jìn)行的移位情況進(jìn)行對(duì)比，確認(rèn)管線(xiàn)信息。

5)確認(rèn)。為以后管道判斷、快速確認(rèn)管道、維修處理等作用提供了基礎(chǔ)信息，簡(jiǎn)化處理步驟。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)管線(xiàn)焊口編號(hào)

圖4 焊口GPS定位信息

4 防風(fēng)固沙措施

通常情況下，沙漠地區(qū)地形主要有沙丘、沙壟以及少數(shù)較平坦的沙灘3種。管道在沙漠地區(qū)敷設(shè)完成后，有效固沙，防止沙丘移動(dòng)吞沒(méi)管線(xiàn)是管線(xiàn)保護(hù)措施重要一環(huán)。通常情況下，采取種植草方格和設(shè)置阻沙柵欄防沙固沙的方法［4-5］。

沙漠地區(qū)采用草方格固沙，草方格主要由麥稈、蘆葦制成。即將蘆葦直接埋入沙層中，在流沙上扎成方格狀半隱蔽式沙障。具體做法為:蘆葦埋入深度約為150～200mm，露出地面高度約為200～300mm，草方格大小為1m×1m，草方格邊厚約為50mm，草方格密度1.5kg/m3，用鐵鍬擁沙踏實(shí)使之牢固。管線(xiàn)草方格一般設(shè)計(jì)寬度12m，其中上風(fēng)向7m、下風(fēng)向5m，特殊風(fēng)口位置適當(dāng)加大為上風(fēng)向9m，下風(fēng)向7m。

5 后期維護(hù)管理

1)建立集輸管線(xiàn)巡檢臺(tái)賬，定期掌握管線(xiàn)運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)管道覆土厚度＜1.2m時(shí)，及時(shí)進(jìn)行掩埋。

2)每年對(duì)篩查出來(lái)的與重要功能、關(guān)鍵部位、易損材質(zhì)、環(huán)境影響等多種因素有關(guān)聯(lián)的管線(xiàn)進(jìn)行埋深檢測(cè)，并進(jìn)行登記，發(fā)現(xiàn)隱患，及時(shí)整改。

3)每年定期對(duì)管線(xiàn)保護(hù)草方格進(jìn)行補(bǔ)扎，確保符合設(shè)計(jì)要求。

4)對(duì)發(fā)生扭曲、變形、穹起等管線(xiàn)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，待單井停產(chǎn)作業(yè)時(shí)及時(shí)對(duì)管線(xiàn)局部更換，避免發(fā)生嚴(yán)重泄露事故，并保證管線(xiàn)的埋深。

5)由建設(shè)單位定期對(duì)承包商、監(jiān)理、工程員、運(yùn)行人員、維護(hù)人員等進(jìn)行培訓(xùn)，即對(duì)管線(xiàn)施工、運(yùn)行、維護(hù)等開(kāi)展沙漠地區(qū)管線(xiàn)敷設(shè)、施工、防風(fēng)固沙等專(zhuān)業(yè)性培訓(xùn)。

6 結(jié)論

采取了所述的各項(xiàng)措施后，各類(lèi)油氣集輸管道安全運(yùn)行均得到了有效保護(hù)，從2013～2014年對(duì)管線(xiàn)裸露、移位、穹起進(jìn)行排查的結(jié)果來(lái)看，異常數(shù)量大幅度下降，說(shuō)明措施有效果。

通過(guò)這些保護(hù)措施的落實(shí)，可得出流動(dòng)性沙漠對(duì)油氣集輸管道的破壞是存在的，而且是嚴(yán)重性的結(jié)論。因此，在設(shè)計(jì)階段要充分考慮流動(dòng)性沙漠特點(diǎn)，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選擇合適的管材。施工階段選擇針對(duì)流動(dòng)性沙漠的專(zhuān)項(xiàng)施工應(yīng)對(duì)措施，保證焊接、防腐、埋深、防風(fēng)固沙等工序嚴(yán)格執(zhí)行。最后后期的維護(hù)也顯得尤為重要，在管道運(yùn)行壽命期間，要不斷的通過(guò)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題來(lái)確保油氣管道的正常運(yùn)行，延長(zhǎng)其使用壽命。

［1］楊興華，何清，霍文，等.塔克拉瑪干沙漠南緣風(fēng)沙躍移運(yùn)動(dòng)研究-以策勒為例［J］.中國(guó)沙漠，2012，32(4):910-914.

［2］徐國(guó)斌，楊建.沙漠地區(qū)長(zhǎng)輸管道工程監(jiān)理工作要點(diǎn)［J］.新疆石油與天然氣，2006，2(1):82-84.

［3］SY 0401-98輸油輸氣管道線(xiàn)路工程施工及驗(yàn)收規(guī)范［S］.

［4］張安.大口徑長(zhǎng)輸管道沙漠地區(qū)施工技術(shù)［J］.油氣田地面工程，2013，32(8):104.

［5］梁金強(qiáng)，趙曉梅，孫松，等.沙漠油田管道縱斷面的設(shè)計(jì)［J］.新疆石油與天然氣，2013，9(2):97-99.

For the oil/gas gathering pipelines in some western oilfield locating in Takelamagan desert，there are some phenomena such as bareness，displacement，arch，distortion and shear，which threat the safe running of the oil/gas gathering pipelines.In order to avoid the phenomena，some protection measures for the oil/gas gathering pipelines in flowing desert are proposed from the design，construction，running and maintenance of the pipelines.The application result shows that themeasures are feasible，which can provide reference for themanagement of pressure pipelines.

flowing desert;oil/gas gathering pipeline;protectionmeasures

李凱(1983-)，男，工程師，現(xiàn)主要從事油氣開(kāi)采工作。

王梅

2014-09-19