油田站場(chǎng)集輸管道解堵作業(yè)現(xiàn)狀及風(fēng)險(xiǎn)防范措施研究

李建斐 周鵬 李艷 陳天曉

1大慶油田技術(shù)監(jiān)督中心

2大慶油田質(zhì)量安全環(huán)保監(jiān)督評(píng)價(jià)中心

3青海油田采油一廠基建項(xiàng)目中心

大慶油田一年中有近5個(gè)月的時(shí)間氣溫處于零下，而采出的原油含蠟量高（20%～30%），凝固點(diǎn)高（25～30 ℃），因此在集輸管線伴熱條件不好、流動(dòng)性差等情況下，極易發(fā)生管線凍堵的情況，若發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，處理難度極大，導(dǎo)致生產(chǎn)時(shí)率無(wú)法保證，從而影響油田產(chǎn)量。

多年來(lái)管線凍堵一直是影響大慶油田冬季生產(chǎn)運(yùn)行的大問(wèn)題，為處理管線凍堵問(wèn)題，目前主要采用高壓熱洗車(chē)高壓泵解堵和電解車(chē)高壓電加熱解堵。其中高壓熱洗車(chē)高壓泵解堵方式為最常用的方法，當(dāng)管線凍堵不嚴(yán)重的情況下，處理較快，但凍堵嚴(yán)重時(shí)很難處理，并存在較大的操作風(fēng)險(xiǎn)。電解車(chē)[1]高壓電加熱解堵能夠彌補(bǔ)高壓熱洗車(chē)高壓泵解堵處理凍堵嚴(yán)重管線的不足，但是在用電、處理過(guò)程中又衍生了其他作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

本文介紹了近年來(lái)大慶油田采油廠集輸管道解堵作業(yè)的情況，對(duì)主要應(yīng)用的方法進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)分析并提出預(yù)防措施，對(duì)下一步油田集輸管道解堵作業(yè)的工作進(jìn)行展望。

1 集輸管道解堵作業(yè)

對(duì)大慶油田四個(gè)采油廠近三年集輸管道解堵作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，2018—2020 年來(lái)共進(jìn)行解堵作業(yè)22 822 次，其中高壓熱洗車(chē)解堵作業(yè)20 907 次，電解車(chē)解堵作業(yè)1915 次（表1）。通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采油廠在集輸管道解堵方面作業(yè)頻率較多，每個(gè)采油廠年工作量平均達(dá)2 000 次以上，解堵方法有高壓熱洗車(chē)解堵和電解車(chē)解堵，高壓熱洗車(chē)解堵是目前主要的解堵方式，工作量占全年解堵工作量的90%左右。

表1 2018—2020年集輸管道解堵作業(yè)次數(shù)Tab.1 Number of relieveing blockage operation of gathering and transmission pipeline from 2018 to 2020

2 解堵作業(yè)流程及風(fēng)險(xiǎn)分析

2.1 高壓熱洗車(chē)解堵

高壓熱洗車(chē)解堵作業(yè)是高壓泵車(chē)分別與水罐車(chē)和待解堵管線連接，罐車(chē)中的熱水通過(guò)高壓泵車(chē)升壓打入到待解堵管線中，通過(guò)高溫和高壓的雙重作用來(lái)解決管線的堵塞問(wèn)題。

作業(yè)前準(zhǔn)備工作主要涉及車(chē)輛的停放位置、工具的搬運(yùn)、管件的連接等操作。車(chē)輛在停放過(guò)程中容易對(duì)人員造成車(chē)輛傷害；在工具搬運(yùn)及管件連接過(guò)程中，容易發(fā)生物體打擊或其他傷害；管件連接過(guò)程還可能涉及到動(dòng)火作業(yè)，容易發(fā)生火災(zāi)和灼燙傷害。

作業(yè)過(guò)程即高壓熱洗車(chē)的打壓過(guò)程，是高壓熱洗車(chē)解堵作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)較大的操作步驟，在管線打壓過(guò)程中有2個(gè)重要參數(shù)，一是管線的堵塞程度；二是管線的承壓能力[2-3]。由于每條管線的堵塞程度和管線承壓能力均不同，在打壓操作時(shí)，必須控制好壓力限值，盲目的升壓解堵可能造成管線的爆裂、泄漏或連接件的刺漏。主要風(fēng)險(xiǎn)體現(xiàn)為2點(diǎn)：①在打壓過(guò)程中，容易發(fā)生管線甩動(dòng)、連接件碎裂飛出、管線泄漏、高溫介質(zhì)飛出等風(fēng)險(xiǎn)，造成人員傷害和設(shè)備損傷[4]；②在打壓過(guò)程中，若給管線“開(kāi)天窗”或?qū)⒐芫€打漏，會(huì)導(dǎo)致油污進(jìn)入外界環(huán)境，對(duì)土壤和地表水產(chǎn)生污染，造成環(huán)境污染[5-6]。

作業(yè)收尾過(guò)程主要涉及管線連接件的拆卸和切割、工具的搬運(yùn)操作。管線連接件在拆卸過(guò)程中，若管線未泄壓，會(huì)導(dǎo)致高溫介質(zhì)噴出或連接件飛出，造成灼燙和物體打擊傷害；在切割過(guò)程中可能發(fā)生火災(zāi)、灼燙或機(jī)械傷害；搬運(yùn)工具過(guò)程中可能造成物體打擊或其他傷害。

2.2 電解車(chē)解堵作業(yè)

電解車(chē)解堵作業(yè)目前在油田各采油廠均有應(yīng)用，但使用次數(shù)相對(duì)較少，一般流程是：將凍堵的管線挖出來(lái)（找離變壓器相對(duì)較近的位置挖管線），用火焊將凍堵管線斷開(kāi)；管線兩頭連接電解線，再將電解清蠟車(chē)連接高壓線；利用給管線通電加熱的方式進(jìn)行解堵，待管線解通后再將斷開(kāi)部位焊接[7]。2003 年冬季，電解車(chē)首次在采油廠D 開(kāi)始作業(yè)。電解車(chē)解堵作業(yè)執(zhí)行企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/SY DQ1069—2013《電熱解堵車(chē)操作與保養(yǎng)規(guī)程》，作業(yè)前將凍堵管道分段斷開(kāi)，每段最長(zhǎng)≤1 000 m，每個(gè)管段兩端連接電纜線（6 kV 電源線連接），進(jìn)行解堵作業(yè)。

電解過(guò)程中主要風(fēng)險(xiǎn)是操作人員觸電的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)出現(xiàn)電纜接頭處絕緣綁扎不牢、絕緣等級(jí)低或電纜拽動(dòng)拖地摩擦產(chǎn)生高壓放電等問(wèn)題時(shí)，會(huì)造成操作人員觸電；其次是在使用氣焊和電焊切割焊接管線的過(guò)程中，若員工違章操作或個(gè)體防護(hù)穿戴不全，可能產(chǎn)生火災(zāi)或灼燙的風(fēng)險(xiǎn)；另外員工在搬運(yùn)電纜過(guò)程中，由于電纜較長(zhǎng)需要多人協(xié)同操作，容易發(fā)生摔倒、扭傷等其他傷害。

2.3 解堵作業(yè)主要風(fēng)險(xiǎn)及防范措施

目前油田解堵作業(yè)中，高壓熱洗車(chē)解堵作業(yè)是解堵的主要方式，也是管道解堵作業(yè)的主要風(fēng)險(xiǎn)源，尤其是因管道超壓致使管道爆裂或連接件飛出造成的物體打擊事故時(shí)有發(fā)生，有造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的潛在風(fēng)險(xiǎn)，因此應(yīng)重點(diǎn)預(yù)防和避免高壓熱洗車(chē)解堵作業(yè)造成的物體打擊事故。

通過(guò)對(duì)集輸管道解堵作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)分析以及近年來(lái)油田發(fā)生的相關(guān)事故統(tǒng)計(jì)，油田集輸管道解堵作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)主要來(lái)源于高壓熱洗車(chē)解堵過(guò)程中的物體打擊風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境影響風(fēng)險(xiǎn)。因此，針對(duì)高壓熱洗車(chē)解堵作業(yè)，應(yīng)該注意以下10 個(gè)方面來(lái)預(yù)防事故的發(fā)生：

（1）解堵作業(yè)前確保作業(yè)車(chē)輛運(yùn)行正常，各連接部位緊固、無(wú)滲漏，操作系統(tǒng)、壓力儀表、控制線路完好并準(zhǔn)確。

（2）高壓熱洗車(chē)操作人員定期進(jìn)行崗位安全培訓(xùn)，提高安全操作技能及應(yīng)急處置能力。

（3）解堵作業(yè)過(guò)程指定專人、定時(shí)巡線，發(fā)現(xiàn)泄漏等異常情況及時(shí)泄壓補(bǔ)救。

（4）開(kāi)始作業(yè)后，輔助人員必須撤離至安全地帶，距離施工作業(yè)區(qū)域50 m 以外，嚴(yán)禁在管線線路區(qū)域來(lái)回跨越。

（5）作業(yè)過(guò)程中，駕駛員必須在駕駛室待命，不得隨意離開(kāi)。操作人員應(yīng)隨時(shí)觀察各部件運(yùn)轉(zhuǎn)狀況和各壓力表、轉(zhuǎn)速表、溫度表及流量計(jì)的示數(shù)是否正常，隨時(shí)處理緊急情況。

（6）嚴(yán)格控制作業(yè)壓力，作業(yè)壓力嚴(yán)禁超過(guò)管道的設(shè)計(jì)運(yùn)行壓力的1.5倍[8-12]。

（7）高壓熱洗車(chē)升壓速度控制在0.1 MPa/min之內(nèi)。

（8）上水泵管及連接卡箍應(yīng)能夠承受高壓熱洗車(chē)的最高工作壓力。

（9）高壓熱洗車(chē)工作壓力達(dá)到解堵管道設(shè)計(jì)壓力1.5 倍仍不能解通管道，停止使用高壓熱洗車(chē)解堵作業(yè)。

（10）作業(yè)前應(yīng)準(zhǔn)備好環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事件應(yīng)急裝備，及時(shí)、有效控制環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

3 集輸管道解堵作業(yè)的建議

為避免發(fā)生事故，徹底消除高壓熱洗車(chē)解堵作業(yè)帶來(lái)的高壓作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，達(dá)到本質(zhì)安全的目的，可以用新方法、新設(shè)備來(lái)取代高壓熱洗車(chē)解堵作業(yè)。大慶油田部分采油廠已購(gòu)買(mǎi)電解裝置30 余臺(tái)，累計(jì)處理管道解堵作業(yè)2 000 余次。通過(guò)電解裝置的推廣使用，避免了高壓熱洗車(chē)解堵作業(yè)造成的物體打擊事故以及將管線打漏造成的環(huán)境污染，從而消除了油田解堵作業(yè)的主要風(fēng)險(xiǎn)，使用以來(lái)從未發(fā)生過(guò)生產(chǎn)安全事故。電解裝置解堵作業(yè)優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）使用方便。無(wú)需斷開(kāi)管道，單端輸送熱能。體積小、重量輕，運(yùn)輸只需一臺(tái)小貨車(chē)，作業(yè)時(shí)500 A的電解裝置兩人即可抬走，使用不受天氣和道路影響。

（2）操作簡(jiǎn)單。裝置有獨(dú)立的自動(dòng)化操作控制系統(tǒng)；電解裝置輸入、輸出接線簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)方便，輸出電纜連接井口和凍堵管道，不用區(qū)分正負(fù)極；不需要培訓(xùn)專職操作人員，崗位工人嚴(yán)格按操作手冊(cè)步驟接線即可完成操作。

（3）無(wú)人值守。具有遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程對(duì)話功能，遠(yuǎn)程控制和操作；后臺(tái)控制軟件生成作業(yè)數(shù)據(jù)報(bào)表，便于實(shí)施科學(xué)、有效管理。

（4）安全環(huán)保。裝置在加熱解堵管線過(guò)程中，溫度自動(dòng)控制（≤100 ℃），對(duì)管線防腐層、保溫層及電泵井絕緣材料等附屬部件無(wú)損傷。最大輸出電壓70 V，跨步電壓接近于零，人觸摸作業(yè)管線無(wú)觸電風(fēng)險(xiǎn)。解凍堵管線沒(méi)有開(kāi)放點(diǎn)，接通后沒(méi)有油氣排放。

（5）節(jié)約能源。耗電量低、能源利用率高。該裝置采用浪涌脈沖電磁波輸出，對(duì)金屬管線電阻加熱的同時(shí)激發(fā)管道內(nèi)原介質(zhì)熱焓值，和傳統(tǒng)電阻加熱相比能夠節(jié)電30%。

（6）一機(jī)多用。電解裝置為多功能智能機(jī)，不僅可以解凍堵金屬管道、還可解通油井管柱蠟卡，進(jìn)行管道補(bǔ)漏作業(yè)。

4 結(jié)束語(yǔ)

油田采油廠已經(jīng)開(kāi)始使用或計(jì)劃采購(gòu)電解裝置進(jìn)行管線解堵作業(yè)，通過(guò)實(shí)踐積累驗(yàn)證了電解裝置在安全環(huán)保、節(jié)能、功能性等方面的優(yōu)點(diǎn)，既能夠彌補(bǔ)高壓熱洗車(chē)和電解車(chē)解堵存在風(fēng)險(xiǎn)的問(wèn)題，又能夠提高解堵作業(yè)的工作效率。未來(lái)電解裝置的推廣應(yīng)用，必將大大降低油田解堵作業(yè)可能造成的安全生產(chǎn)事故，在消除油田解堵作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，還能解決油井管柱蠟卡以及管道補(bǔ)漏作業(yè)等方面的問(wèn)題。