油氣田埋地管道完整性檢測評價

摘要：隨著油氣田開采，管道應用越來越廣泛，部分管道投運時間長，運行條件苛刻，管道失效時有發(fā)生，造成資源浪費、環(huán)境污染和經(jīng)濟損失。通過管道完整性檢測評價，可提前發(fā)現(xiàn)管道運行過程中存在的風險和缺陷，保障管道的安全平穩(wěn)運行。文中介紹了完整性檢測評價的方法，以某條油田輸氣管道為例，采用完整性檢測評價方法，開展管道的數(shù)據(jù)收集、高后果區(qū)識別、風險評估及完整性評價，取得了顯著成果，為同類檢測評價工程提供參考。

關鍵詞：油氣管道;完整性檢測評價;內腐蝕直接檢測;內檢測

1引言

埋地油氣管道介質一般含水、H2S、CO2、CL-等，隨著管道服役時間的增長、外界土壤特性及地形沉降等因素的影響，管道產(chǎn)生腐蝕導致失效，造成環(huán)境污染或人員傷亡。本文主要介紹了管道完整性在油氣田埋地管道中的應用，為油氣田埋地管道完整性檢測評價工作提供參考。

2完整性檢測評價

2.1數(shù)據(jù)收集

管道數(shù)據(jù)來源包括勘察、設計、采購、施工、檢測、驗收、投產(chǎn)、運行、維護、廢棄等過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，還包括管道測繪記錄、環(huán)境數(shù)據(jù)、失效分析、應急預案等。管道運行期數(shù)據(jù)采集內容應包含管道屬性數(shù)據(jù)、管道環(huán)境數(shù)據(jù)和管道檢測維護管理數(shù)據(jù)以及歷史數(shù)據(jù)。

2.2高后果區(qū)識別

高后果區(qū)識別方法和分級準則，主要考慮的因素有地區(qū)等級、村莊及鄉(xiāng)鎮(zhèn)密集程度，周邊是否有公路、易燃易爆場所、國家自然保護區(qū)、特定場所以及水源地等[1]?，F(xiàn)場實施過程中需要在數(shù)據(jù)收集的基礎上，結合管道現(xiàn)場情況，在現(xiàn)場對管道高后果區(qū)逐一進行分級，并采用GPS定位系統(tǒng)采集位置數(shù)據(jù)。同時識別出在這些高后果區(qū)內對管道安全運行造成威脅的主要原因，形成高后區(qū)識別記錄表和高后果區(qū)識別統(tǒng)計表。

2.3風險評估

埋地油氣管道的風險評估一般采用半定量風險評估方法[4]。工作內容主要包括管段劃分、失效可能性評價、失效后果評價和風險值計算。

管道區(qū)段劃分的原則是當相關數(shù)據(jù)出現(xiàn)重要的變化時插入分段點。綜合管道介質、壓力、溫度、規(guī)格、投運時間、介質腐蝕性、人口密度、防腐層狀況和地區(qū)等級要求等對管線進行區(qū)段劃分。

失效可能性分析從第三方破壞、腐蝕、設備（裝置）及操作和管道本質安全方面，針對埋地鋼制管道在役階段失效可能性進行評分。

失效后果評分主要從介質的短期危害性、介質的最大泄漏量、介質的擴散性、人口密度，沿線環(huán)境、泄漏原因和供應中斷對下游用戶影響等，針對埋地鋼制道失效后果進行評分。

風險值為失效可能性得分與失效后果得分的乘積，隨后依據(jù)標準中推薦的風險等級劃分辦法開展風險等級劃分。風險高的管段應在后續(xù)的檢驗檢測及運行維護過程中予以重點關注。

2.4完整性評價

完整性評價工作主要包括管道檢測以及適用性評價部分，目前油氣管道的檢測方法主要包括內檢測、外檢測以及耐壓試驗。所有的內檢測方法中，管道漏磁內檢測技術具有直觀性、準確性及快捷性，在國內得到了快速的發(fā)展以及認可[2]。

適用性評價是對含有缺陷或損傷的管道進行的一種評價，以確定在預期的工作條件下是否可以繼續(xù)安全運行?，F(xiàn)場檢測工作結束后，應對發(fā)現(xiàn)問題的管道進行適用性評價，以確定管道許用工作參數(shù)、維修計劃與下次定期檢驗日期。適用性評價分為應力分析、強度評估、剩余壽命預測和材料適用性評價。

3檢驗中的應用

3.1管道基本狀況及數(shù)據(jù)收集

某油田管道于2014年9月投產(chǎn)，介質為含硫濕氣，管材L360NS，設計/運行壓力為12/8MPa，設計/運行溫度為60/30℃，規(guī)格為Φ323.9×10mm，全長約15.6km，采用3PE防腐，強制電流陰極保護系統(tǒng)，全線均達到有效保護。管道全線分布在沙漠地區(qū)，風沙大，晝夜溫差大，全年降水少，氣候干旱。

按照要求對數(shù)據(jù)進行收集整理，收集數(shù)據(jù)包括：管道中心線、陰極保護、管道設施、第三方設施、檢測維護、基礎地理、運行、管道風險和應急管理。

3.2高后果區(qū)識別

通過對該管道進行高后果區(qū)識別，共識別出3處高后果區(qū)，詳見表2。在高后果區(qū)設置明顯標識，加強高后果區(qū)的巡查巡護，保證巡線頻率，提升監(jiān)護力度，同時加強宣傳和對第三方施工實施全過程的監(jiān)督管理。

3.3風險評估

在整個管道完整性檢測評價的過程中，風險評估占據(jù)著決定性的位置，為管段的風險排序及下一步完整性評價工作奠定基礎。通過風險評估，能將管段按風險排序，從而將檢驗重點集中在高風險管段上，達到降低風險和減少檢測成本的目的[3]。結合數(shù)據(jù)收集結果和上次檢驗情況，預測內腐蝕為該區(qū)域埋地管道的主要失效原因，因其所處環(huán)境為干旱的沙漠，由外腐蝕引起的管道失效不占據(jù)主導地位。本次檢驗的管道區(qū)段劃分結果見表3，風險評估結果見表4。

3.4完整性評價

3.4.1評價方法確定

結合沙漠地區(qū)環(huán)境特點，對該管道進行了失效模式判別，該管道的主要失效模式見表5。

為了更加全面的掌握本管道的狀況，結合數(shù)據(jù)收集結果和上次檢驗情況，確定的檢測方法為內腐蝕直接檢測及內檢測的組合檢測方法[4]。

3.4.2內腐蝕檢測

本次檢測主要參照《Wet Gas Internal Corrosion Direct Assessment Methodology for Pipelines》NACE SP0110-2010的要求進行，檢測分為預評價、間接檢測、直接檢測和適用性評價等內容。

3.4.2.1預評價

預評價主要是數(shù)據(jù)收集及可行性分析。結果表明該管道基礎數(shù)據(jù)基本齊全，輸送介質為含硫濕氣，且氣液比大于5000，滿足標準的要求，符合開展內腐蝕直接檢測評價的條件。

3.4.2.2間接檢測

主要通過高程測繪、流場分析等，確定管道的易腐蝕點，為直接檢測位置確定提供依據(jù)。其中高程測繪采用PCM+及RTK現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，繪制管道的高程分布圖。流場分析內容主要是計算管道的臨界傾角，辨別管道中積水或者固體雜質的位置，確定最有可能發(fā)生腐蝕的區(qū)域[5]。通過計算得出管道實際傾角和臨界傾角，繪制管道傾角剖面圖見圖2。通過流場分析結果和管道傾角斷面圖確定內腐蝕可能發(fā)生的位置，從而確定開挖直接檢測位置見圖3。

3.4.2.3直接檢測

采用了管體外壁爬行漏磁+超聲波C掃描+超聲波測厚的組合檢測技術對開挖坑處的管道進了內腐蝕檢測。直接檢測結果與內檢測結果吻合。開挖檢測結果見表6。

3.4.3內檢測結果

本次內檢測主要參照《鋼制管道內檢測技術規(guī)范》GB/T 27699-2011[6]的要求進行，共計檢出147處金屬損失，金屬損失類型情況見表7，金屬損失程度情況見表8。

選取9處金屬損失程度大于20%wt的缺陷進行開挖驗證，開挖檢測結果與內檢測結果吻合。開挖驗證結果見表9。

3.5適用性評價

參照《含缺陷油氣管道剩余強度評價方法》 SY/T 6477-2017[7]中含體積型缺陷管道剩余強度評價方法進行剩余強度評價。依據(jù)《壓力管道定期檢驗規(guī)則-長輸管道》TSG D7003-2010[1]第二十條規(guī)定“對檢測中發(fā)現(xiàn)的危害管道結構完整性的缺陷進行剩余強度評估與安全評定”，選取9處本次檢測已驗證金屬損失程度大于20%wt的缺陷（包含金屬損失程度最嚴重的缺陷）開展剩余強度評價，評價結果見表10。根據(jù)計算結果此管道在目前工況下的最大允許工作壓力為8.35MPa，建議對管道缺陷進行監(jiān)測并且不超過當前工況繼續(xù)使用。

4結束語

通過運用完整性檢驗手段，發(fā)現(xiàn)內腐蝕為該區(qū)域埋地管道的主要失效原因，因其所處環(huán)境為干旱的沙漠，由外腐蝕引起的管道失效不占據(jù)主導地位。由此得出在油氣田的生產(chǎn)管理過程中運用完整性管理的檢驗思路是行之有效的，但依然存在不足，譬如完整性管理貫穿管道的整個生命周期，需要大量及時且有效的數(shù)據(jù)信息作為基礎。然而，數(shù)據(jù)收集的過程耗費大量的人力物力和經(jīng)濟成本，所以很難做到百分之百的數(shù)據(jù)完整程度。這將時是未來完整性發(fā)展需要補充和完善的方向，完整性檢測評價方法仍需不斷探索創(chuàng)新。

參考文獻：

[1]GB 32167-2015油氣輸送管道完整性管理規(guī)范.

[2]劉慧芳，張鵬，周俊杰，等.油氣管道內腐蝕檢測技術的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].管道技術與設備.2008（5）：46-48.

[3]GB/T 27512-2011埋地鋼制管道風險評估方法.

[4]楊永，中建軍，張存牢，等埋地鋼制管道腐蝕直接評價方法[J].腐蝕科學與防護技術，2013（6）：535-538.

[5]GB/T 34349-2017輸氣管道內腐蝕外檢測方法.

[6]GB/T 27699-2011鋼制管道內檢測技術規(guī)范.

[7]SY/T 6477-2017含缺陷油氣管道剩余強度評價方法.

作者簡介：杜振環(huán)（1989-），男，工程師，主要從事壓力管道的檢驗工作。