海底管道內(nèi)檢測作業(yè)安全技術(shù)

王 猛 盧 進(jìn) 趙可天 趙世亮 駱秀媛

（中海油（天津）管道工程技術(shù)有限公司，天津 300452）

0.引言

海洋石油由于其產(chǎn)業(yè)特性生產(chǎn)與運(yùn)行大多都以管道為主要輸送方式。采油平臺、FPSO、陸地?zé)捇?、下游電廠、化工提煉廠之間就形成了一個巨大的輸送管網(wǎng)。而在這個大的管網(wǎng)背后必須有一個強(qiáng)大的維護(hù)管理團(tuán)隊作為支撐海底管網(wǎng)的安全有序運(yùn)行。目前，大多數(shù)企業(yè)都在建立海底管道完整性管理系統(tǒng)，做到海底管道的整個生命周期從設(shè)計、制作、安裝到投入使用都可以進(jìn)行有效追溯。在整套完整性管理系統(tǒng)中清管與內(nèi)檢測是其中的重要環(huán)節(jié)。內(nèi)檢測作業(yè)現(xiàn)場實(shí)施為后續(xù)的海底管道完整性管理奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。內(nèi)檢測作業(yè)相較于清管作業(yè)現(xiàn)場風(fēng)險也要大得多，所以要對影響內(nèi)檢測作業(yè)的各個環(huán)節(jié)加強(qiáng)控制才能得以安全順利實(shí)施。對于內(nèi)檢測實(shí)施涉及到的幾個重要環(huán)節(jié)，海洋石油采油平臺自身的工藝流程，收發(fā)球流程、收發(fā)球筒附件各部位的相關(guān)尺寸，收發(fā)球筒到立管、立管到膨脹彎、膨脹彎到主管線、管道的類型、管道長度、管道直徑、管道壁厚、管道容積、管道壓力、管道溫度、輸送介質(zhì)等都有嚴(yán)格條件以及規(guī)范要求，在每個環(huán)節(jié)出現(xiàn)紕漏就會造成內(nèi)檢測的失敗，發(fā)生物體打擊、起重傷害、中毒窒息、硫化亞鐵自燃、高處墜落、人員落水等事故的發(fā)生。因此，有必要對管道內(nèi)檢測的各個環(huán)節(jié)的危險有害因素進(jìn)行辨識以及針對辨識出的風(fēng)險進(jìn)行管理、技術(shù)等手段的必要控制是非常重要的。

1.管道內(nèi)檢測作業(yè)及分類

1.1 管道內(nèi)檢測的定義

管道檢驗是對管道的診斷，發(fā)現(xiàn)識別管道缺陷部位，安全可靠評價是對問題部位進(jìn)行承載能力評價與分析。為了確保管道功能的完整性，對存在重大缺陷且無法通過可靠性評價的部位開展修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)工作，從而最大程度地防治管道發(fā)生失效而導(dǎo)致安全事故，確保管道安全運(yùn)行。

1.2 管道內(nèi)檢測的分類

傳統(tǒng)無損檢測技術(shù)。傳統(tǒng)無損檢測技術(shù)分為RT（射線）檢測技術(shù)、UT（超聲）檢測技術(shù)、MT（磁粉）檢測技術(shù)、滲透檢測技術(shù)、渦流檢測技術(shù)和聲發(fā)射檢測技術(shù)。

油氣管道內(nèi)檢測技術(shù)目前常用的主要方法有漏磁檢測法、超聲波檢測法、渦流檢測法、攝影檢測法、激光檢測法等。

1.3 管道根據(jù)輸送介質(zhì)分類

依據(jù)輸送介質(zhì)可分為原油管道、天然氣管道、成品油管道、生產(chǎn)水管道、蒸氣和壓縮空氣管道。

2.管道設(shè)施的組成

管道傳輸是由平臺主流程通過發(fā)球筒、立管、膨脹彎、主管道、收球筒實(shí)現(xiàn)介質(zhì)的傳輸。收發(fā)球筒由減壓閥、安全閥、單向閥、排空閥、壓力表等附件組成。

2.1 管道對內(nèi)檢測的風(fēng)險

（1）管道受第三方破壞或自然地質(zhì)災(zāi)害導(dǎo)致幾何變化造成內(nèi)檢測器具在通過變形處時造成卡堵影響管道的安全運(yùn)行。

（2）管道上的彎頭曲率半徑不足或連續(xù)背靠背彎頭直管連接段達(dá)不到內(nèi)檢測器通過的要求進(jìn)而造成檢測器不能順利通過或在彎頭處造成卡堵。

（3）管道上存在無格柵三通會造成介質(zhì)在三通處流失分往另一端支路，不能按預(yù)定軌跡進(jìn)行檢測導(dǎo)致內(nèi)檢測器滯留在三通處。

（4）管道長時間沒有進(jìn)行檢測評估，使用年限過長導(dǎo)致內(nèi)部介質(zhì)雜質(zhì)沉積過多造成內(nèi)檢測設(shè)備過度機(jī)械磨損或在管道內(nèi)形成旁通等。

2.2 收發(fā)球筒參數(shù)對內(nèi)檢測影響

在進(jìn)行收發(fā)球時對收發(fā)球筒參數(shù)進(jìn)行確認(rèn)，確保收內(nèi)檢測器對收發(fā)球筒相匹配。收發(fā)球筒D段尺寸對于收發(fā)球作業(yè)要求影響很大，在收球時如果存在D段尺寸不足就會造成檢測器停留在閥門處不能關(guān)閉閥門造成檢測器無法到達(dá)預(yù)定位置或者關(guān)閉閥門時造成閥門和檢測器設(shè)備的損壞。發(fā)球時D段過長檢測器不能到達(dá)預(yù)定發(fā)球位置形成有效密封給裝球造成困難或造成發(fā)球失敗。發(fā)球器各部分尺寸在調(diào)研時要認(rèn)真仔細(xì)，每個環(huán)節(jié)出現(xiàn)紕漏都會在內(nèi)檢測實(shí)施階段，造成發(fā)球失敗或設(shè)備設(shè)施以及人員的傷害。如圖1所示。

圖1 12寸收發(fā)球器對應(yīng)參數(shù)

2.3 管道設(shè)施其他附件對內(nèi)檢測的風(fēng)險

發(fā)球筒是由球閥、截止閥、壓力表、快開盲板、過球指示器等安全附件組成。

（1）收發(fā)球倒流程時閥門關(guān)閉不嚴(yán)或損壞都會影響收發(fā)球的過程，嚴(yán)重時還會造成人員傷害、設(shè)備損壞等。

（2）壓力表損壞或者大小量程壓力表讀數(shù)誤差造成誤導(dǎo)，導(dǎo)致收發(fā)球筒內(nèi)有殘余的壓力，影響現(xiàn)場收發(fā)球作業(yè)，嚴(yán)重時還會造成人身傷害。

（3）快開盲板連接部件及密封部件密封不嚴(yán)，導(dǎo)致可燃?xì)怏w、液體的泄漏造成壓力意外釋放，造成火災(zāi)、爆炸、人員傷害事故的發(fā)生。

（4）過球指示器沒有動作或過早動作，造成發(fā)球或收球失敗。

3.內(nèi)檢測實(shí)施中的風(fēng)險性控制

3.1 操作檢測設(shè)備主要風(fēng)險有害因素

（1）收發(fā)檢測器作業(yè)時，作業(yè)前對球筒上的閥門、壓力表、過球指示器等安全附件的情況進(jìn)行確認(rèn)，明確閥門操作流程執(zhí)行順序。保證在倒流程時閥門操作不當(dāng)，會導(dǎo)致收發(fā)球失敗或卡堵的現(xiàn)象，謹(jǐn)防對平臺設(shè)備設(shè)施、內(nèi)檢測器具以及作業(yè)人員造成嚴(yán)重傷害。

（2）同時應(yīng)對收發(fā)球作業(yè)時使用的工裝進(jìn)行計算、測量，如裝載檢測器的托盤、收發(fā)球桿、捕獲器等，是否與球筒相匹配，避免在作業(yè)時因收發(fā)球工裝不匹配造成檢測器未發(fā)出、流程憋停、關(guān)斷或清管球進(jìn)入下游流程等事故。因此必須對工裝進(jìn)行嚴(yán)格計算檢查。

（3）在使用捕獲器時，需對盲板至過流三通距離進(jìn)行測量，收球筒大筒內(nèi)徑進(jìn)行測量，選用捕獲器時長度應(yīng)大于盲板至過流三通的距離，外徑應(yīng)小于收球筒大筒內(nèi)徑2cm～3cm。

（4）選用托盤進(jìn)行搭載檢測器時，應(yīng)嚴(yán)格計算托盤前緣與設(shè)備受力情況，托盤長度必須大于檢測設(shè)備的長度，保證有效承載。

（5）使用收發(fā)球桿進(jìn)行裝球或收球作業(yè)時，應(yīng)嚴(yán)格測量設(shè)備與盲板之間的距離，發(fā)球時在保證設(shè)備動力節(jié)起到有效密封時再進(jìn)行撤桿關(guān)蓋操作。收球時如液量較低時，設(shè)備通過變徑后即失去動力，應(yīng)選用具備吊點(diǎn)及鼻環(huán)的球桿工具進(jìn)行取球作業(yè)，切勿盲目操作對設(shè)備設(shè)施造成損壞或是造成未能成功發(fā)球、取球事件。

3.2 開關(guān)收發(fā)球筒時的危險有害因素

收發(fā)球大多使用快開盲板方式，由于快開盲板多采用膠圈與卡簧等形式密封且受到現(xiàn)場操作人員技能水平影響極易發(fā)生快開盲板處漏氣、錯誤打開方式等，造成因高壓導(dǎo)致管道破裂造成人員傷害和設(shè)備損傷，現(xiàn)場油氣泄漏造成安全事故和環(huán)境污染。因此必須嚴(yán)格遵守以下措施，避免人員的傷害：

（1）對收發(fā)球筒進(jìn)行檢查，保證快開盲板可用。

（2）檢查快開盲板的密封圈，必要時需更換。

（3）在作業(yè)前對盲板進(jìn)行試壓作業(yè)，確保盲板無跑冒滴漏現(xiàn)象之后再進(jìn)行切換流程作業(yè)。

（4）閥門的開關(guān)需安排專人操作，其他人員嚴(yán)禁隨意操作閥門開關(guān)。

（5）開、關(guān)快開盲板，應(yīng)按照快開盲板的操作規(guī)程進(jìn)行操作。

（6）任何人在收發(fā)球過程中嚴(yán)禁處于收、發(fā)球筒快開盲板正面和外側(cè)面。

3.3 收發(fā)球流程操作不當(dāng)?shù)奈ｋU有害因素

在完成裝球之后準(zhǔn)備發(fā)球時，需明確閥門操作順序，錯誤操作閥門輕則導(dǎo)致球未發(fā)出需再次進(jìn)行裝球作業(yè)，重則導(dǎo)致流程關(guān)斷，所以現(xiàn)場作業(yè)時必須統(tǒng)一指揮，明確閥門開關(guān)順序。

在發(fā)球作業(yè)時，應(yīng)當(dāng)先開啟V4、V3閥門，對球筒進(jìn)行緩慢建立壓力，同時對盲板進(jìn)行驗漏，如盲板發(fā)生泄漏立即停止作業(yè)。隨后開啟V2導(dǎo)通旁通流程，待壓力穩(wěn)定之后關(guān)閉V1閥門，流程僅保留一條通路，觀察過球指示器與壓力表讀數(shù)變化，如過球指示器明顯動作待壓力表讀數(shù)穩(wěn)定之后即可恢復(fù)為正常流程，并進(jìn)行開蓋確認(rèn)球完整發(fā)出。如圖2所示。

圖2 為發(fā)球閥門操作順序

在球到達(dá)收球端時，收球端過球指示器及壓力表讀數(shù)會有明顯變化，在過球指示器動作之后待壓力表讀數(shù)穩(wěn)定即可開始將收球流程旁通進(jìn)行取球作業(yè)。先打開V1閥門，將主流程通路建立起來，隨后關(guān)閉V2、V3閥門，開啟V6、V7、V9、V8閥門，V8及V7開啟使用方式以下流工藝流程為準(zhǔn)，如閉排承載較強(qiáng)即可壓力完全泄放至閉排罐中后開啟對空保證壓力平衡即可，如閉排承載有限，需開閉排混合泄壓之后開啟對空保證壓力平衡，完成以上操作即可進(jìn)行取球作業(yè)如圖3所示。

圖3 圖為收球旁通流程

4.有毒有害因素對內(nèi)檢測的風(fēng)險影響

管道內(nèi)介質(zhì)為天然氣、原油、水、油水混合物、油氣混合物、固體易燃易爆等物質(zhì)。

由于介質(zhì)的特性具有易燃易爆、易蒸發(fā)和易聚焦靜電特點(diǎn)，當(dāng)氣體與空氣混合到一定的比例范圍之內(nèi)時，即形成可爆炸性氣體，造成極大的破壞。同時伴生氣中還有一定的毒性，如果大量泄漏或不合理排放將會造成中毒事件。

4.1 易燃?xì)怏w防火、防爆、防靜電措施

（1）采用惰性氣體置換。在混合氣體中加入惰性氣體（如氮?dú)狻⒍趸?、水蒸氣、氬、氦等）隨著惰性氣體含量的增加，爆炸極限范圍縮小。當(dāng)惰性氣體增加到一定的某一數(shù)值時爆炸上下線趨于一致，使混合氣體不發(fā)生爆炸。

（2）置換工程中混合氣體應(yīng)排至放空系統(tǒng)放空。

（3）放空隔離區(qū)不允許有煙火和靜電火花產(chǎn)生。

（4）置換管道應(yīng)配備氣體檢測設(shè)備，當(dāng)置換管道放空口氣體氧含量不大于2%時即認(rèn)為放空合格。

（5）作業(yè)前負(fù)責(zé)人要對全體作業(yè)人員進(jìn)行安全教育，檢查各種工具、防護(hù)用具和其他設(shè)施是否安全可靠，按規(guī)定穿戴好防靜電勞動防護(hù)用品。對設(shè)備設(shè)施操作前要進(jìn)行靜電釋放，檢查設(shè)備接地連接情況。

（6）FeS在干燥的狀態(tài)下遇空氣就會自燃。在含F(xiàn)eS的管道中，收發(fā)球作業(yè)可選擇水置換球筒，將設(shè)備與清出雜質(zhì)在打開收球筒時和取球作業(yè)的瞬間，F(xiàn)eS不會自燃。為避免清除物或清管器具上附著的FeS自燃。

4.2 硫化氫預(yù)防措施

4.2.1 硫化氫的綜合信息

硫化氫可能存在于天然氣或與原油相結(jié)合的形式存在于原油里。硫化氫氣體是一種酸性氣體，在低濃度狀態(tài)下，有一股特殊的臭雞蛋味道。在濃度達(dá)到100ppm 以上時，人的嗅覺很快就會被麻痹而失效（見硫化氫物理數(shù)據(jù)）。硫化氫比空氣要重，蒸汽密度是空氣的1.189倍。硫化氫是極易燃的氣體，它的爆炸范圍是4.3%～46%（與空氣的體積比）。

4.2.2 硫化氫的防護(hù)與控制措施

（1）盡可能從上風(fēng)方向接近可能有硫化氫出現(xiàn)的工作場所。

（2）硫化氫溶于水以及潮濕黏性的隔膜上，因此，所有防硫化氫的呼吸保護(hù)設(shè)備應(yīng)配備能罩住整個面部的面罩。

（3）在可能存在硫化氫的環(huán)境里工作的人員必須佩戴氣體探測器。

（4）在有可能接觸到硫化氫的作業(yè)開始之前，應(yīng)識別、評價因硫化氫出現(xiàn)而形成的風(fēng)險，并制訂有效的控制措施。

（5）對可能接觸到硫化氫作業(yè)的人員應(yīng)了解和掌握呼吸保護(hù)器和防毒面具等防護(hù)用具的性能和使用方法、硫化氫監(jiān)測儀器的性能及使用方法、人員中毒后的急救知識和技能等。

5.結(jié)語

海底管道內(nèi)檢測對于海底管道完整性管理事關(guān)重要。對海底管道內(nèi)檢測危險有害因素進(jìn)行辨識與分析，并制訂與之相適應(yīng)的預(yù)防措施是非常重要的。在進(jìn)行海底管道內(nèi)檢測前要認(rèn)真調(diào)研設(shè)備設(shè)施的技術(shù)性能參數(shù)，現(xiàn)場勘查海底管道所處的環(huán)境。采用一管一冊制訂完善的管道檢測施工方案；加強(qiáng)作業(yè)過程中的設(shè)備、設(shè)施、人員環(huán)境等因素的有效辨識，做好安全風(fēng)險預(yù)防措施，在充分辨識的基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)革新使海底管道內(nèi)檢測風(fēng)險降到最低。通過對員工的培訓(xùn)使員工充分了解海底管道內(nèi)檢測作業(yè)中的風(fēng)險以及防控措施，提高員工的專業(yè)技能，確保內(nèi)檢測作業(yè)在可控范圍內(nèi)得到有效實(shí)施。