2021-4-9 | 石油技術(shù)論文
一、差異分析
1.清管方式
俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ規(guī)定管道清管有4種方式:可分離式清管器、不使用可分離式清管器(高速液流沖洗/高速氣流吹掃)、拉伸式清管裝置和液體置換。直徑大于219mm的管道應(yīng)使用可分離式清管器;直徑小于219mm的管道,當(dāng)曲率半徑小于5倍管徑或者清管長(zhǎng)度小于1km時(shí),可不使用可分離式清管器,但采用高速氣流吹掃的管段長(zhǎng)度不超過(guò)5km;拉伸式清管裝置是指借助拖動(dòng)推桿移動(dòng)清管器,以及利用內(nèi)部或外部定心定置裝置進(jìn)行清管;液體置換是指管道試壓后利用高速液流排出污染物的方式進(jìn)行清管。為提高清管質(zhì)量,減少油-水混合懸浮液體積,還使用凝膠-溶劑式機(jī)械分離清管器,溶劑是汽油或二乙烯乙醇(圖1)。相對(duì)于我國(guó)管道清管使用清管球(器),俄羅斯管道清管裝置和清管方式更為多樣化。
關(guān)于清管器允許通過(guò)的曲率半徑,中國(guó)和俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)基本相近。GB50369規(guī)定清管器應(yīng)能適應(yīng)管道彎管的曲率半徑;Q/SY1059規(guī)定清管器可以通過(guò)曲率半徑為清管器直徑5倍的彎管。俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ規(guī)定當(dāng)曲率半徑小于5倍管徑時(shí),可不使用可分離式清管器。
2.清管器運(yùn)行速度
俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ、Ⅱ和Ⅴ規(guī)定可分離式清管器運(yùn)行速度不應(yīng)小于1km/h,不使用可分離式清管器,由液體流動(dòng)速度保證清管質(zhì)量,液體流動(dòng)速度不應(yīng)小于5km/h。Q/SY1059規(guī)定原油清管器運(yùn)行速度宜控制在3~6km/h;SY/T5922規(guī)定天然氣管道清管器運(yùn)行速度一般宜控制在3.5~5m/s(12~18km/h);關(guān)于清管器運(yùn)行速度和管道吹掃速度,中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格。
3.清管周期國(guó)
內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)“清管周期”的要求比較簡(jiǎn)略,缺乏定量要求,不能全面指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn),主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面:(1)SY/T5922規(guī)定:輸氣管道應(yīng)根據(jù)氣質(zhì)組成、管道輸送效率和輸送壓差確定合理的清管周期。當(dāng)管道輸送效率小于0.95時(shí),宜進(jìn)行清管。管道輸送效率為實(shí)際輸氣量與設(shè)計(jì)輸氣量的比值,由于氣源不穩(wěn)定性、用戶(hù)調(diào)峰和支線(xiàn)分輸?shù)仍颍搮?shù)不能真正反映管道實(shí)際情況,以此作為清管周期的依據(jù),具有一定片面性和局限性。(2)SY/T5536規(guī)定原油管道首次和不定期清管,應(yīng)制定清管方案。目前熱油管道結(jié)蠟預(yù)測(cè)技術(shù)較為成熟[14-16],由于輸量較低,以及結(jié)蠟層的保溫作用,考慮到清管的經(jīng)濟(jì)性,管道在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)可能不進(jìn)行清管,因此應(yīng)綜合考慮管道結(jié)蠟不均勻性、能耗經(jīng)濟(jì)性和低輸量運(yùn)行安全性等因素,確定最優(yōu)結(jié)蠟厚度和清管周期[17]。(3)SY/T6695規(guī)定根據(jù)管道運(yùn)行和油品質(zhì)量檢測(cè)情況安排成品油管道清管作業(yè)。但實(shí)際難以實(shí)施,原因是成品油管道腐蝕產(chǎn)物容易造成管道停輸問(wèn)題,管道內(nèi)腐蝕機(jī)理還有待進(jìn)一步研究,目前不能完全確定微生物腐蝕、管材氧化腐蝕、水溶性和酸性腐蝕是成品油管道內(nèi)腐蝕的主導(dǎo)誘因。
俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ規(guī)定:新建管道在具備連續(xù)通信能力時(shí),才可以進(jìn)行清管作業(yè)和壓力試驗(yàn),而我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)缺少此類(lèi)規(guī)定。俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)Ⅳ規(guī)定應(yīng)編制輸油管道清管年度作業(yè)計(jì)劃,應(yīng)根據(jù)輸油管道實(shí)際情況和油品物性確定清管周期,且每季度不少于一次。定期清管周期內(nèi)管道輸送能力下降3%及以上時(shí),應(yīng)進(jìn)行緊急清管。俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)“清管周期”既有原則性規(guī)定,也有最低要求,具有借鑒意義。
4.管道有效直徑計(jì)算
根據(jù)管道歷史運(yùn)行參數(shù),計(jì)算管道有效直徑,掌握管道結(jié)蠟狀況,是確定原油管道是否進(jìn)行清管的重要依據(jù)和有效方法,但國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)相關(guān)規(guī)定。俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)Ⅵ規(guī)定原油管道流速低于1m/s或未進(jìn)行周期性清管,應(yīng)使用下列方法計(jì)算有效直徑:根據(jù)管道運(yùn)行參數(shù),每個(gè)月抽取5~10個(gè)時(shí)間段,周期8~24h,周期內(nèi)輸油參數(shù)(流量、壓力)無(wú)較大變化。
5.清管質(zhì)量控制措施
針對(duì)“清管質(zhì)量控制措施”,國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)比較簡(jiǎn)略,例如GB50251和GB50369規(guī)定油氣管道試壓前清管應(yīng)不少于兩次;GB50369和Q/SY1059規(guī)定清管應(yīng)分段進(jìn)行。俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ規(guī)定清管前應(yīng)向管道注入其容量10%~15%的水,以便濕潤(rùn)和沖刷污染物,清管必須通過(guò)過(guò)濾器進(jìn)行注水,防止泥沙、異物進(jìn)入管道;俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)Ⅴ規(guī)定管道分段清管,管段長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)40km。俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)具有借鑒意義。針對(duì)“管道清管合格條件”,中國(guó)和俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)基本相近,GB50369規(guī)定管道清管以開(kāi)口端不再排出雜物為合格。俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ規(guī)定可分離式清管器從管道中穿過(guò)沒(méi)有任何損壞時(shí),認(rèn)為清管質(zhì)量合格;不使用可分離式清管器,由液體流動(dòng)速度保證清洗質(zhì)量,當(dāng)排放管排出液流不含污染物時(shí),認(rèn)為清管質(zhì)量合格。
6.清管器跟蹤
針對(duì)“清管器跟蹤”,國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)是非強(qiáng)制性要求,俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)是強(qiáng)制性要求,例如SY/T5922規(guī)定清管器宜安裝發(fā)訊裝置,便于跟蹤定位;SY/T5536規(guī)定首次進(jìn)行清管、不定期清管或清管器破損需發(fā)送機(jī)械清管器推出破損的清管器時(shí),機(jī)械清管器應(yīng)安裝跟蹤設(shè)備,沿線(xiàn)應(yīng)進(jìn)行跟蹤。俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)Ⅳ規(guī)定清管器應(yīng)配備防爆構(gòu)型的低頻傳送器,利用地面便攜式定位儀接收傳感器信號(hào),從而監(jiān)測(cè)清管器通過(guò)管段情況,或者確定卡阻位置。
針對(duì)“清管器跟蹤監(jiān)測(cè)設(shè)置地點(diǎn)”,國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)較為簡(jiǎn)略,俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)更為細(xì)化,具有借鑒意義。例如SY/T5922規(guī)定根據(jù)管道全面調(diào)查資料和實(shí)際情況設(shè)置清管器監(jiān)聽(tīng)點(diǎn),在中間閥室、支線(xiàn)、穿跨越、高程差較大管道等特殊地點(diǎn)應(yīng)設(shè)監(jiān)聽(tīng)點(diǎn),并配備信號(hào)接收裝置和通過(guò)指示儀;SY/T5536規(guī)定清管器發(fā)送前,根據(jù)管道線(xiàn)路情況,以適宜的距離選擇放置接收機(jī)的地點(diǎn),特殊地段應(yīng)加密跟蹤點(diǎn)。俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)Ⅴ規(guī)定清管器跟蹤由配備低頻聲學(xué)測(cè)位器的專(zhuān)業(yè)承包商負(fù)責(zé),專(zhuān)業(yè)承包商數(shù)量取決于管段長(zhǎng)度(2km以?xún)?nèi),1支;2~12km,2支;12~24km,3支;24~40km,4支)。用于監(jiān)測(cè)清管器發(fā)送信號(hào)的檢測(cè)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在管道軸線(xiàn)上方,間距不超過(guò)1km,應(yīng)設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置,包括:①線(xiàn)路截?cái)嚅y;②干線(xiàn)管道與等徑或支線(xiàn)管道的節(jié)點(diǎn);③干線(xiàn)管道與不小于70%干線(xiàn)管道直徑的支線(xiàn)管道的節(jié)點(diǎn);④與水平方向夾角45o的干線(xiàn)管道彎管處。
7.清管安全措施
針對(duì)“清管安全措施”,國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)為原則性規(guī)定,例如GB50369規(guī)定管道清管施工前,應(yīng)編制施工方案,制定安全措施,并充分考慮施工人員及附近公眾與設(shè)施安全。清管作業(yè)應(yīng)統(tǒng)一指揮,并配備必要的交通工具、通信及醫(yī)療救護(hù)設(shè)備。SY/T6695規(guī)定清管作業(yè)應(yīng)制定相應(yīng)的清管方案,明確清管作業(yè)組織機(jī)構(gòu)、清管器的選用、清管步驟、流程操作、運(yùn)行控制、事故預(yù)案等事宜。俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)Ⅴ規(guī)定原油管道清管作業(yè)危險(xiǎn)區(qū)域?yàn)閺墓艿垒S線(xiàn)至兩側(cè)25m范圍,天然氣管道清管作業(yè)危險(xiǎn)區(qū)域?yàn)椋汗艿拦軓?00~300mm,從管道軸線(xiàn)至兩側(cè)40m范圍;管道管徑300~800mm,從管道軸線(xiàn)至兩側(cè)60m范圍;管道管徑800~1400mm,從管道軸線(xiàn)至兩側(cè)100m范圍,具有借鑒意義。
二、結(jié)論與建議
(1)建議進(jìn)一步研究不使用可分離式清管器(高速液流沖洗/高速氣流吹掃)、拉伸式清管裝置和液體置換等清管方式的可靠性,特別是上述清管技術(shù)對(duì)于中、小管徑管道的適用性。(2)借鑒俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)СНиПIII-42-1980,建議GB50251和GB50253規(guī)定新建管道要求具備連續(xù)通信能力時(shí),才可以進(jìn)行清管作業(yè)和壓力試驗(yàn)。(3)借鑒俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)РД39-30-598-1981,建議SY/T5536規(guī)定根據(jù)原油管道歷史運(yùn)行參數(shù),計(jì)算管道有效直徑,掌握管道結(jié)蠟狀況,進(jìn)而確定清管周期。(4)借鑒俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)ВСН011-1988和ОР-16.01-60.30.00-КТН-2004,建議GB50251和GB50253規(guī)定清管作業(yè)應(yīng)分段進(jìn)行,并且利用過(guò)濾器進(jìn)行注水,以保證清管質(zhì)量。(5)借鑒俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)ОР-16.01-60.30.00-КТН-2004,建議SY/T5536和SY/T5922針對(duì)“清管器跟蹤”進(jìn)行強(qiáng)制性要求,以及規(guī)定清管器跟蹤監(jiān)測(cè)設(shè)置地點(diǎn)。(6)借鑒俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)ОР-16.01-60.30.00-КТН-2004,建議SY/T5536和SY/T5922規(guī)定原油清管作業(yè)危險(xiǎn)區(qū)域范圍。(本文圖、表 略)
本文作者:馬偉平 蔡亮 王靜 楊雪 潘騰 曹燕 單位:油氣管道輸送安全國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室中國(guó)石油管道科技研究中心 中國(guó)航油集團(tuán)津京管道運(yùn)輸有限責(zé)任公司 吐哈油田工程技術(shù)研究院