高稠油管道站內改造工程施工要點分析

宋江峰 遼河石油勘探局油田建設工程二公司

高稠油管道站內改造工程施工要點分析

宋江峰 遼河石油勘探局油田建設工程二公司

目前遼河油田油氣站場改造項目逐漸增多，本文主要對施工時站內殘余可燃氣體的處理，高稠油管道改造封堵系統加熱保溫的處理，以及投產前對工作管的暖管處理，做出詳細的分析與說明。

可燃氣體；保溫；暖管

combustible gas; heat preservation; pipe warm-up

前言

遼河油田是我國最大的稠油、超稠油、高凝油生產基地。隨著時代的發展，有越來越多的井場、站場及其他基礎設施需要進行改建和擴建，而這些改擴建項目的施工方法存在著許多相通之處，因此，有必要對這些施工經驗進行研究和總結，以便于在同類工程中可以相互借鑒。

例如：遼河油田投資的“特—石輸油管線127墩處改線工程”，就是一個典型的工程實例。特—石輸油管線改建段在石化分公司南側的油氣站場內，與擬建的“盤營客運專線（高鐵）”的127#墩相交，故需要對輸油管線進行改建。

下面就是對在該項目實施過程中，所遇到的3個主要問題的具體分析及解決方法。

一 工程施工要點分析

1.站內殘余可燃氣體的影響：

施工現場平面圖如下所示：

管線南側動火點距站內的輸氣站只有2m，在氣站輸氣時會有少量殘余可燃氣體流入作業區，形成對動火作業的潛在危險。

2.封堵系統的溫度影響：

本管線輸送介質為超稠油，其特點是在常溫下黏度很大，超稠油需加熱至> 75oC時才能保證其在管道內的流動性。在改建的過程中，如何保證其管道的溫度是一個需要解決的問題。

3.投產前的暖管方式：

超稠油管道傳統的暖管方法是熱水循環，此方法不但要浪費大量的水、天然氣、煤炭等自然能源，而且還要消耗大量的人力資源,并且還具有一定的風險性。所以

研究一種新的節能、環保、安全、可靠的暖管方法是很有必要的。

二 工程要點的解決

1.對作業區域內殘存可燃氣體的處理:

1.1 根據現場踏勘情況，動火作業區位于液化氣站的下風口，為確保施工安全對作業區進行隔離，沿動火作業區周圍用高2m彩鋼板隔擋。彩板搭接尺寸>200mm，隔擋圍板底角長度方向采用土方進行掩埋，如下圖所示：

1.2 由于動火點較近，同時天然氣加空氣混合濃度在5～10%范圍內就會引發爆炸。所以在施工前、后及過程中都要用可燃氣體報警儀對空氣濃度進行檢測，檢測合格后方可施工。

1.3 當發現可燃氣體超標時采用防爆軸流風機，進行強制通風以保證空氣濃度在正常值的范圍內。

2. 對封堵系統作業時的溫度保證：

2.1 加熱源的確定：本工程在石化廠的站內施工，可利用現有的工業用蒸汽管線進行伴熱，蒸汽管線溫度為150oC。封堵旁通的伴熱管線采用φ27無縫鋼管煨制。

2.2 保溫層的確定：為保證封堵旁通管道內超稠油的流動性，管道的保溫層的選擇成為本改造項目的重點。

2.2.1 保溫材質的選擇：

1）復合硅酸鹽板具有重量輕、抗拉強度高，導熱系數小0.024～0.038W/m·k,憎水性好,韌性好，工作溫度-40oC～700oC,屬不燃材質，是一種新型的保溫材料。

2）根據本工程的自身特點管道工作最低溫度為>75oC。蒸汽伴熱管道的溫度為<150oC。所以采用復合硅酸鹽板作為封堵旁通管的臨時保溫材料。

2.2.2 保溫層厚度確定：

1）由于封堵系統的伴熱方式為蒸氣伴熱，溫度在150oC；而且整個管路系統全部為露天，為了保證管道的溫度和對工作人員的安全，特限定保溫層表面溫度<50oC。

2）計算方法確定：

tm：保溫層表面溫度oC；tj：管路周圍介質的溫度oC；D管路內徑；α2：保溫層表面放熱系數千卡/m2·時·oC。Db保溫層外徑；δ保溫層厚度；

經計算得δ=56mm，但考慮到現場情況多變故采用保溫板寸為1000mm× 500mm×70mm。保護層采用耐高溫聚酯膜進行包纏。如下圖所示：

3.投產前的暖管：

3.1 暖管的方式確定：

1)稠油管線的暖管施工，至今沒有相關的設計及施工規范，無論是暖管的設計方案，還是施工方案都是按照以往的經驗估計出來的。

2)以往的暖管方式都是采用加熱爐加熱水，然后通過一些外接臨時管道將熱水送至工作管道內，由低溫水足漸循環至要求溫度后投油。此方法暖管的時間長，至少要3～5天。在此期間加熱爐要不間斷供水，工作人員要24小時看護，浪費了大量的人力和能源，工期太長，經濟效益差。

3)本工程采用的是集膚效應的伴熱方式，可以利用集膚效應直接將工作管進行加熱，以達到新建段管線的暖管目的。

3.2 新建管段變形量計算：

L:管道膨脹量 L1：管道長度 Δ T：環境溫度與工作溫度差 α：管材膨脹系數

經計算：管線達到暖管溫度時的理論膨脹值為86mm。

3.3 方案的實施：

1）方法流程：

2）預留測溫點：

預留測溫點可以全過程的實現溫度控制。測溫點主要留在2連頭處的焊口處，暖管完成后對該處進行發泡保溫（之前已完成防腐）。并準備了2臺紅外線測溫儀和2臺經緯儀對管線進行實時觀測。

3)暖管前對集膚效應系統進行測試；

(1)絕緣電阻測試:絕緣電阻30 MΩ > 23 MΩ符合設計要求。

(2)直流電阻測試：直流電阻0.6Ω<0. 76Ω符合設計要求。

(3)直流電壓試驗的電壓值為額定電壓3倍，試驗時間為5min，結果合格。

4)集膚效應加熱觀測表：

注：當至下午16:12點以后通過穩定電壓，將溫度控制在87oC左右，應變趨于穩定在81mm（與理論計算值相差5mm）。可以得出結論暖管合格可以投油。

5）投產：暖管合格后經相關部門批準后，投產成功。最后進行補口及地貌恢復工作。

6）經濟效益：按以往的暖管經驗，本工程暖管至少要用4天的時間（24小時工作），而采用集膚效應暖管只用了1天就可以完成。與以往的熱水或蒸氣暖管相比不但省去了加熱爐、泵等設備及相關的運輸成本，而且還節約了加熱用的能源，使“盤營客運專線（高鐵）”得以提前開工，有著很好的經濟及社會效益。

三 小結

特—石輸油管線127墩處改線工程，在施工過程中，根據自身的特點分別對可燃氣體的防護、封堵管路系統的保溫及投產前管道的暖管方法進行了創新，并取得了成功。本工程自2010年3月正式投產至今，管線運營正常沒有發生任何質量問題及其他事故。

對于稠油管線投產前的暖管技術要求及方法，目前國內無論是設計還是施工都沒有成熟的規范，尤其是集膚效應用于稠油管線投產前的暖管也是處于起步階段，有著很大的研究潛力，應給予大力的研究和開發，希望將來能夠形成一種規范化的操作規程,為我們今后的設計及施工帶來方便。

[1]郭光臣.油庫設計.石油工業出版社.1986

[2]E.W麥卡利斯特.管道經驗法則手冊.石油工業出版社.2004

Nowadays, there is an increasing number of oil-gas station transforming projects in Liaohe Oilfield. The essay mainly analyzes and explains in details the solutions of the remaining combustible gas during the process of construction; the heat preservation to the thick oil pipelines; and the thermal system before operation.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.15.021

作者簡歷

作者：宋江峰 出生年月:1980年6月

性別：男 籍貫：遼寧盤錦 職稱：助理工程師 畢業院校：2004年畢業于沈陽建筑大學 現從事工作：石油工程技術管理與市場開發 單位：遼河石油勘探局油田建設工程二公司。