內(nèi)檢測技術(shù)在復(fù)雜海底管道中的工程應(yīng)用

王彬，馬洪新，郭斌，楊巍海洋石油工程股份有限公司，天津300452

內(nèi)檢測技術(shù)在復(fù)雜海底管道中的工程應(yīng)用

王彬，馬洪新，郭斌，楊巍
海洋石油工程股份有限公司，天津300452

我國對海底管道安全運營的要求越來越高，定期對管道進行內(nèi)檢測已成必然趨勢。以渤海某混輸海底管道檢測工程為例，通過分析其運行工況，針對可能存在的清管球或內(nèi)檢測器卡堵、內(nèi)檢測器運行速度過快導(dǎo)致無法采集完整數(shù)據(jù)等風(fēng)險做了充分計算與評估，采取了清管球選型改造及清管順序優(yōu)化、內(nèi)檢測器模擬體設(shè)計、定位跟蹤器應(yīng)用三種措施來保證施工質(zhì)量與施工安全，獲得了良好的效果，對今后類似的工程應(yīng)用有一定的借鑒意義。

內(nèi)檢測；海底管道；工程應(yīng)用

目前我國對海底管道運營的要求越來越高，因而需要定期對管道進行內(nèi)檢測，但面臨大量老舊管道問題，特別是有些管道設(shè)計初期并未考慮管道內(nèi)檢測需求，如果管道運行條件又較為復(fù)雜（如混輸管道），則進行管道內(nèi)檢測存在較大難度。

某待檢測管道為渤海A平臺至B平臺1條混輸管道，全長近10 km，壁厚12.7 mm，最大操作壓力3.8 MPa。此條管道投產(chǎn)近15年，自投產(chǎn)以來未進行定期清管，因而管道內(nèi)情況不明，存在較大風(fēng)險。另外該管道輸送介質(zhì)為油氣水三相混輸介質(zhì)，且氣液輸送比例接近20∶1，此種工況易造成智能檢測器在管內(nèi)部分區(qū)間運行速度過快，導(dǎo)致檢測器采集數(shù)據(jù)不完整。而平臺作業(yè)方考慮到產(chǎn)量的壓力及對井口設(shè)施啟停時可能發(fā)生故障的顧慮，不同意停產(chǎn)/減產(chǎn)檢測方案，因而在線檢測成為唯一選擇，如果不采取任何措施直接進行檢測，會造成檢測數(shù)據(jù)缺失，導(dǎo)致檢測失敗，甚至有清管器卡堵的風(fēng)險［1-4］。

1 管道內(nèi)檢測

管道內(nèi)檢測，是應(yīng)用智能檢測器在管道內(nèi)運行的，同時采集數(shù)據(jù)，通過分析采集到的數(shù)據(jù)確定管道狀態(tài)。目前常用的智能檢測器有3種：第一種為漏磁檢測器（MFL），是國內(nèi)目前應(yīng)用最廣泛的一類內(nèi)檢測器；第二種為超聲檢測器（UT），由于其應(yīng)用時對清管要求較高及需要耦合劑，且價格比超聲要高，因而國內(nèi)應(yīng)用較少；第三種為遠場渦流檢測器（RFT），此類檢測器檢測能力及限制均一般，有時用于特殊場合的管道檢測，如立管的單獨檢測［5］。3種智能檢測器對比見表1。

2 內(nèi)檢測技術(shù)的應(yīng)用

針對該條管道的復(fù)雜工況，以及3種檢測器的對比，選擇漏磁檢測器（MFL）進行檢測。為滿足智能檢測器運行條件及平臺作業(yè)方要求：檢測器運行速度控制在0.3～3 m/s，可順利通過1.5D彎頭以取得較好的檢測數(shù)據(jù)，項目主要采取了3種措施：

（1）對清管球進行選型、改造及優(yōu)化清管順序。

（2）對內(nèi)檢測器進行模擬體設(shè)計。

（3）應(yīng)用定位跟蹤器。

2.1清管球選型、改造及清管順序優(yōu)化

表1　智能檢測器對比

由于該管道投產(chǎn)15年來未進行定期清管，僅在檢測前3個月實驗性通過2個等徑低密度泡沫清管球，管道內(nèi)狀況不確定性因素較多，清管及檢測存在較大未知風(fēng)險，因而選用風(fēng)險較低的漸進式清管方案進行清管，根據(jù)每步的清管結(jié)果確定下一步清管順序。針對本項目工況，對清管球進行了選型及改造，對清管順序進行了部分適應(yīng)性調(diào)整。

2.1.1清管球選型

為減小通球風(fēng)險，首先選擇等徑硬質(zhì)泡沫清管球進行清管，根據(jù)監(jiān)測到的清管時間及管道運行參數(shù)確定清管球的發(fā)送個數(shù)，同時確定下一步發(fā)送計劃。為保證清管效果，并兼顧發(fā)球風(fēng)險最低的原則，本項目還選擇了帶鋼刷的硬質(zhì)泡沫清管球及泡沫測徑清管球。

2.1.2清管球適應(yīng)性改造

由于管道存在1.5D彎頭，普通清管球通球時存在卡堵風(fēng)險，為減小風(fēng)險，針對以下方面做了適應(yīng)性改造。

2.1.2.1清管球長度

清管球長度一般為2倍內(nèi)徑，此次由于涉及1.5D彎頭且管道長期未進行清管，可能存在較多雜質(zhì)，因此將清管球長度設(shè)計為1.6倍內(nèi)徑，通過減小清管球長度，在滿足清管施工工藝的同時降低清管球通過彎頭時的風(fēng)險。

2.1.2.2測徑板等分數(shù)及開槽深度

測徑板一般為一定規(guī)格的圓形鋁板，用以測量管道內(nèi)最大變形以及最小彎頭等制約檢測器通過的因素。管徑不同使用的測徑板規(guī)格也不同，內(nèi)檢測時一般選擇管道內(nèi)徑的85％、90％等作為測徑板直徑。同時，根據(jù)不同工況，選擇的測徑板厚度也不同，常用的測徑板厚度有3、5、6 mm等。為保證測徑板能夠通過管道，同時又能真實地反映出管道內(nèi)內(nèi)檢測器的可通過性，對測徑清管球中的測徑板進行了改造，改造后的測徑板如圖1所示。

圖1　測徑板

（1）增加測徑板等分數(shù)。由通常的24等分增加至48等分，同時增加開槽深度，以增加測徑的精確度及嚴密性。

（2）測徑板與密封板之間增加墊圈，增加測徑板回彎空間。

（3）調(diào)換測徑板和密封板位置。考慮到清管球通過1.5D彎頭瞬間，測徑板前面的密封板會向后壓迫可能導(dǎo)致測徑板變形，造成測徑板誤報，干擾后續(xù)的施工進程。將測徑板與密封板位置調(diào)換，利用密封板比測徑板大的物理特性保護清管球過彎瞬間，從而更真實地反映管道的實際狀態(tài)。圖2為改造前后測徑清管球通過1.5D彎頭的狀態(tài)對比。

圖2　改造前后測徑清管球過彎瞬間狀態(tài)對比

2.1.3清管順序優(yōu)化

按照正常的漸進式清管順序，發(fā)送清管球過程中應(yīng)從簡到難，嚴格控制清管球發(fā)送順序。但本項目在工作進行時，通過比對現(xiàn)場結(jié)果發(fā)現(xiàn)雖然該條管道從未進行清管，但管道內(nèi)實際雜質(zhì)含量較少，因而減少了泡沫清管球及等徑直板清管球的發(fā)送數(shù)量，節(jié)約了工期。清管順序及合格標(biāo)準見表2。

2.2內(nèi)檢測器模擬體設(shè)計

表2　清管順序及合格標(biāo)準

內(nèi)檢測作業(yè)過程中需通過2個1.5D彎頭，且1.5D彎頭為此型內(nèi)檢測器可通過的最小彎曲半徑，因此檢測作業(yè)存在一定風(fēng)險。根據(jù)內(nèi)檢測器廠家提供的兩種型號的內(nèi)檢測器數(shù)據(jù)和常用清管器的數(shù)據(jù)相結(jié)合分析，設(shè)計如圖3所示的前端有防撞頭的內(nèi)檢測器模擬體。

2.3定位跟蹤器應(yīng)用

管道清管及檢測時，不能完全排除清管球或檢測器在管道內(nèi)卡堵的情況出現(xiàn)，為方便出現(xiàn)卡堵時清管球或檢測器的及時定位，需提前安裝定位跟蹤器。

此項目中使用的定位跟蹤器利用電磁發(fā)射原理，采用定點跟蹤方式，檢測清管球或檢測器在管道內(nèi)的位置。同時為驗證該清管球定位跟蹤器效果，在其他清管項目中采用潛水員水下定點尋找方式，成功發(fā)現(xiàn)清管球。清管球定位跟蹤器如圖4、圖5所示。

圖3　前端有防撞頭的內(nèi)檢測器模擬體

圖4　清管球定位發(fā)射器

3 檢測結(jié)果及分析

圖5　清管球定位接收機

采用上述檢測方式檢測完成后，下載數(shù)據(jù)，得出檢測結(jié)果。檢測結(jié)果數(shù)據(jù)完整性達到98％，符合規(guī)范（POF）要求，表明采取措施有效，一次性成功完成了此次檢測［6］。通過最終的檢測報告，成功發(fā)現(xiàn)缺陷5處。通過DNV規(guī)范、ASME規(guī)范及有限元法分別計算缺陷處剩余強度。缺陷剩余強度計算結(jié)果見表3。

表3　缺陷剩余強度計算/MPa

根據(jù)計算結(jié)果對比可知，此管道在正常工況下剩余強度均大于管道最大操作壓力3.8 MPa，ERF最大值為0.21，均小于0.5。因此依據(jù)本次檢測數(shù)據(jù)分析判斷管道可以在當(dāng)前工作壓力下安全生產(chǎn)，且有較充裕的安全裕度。

4 結(jié)束語

中海油涉及的管道大部分為海底管道，管道情況較為復(fù)雜，對其進行內(nèi)檢測作業(yè)應(yīng)根據(jù)每條管道的實際情況考慮必要的措施以減小檢測風(fēng)險，同時獲得最準確的檢測數(shù)據(jù)，保障海底管道的順利運行，實現(xiàn)管道的完整性管理。

［1］楊理踐，劉剛，高松巍，等.檢測裝置運行速度對管道漏磁檢測的影響［J］.化工自動化儀表，2010，37（5）：57-59.

［2］羅會久.內(nèi)檢測技術(shù)在中洛輸油管道上的應(yīng)用［J］.技術(shù)縱橫，2013，32（5）：116-117.

［3］陳世利，部世旭，黃新敬，等.海底管道微小泄漏球形檢測器整體設(shè)計［J］.石油工程建設(shè)，2014，40（4）:11-15.

［4］陳世利，黃新敬，郭世旭，等.海底管道微泄漏球形內(nèi)檢測器可行性研究［J］.石油工程建設(shè)，2014，40（2）：19-26.

［5］石勇春，劉劍峰，王文娟.管道內(nèi)檢測技術(shù)及發(fā)展趨勢［J］.工業(yè)安全與環(huán)保，2006，32（8）：46-48.

［6］李東升，王昌明，沈勇.管內(nèi)在役檢測技術(shù)及管道安全性評估［J］.油氣田地面工程，2001，20（5）：85-86.

Engineering Application of Internal Inspection Technique in Complicated Submarine Pipeline

WANG Bin，MAHongxin，GUO Bin，YANG Wei
Offshore OilEngineering Co.，Ltd.，Tianjin 300452，China

The requirements for submarine pipeline safe operation are more and more strict in China，regular internal inspection for submarine pipelines has become an inevitable trend.This paper takes the inspection project of a mixed transmission submarine pipeline in Bohai Bay as an example to analyze the pipeline operational state，and conducts sufficient calculations and assessments on possible risks，such as stuck spherical pig or internal detector，incomplete data aquisition due to too fast detector moving.Three measures are adopted to guarantee the construction quality and safety，which include spherical pig selection，pigging sequence optimization，design of simulated internal detector and use of locating and tracing device.These measures achieve good results.

internalinspection；submarine pipeline；engineering application

10.3969/j.issn.1001-2206.2016.04.021

王彬（1983-），男，山東利津人，工程師，2008年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）自動化專業(yè)，現(xiàn)從事海底管道檢測、清管、試壓、排水干燥及海管維/搶修工作。Email：348273450@qq.com

2016-02-18；

2016-05-05