工藝管線溫度監(jiān)測套管的修復(fù)與應(yīng)用

顧仲輝　金勇才 　徐志民　趙磊　王雅麗

摘 要：在石油化工企業(yè)工藝參數(shù)監(jiān)測是掌握流程運(yùn)行狀態(tài)的一項重要指標(biāo)。由于受到輸送介質(zhì)的沖刷、腐蝕等因素的影響一體式的溫度監(jiān)測套管容易腐蝕滲漏，使溫度監(jiān)測儀表無法正常使用甚至出現(xiàn)損壞，嚴(yán)重影響工藝參數(shù)采集與監(jiān)測。本文介紹了一種溫度監(jiān)測套管的修復(fù)技術(shù)，通過增加內(nèi)襯管的方法有效的解決了一體式溫度監(jiān)測套管損壞后造成的油氣泄漏、工藝參數(shù)缺失等不利因素，提高了數(shù)據(jù)采集的完整性并消除了油氣泄漏等安全隱患。

關(guān)鍵詞：溫度監(jiān)測;保護(hù)套;腐蝕;油氣泄漏

1 背景介紹

在石油化工企業(yè)工藝參數(shù)監(jiān)測是掌握流程運(yùn)行狀態(tài)的一項重要指標(biāo)，生產(chǎn)工藝參數(shù)的監(jiān)測和控制對整個企業(yè)的安全生產(chǎn)運(yùn)行、節(jié)能降耗等起著關(guān)鍵的作用。工藝參數(shù)中壓力和溫度監(jiān)測是最常見的工藝參數(shù)指標(biāo)，壓力、溫度的監(jiān)測分別有相應(yīng)的計量儀表和配套設(shè)施。其中溫度參數(shù)的監(jiān)測比較特殊，在油氣集輸工藝流程中溫度的監(jiān)測大都采用溫度計或溫度傳感來進(jìn)行溫度監(jiān)測。為確保溫度監(jiān)測準(zhǔn)確性和有效性，溫度計和溫度傳感探頭在工藝管線中必須達(dá)到一定的插深。溫度監(jiān)測儀表自身不具有耐壓性和密封性，儀表探頭必須安裝在特制的溫度計套內(nèi)。保護(hù)套的作用一方面保證溫度監(jiān)測儀表在不接觸介質(zhì)的情況下實現(xiàn)溫度測量;另一方面防止壓力和腐蝕性介質(zhì)損壞儀表探測裝置。油田化工企業(yè)使用的溫度監(jiān)測保護(hù)套是通過介質(zhì)將溫度傳遞到保護(hù)套，再將溫度傳遞給儀表探頭，通過探頭溫度感應(yīng)原件實現(xiàn)對介質(zhì)溫度的監(jiān)測。

2 技術(shù)現(xiàn)狀及主要技術(shù)難點

一體式溫度計套采用碳鋼材料插深在工藝流程內(nèi)部，由于受流程中介質(zhì)的腐蝕沖刷，保護(hù)套在使用一段時間后會出現(xiàn)穿孔滲漏等現(xiàn)象，造成溫度監(jiān)測設(shè)備無法安裝。溫度監(jiān)測儀表的缺失使溫度數(shù)據(jù)無法正常采集。工藝控制參數(shù)缺失使工藝控制無法達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，給工藝流程的監(jiān)測和安全運(yùn)行造成安全隱患。在能耗分析中由于缺少重要的監(jiān)測數(shù)據(jù)工藝能耗分析也無法正常進(jìn)行，使工藝流程降本增效研究處于盲區(qū)狀態(tài)。由于溫度計量儀器儀表螺紋及本體不具備密封性，所以恢復(fù)溫度計量必須對保護(hù)套進(jìn)行更換。溫度監(jiān)測套管更換存在以下兩個難點：一是一體式溫度監(jiān)測套管安裝在油氣集輸工藝管線上，監(jiān)測套管的更換需要停運(yùn)連續(xù)生產(chǎn)的設(shè)備。生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施的停運(yùn)影響上下游處理裝置的正常運(yùn)行，到此生產(chǎn)任務(wù)將無法按期完成，造成經(jīng)濟(jì)損失。二是由于輸送的介質(zhì)屬于易燃易爆物，套管的更換安裝需要對工藝流程進(jìn)行置換和動火作業(yè)：一方面大型的處理設(shè)備工藝流程置換成本高;另一方面動火作業(yè)在油氣生產(chǎn)場所的安全風(fēng)險較高。

3 溫度監(jiān)測套管的修復(fù)技術(shù)與原理

針對溫度監(jiān)測套管出現(xiàn)的問題，我們對保護(hù)套結(jié)構(gòu)及尺寸進(jìn)行研究和測量發(fā)現(xiàn)：保護(hù)套的內(nèi)襯管直徑比監(jiān)測監(jiān)測儀表的探頭直徑粗，內(nèi)襯套管和金屬探頭之間有4mm的環(huán)形空間，監(jiān)測套管的長度比金屬探頭長30mm。以這些余留空間作為研究的方向，我們根據(jù)發(fā)動機(jī)更換缸套的原理提出了套管滲漏的解決方案：在保護(hù)套內(nèi)增加內(nèi)襯套管隔絕滲漏點。在不進(jìn)行動火、停產(chǎn)等作業(yè)的情況下修復(fù)原套管的密封性，使其恢復(fù)原使用功能。方案提出后我們對內(nèi)襯套管的材質(zhì)、內(nèi)襯套管壁厚、密封方式、螺紋連接旋合長度四個方面進(jìn)行分析對比分析。首先是材質(zhì)的選擇，由于輸送介質(zhì)含礦化度高達(dá)20000mg/L的地層水，材料的選擇必須經(jīng)得住地層水的腐蝕。在對材料的腐蝕速率和承壓狀況進(jìn)行對比后，我們最終選定腐蝕速率為0.01mm/a的316L不銹鋼管作為內(nèi)襯套管主選材料。內(nèi)襯套管壁厚的選擇上我們根據(jù)316L不銹鋼內(nèi)徑外徑對壓力的影響以及該材料承受壓力計算方法確定不銹鋼管壁厚為1mm，其承壓能力達(dá)13MPa。密封方式上我們認(rèn)真研究原套管的密封面，并結(jié)合密封狀況制作了3mm厚的聚四氟乙烯材料密封墊;由于需要采用螺紋連接，螺紋連接的旋合長度的確定，我們查閱國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，最終確定10mm作為旋合長度。結(jié)合以上四種影響因素的確定，我們制作出溫度監(jiān)測套管修復(fù)方案，并依據(jù)方案制作出溫度監(jiān)測套管的內(nèi)襯套管。完成監(jiān)測監(jiān)測套管修復(fù)后我們進(jìn)行了大量的現(xiàn)場實驗全部達(dá)到使用要求。最后，為了保證溫度監(jiān)測儀采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在制作的內(nèi)襯套管內(nèi)加注了導(dǎo)熱油，使工藝介質(zhì)的溫度能夠迅速準(zhǔn)確的傳遞給探頭實現(xiàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集。

4 應(yīng)用效果

溫度監(jiān)測套管的修復(fù)一方面解決了原套管難以更換的難題;另一方面新的內(nèi)襯套管與原套管內(nèi)采用螺紋連接更換方便，可根據(jù)監(jiān)測儀表的插深狀況改變插深管的深度，以便適應(yīng)更多的監(jiān)測儀表。該內(nèi)襯套管的技術(shù)創(chuàng)新點在于將一體式螺紋套設(shè)計更改為分體式，將插深管更換為可拆卸式，可隨時對插深管進(jìn)行更換安裝。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡仁良，過程裝備密封技術(shù)，化學(xué)工業(yè)出版社出版[J].2010