油氣集輸管道隱患治理技術與成本分析

曾偉(冀東油田公司工程造價中心，河北 唐山 063200)

0 引言

隨著油田勘探開發的不斷深入，在產能規模調整、開發方式轉換過程中，油氣生產已進入到高含水開發階段。油氣水通過鉆采系統提升，混合輸送到地面集輸管網，生產設施長期處在多種腐蝕成分的環境中，加速了石油管材和生產設備的破壞，腐蝕已經成為油氣集輸管道的重大隱患和影響油田安全生產和經濟效益的主要因素。

1 腐蝕成因分析

油氣集輸管網主要采用鋼質管道作為輸送媒介，多為埋地敷設，鋼質管道的主要成分是Fe和C兩種元素，受周圍環境和輸送介質影響，易發生化學或電化學反應引起銹蝕[1]。

1.1 外腐蝕

冀東油田地處渤海灣沿海地帶，土壤鹽堿度高、含水量大、較其他地區土壤腐蝕性強。埋地鋼質管道的外壁腐蝕主要是電化學腐蝕，在管外壁包覆防腐層是常使用的防腐方法，外表面纏繞聚乙烯膠帶或涂覆瀝青類、合成樹脂類防腐層等措施進行保護，如常見的環氧粉末，3pe防腐，環氧樹脂，玻璃鋼等，外層防護技術成熟，相比較而言，管線發生外腐蝕的幾率要小于內腐蝕。出現外腐蝕主要由以下幾方面因數：管道外防腐層長時間處于腐蝕性土壤環境中發生老化破損；施工瑕疵帶來的聚乙烯膠帶搭接縫隙處理問題；防腐保溫層局部破壞；閥門、管件節點補口補傷缺陷等；使得管道在使用過程中局部鋼質層直接與土壤接觸，加速了管道外層局部腐蝕輻射性延展破壞。

1.2 內腐蝕

管道內腐蝕是目前油田集輸管網穿孔破壞的主要誘因。形成內腐蝕的原因是多方面的：管道運行的實際輸送量遠低于設計輸送能力，含水原油在管道輸送中為層流狀態，在豎向低點積水處形成游離水，對管道底部形成電化學腐蝕；采用油氣水混合輸送時，輸送介質含有H2S、CO2、溶解O2等成分，對管道形成酸性腐蝕；此外，當管道內壁存在覆蓋物及腐蝕產物膜，形成閉塞電池腐蝕。

2 檢測技術應用與成本分析

近年來，依托信息化管理技術對集輸管道進行在線監測存在對于腐蝕點的定位精確度不夠，評價分析不足等問題。為進一步摸清管道腐蝕現狀、分析腐蝕成因，需要利用專業檢測設備運用腐蝕檢測技術來全面了解管道的腐蝕狀況，選擇有效的修復治理技術來進行管道腐蝕隱患治理工作。

2.1 外檢測

管道外檢測按外腐蝕直接檢測、PMDT無接觸磁應力檢測、開挖驗證檢測順序依次進行。技術簡單、快捷、不停產，實現管道缺陷的早期診斷，滿足油區一般管道檢測要求，市場價格在12 000元/km左右。隨著該技術在油區的廣泛應用，可實施此項技術的單位較多，受市場競爭機制影響，通過招投標管道外檢測價格呈不斷下降趨勢。

2.2 內檢測

內檢測是利用智能幾何檢測器和漏磁檢測器在管道內部，對管道管徑、管壁凹陷、金屬損失等進行檢測的一種管道檢測技術。相比于外檢測，檢測數據更祥細、記錄缺陷位置更準確，適用于油區重要油管線的檢測。檢測前一般需清管10次以上方能達到清潔度要求，智能幾何檢測器和漏磁檢測器一般檢測1至2次即可達到檢測要求，在進行費用控制時要結合管道實際，酌情調整此類費用。現階段管道內檢測費用主要以市場需求為主導，國外管道檢測費用50 km以內大約為130萬元/次，國內為80萬元/次。隨著國內內檢測設備和技術的精進，更多的內檢測企業參與投標競爭，打破價格壟斷，管道內檢測費用不斷降低，趨于合理水平。

3 治理技術應用與成本分析

依據管道腐蝕程度、腐蝕類型，綜合考慮油田生產運營需求、所屬地理環境影響等諸多因數，主要從開挖置換和非開挖治理兩種方式開展管道隱患治理技術設計和施工，不同方式下因施工設備、材料選擇差異，治理成本也存在較大不同。

3.1 開挖置換

開挖置換的治理方式主要是采用新管道替換已腐蝕破壞的舊管道，經檢測并開挖驗證確定屬于外腐蝕破壞的管道或者已穿孔破壞的管道需用此種方式進行治理。開挖置換的技術關鍵點在于新管道材質的選型工作，為了防止新置換的管道再次出現腐蝕現象，管道的性能選擇以抗腐蝕性為主。常用的新型抗腐蝕管道有內涂層無縫保溫鋼管、聚乙烯管柔性保溫管、不銹鋼保溫管等，施工期間的管線連頭、焊接工藝、輔助材料存在較大差異，施工費用和全壽命周期價值成本也存在較大不同，就此三種類型管線常用規格進行特性和價格分析。常用抗腐蝕管道估算價格分析示例見表1。

此類管線施工的關鍵點在于管線連接處管件的抗腐蝕性能的保障。上述三類管線連接處管件均選用不銹鋼管件，確保管件具有良好的抗腐蝕性，不銹鋼管件的主材費和安裝費約為普通鋼質管件的6～10倍。除開管件價格影響進行分析，三種管線中不銹鋼保溫管雖然具有優越的抗腐蝕性能，但是不銹鋼管線的市場價格較高約為25 000～30 000元/t，流體用無縫鋼管約為4 300～5 000元/t，不銹鋼管線的材料價格約為無縫鋼管的5～7倍，整體管線的造價高，經濟效益低，不具有大面積推廣應用價值。內涂層無縫保溫管與聚乙烯柔性保溫管相比較而言，內涂層無縫保溫管因受鋼材性能的限制，單根敷設長度在10 m左右，管線在施工過程中連接點多，不銹鋼管件的使用量大，較聚乙烯柔性保溫管的成本偏高，整體價格在三種管線中處于中等。聚乙烯柔性保溫管具有優越的價格優勢，管線可長距離敷設，連接處少，有效節約了不銹鋼管件費用，在長距離輸送管線中能有效降低工程成本，但是若其使用地點在油氣處理的站場內，管線連接處增多，不銹鋼管件的使用量大，成本會有較大比例上漲。

表1 常用抗腐蝕管道估算價格分析示例

3.2 非開挖治理

對于油氣生產運營限制，僅能短時間停產的隱患管線；環境敏感、工農關系復雜且不能進行大規模土石方開挖區域；以及開挖治理需要投入高昂施工組織措施費的河道、湖泊、鐵路等復雜地段；應優先選用非開挖的管道腐蝕隱患修復技術。

3.2.1 旋轉氣流法修復技術

通過清除管道內壁銹垢的同時對管道內壁涂層防腐，一次性將老舊金屬管道修復再造成復合管，恢復管道流量和使用功能，具有較好的除垢效果和安全環保性。主要采取現場寫實施工數據、工料機組價測算以及參考其他地區相似項目合同價格的方法進行價格審核，采集的數據具有明確的項目針對性，施工價格還需要在實踐中進一步分析完善其合理性。旋轉氣流法修復管道技術估算價格分析示例見表2。

表2 旋轉氣流法修復管道技術估算價格分析示例

3.2.2 等徑壓縮法內襯HDPE管修復技術

使用一種外徑與原管道內徑相同的改性HDPE管，經多級等徑壓縮，暫時減小改性HDPE管的外徑，經牽引機將HDPE管拉入清洗除垢的主管道內，起到防腐和提高原管道承壓能力、全面修復原管道的作用。價格控制可參考非開挖技術委員會頒布的《管道更新施工定額》，使用時需要結合具體工程實際進行人材機工料調整來確定實際價格。價格控制的關鍵點在于管道清洗除垢和HDPE內襯管材價格控制，HDPE內襯管材價格國產和進口差距約為6～10倍左右，材料選型對成本的影響較大。等徑壓縮法內襯HDPE管修復技術估算價格分析示例見表3。

3.2.3 HCC纖維增強復合防腐內襯集成技術

HCC采用的是改性環氧樹脂為基體、纖維為增強體的雙組份材料，以壓縮空氣推動擠涂器、涂料、封堵器在管道內運動，完成內壁涂覆施工，對于DN400以下的中小口徑輸油、氣、水管線，具有很好的實用性能。以市場報價、同類型項目歷史合同價格、工料機測算組價為價格審核依據，在成本控制時要注意熱洗除垢、噴砂除銹、施工段機械組織及材料消耗等重點分項費用對于成本的影響，需做好施工技術和組織措施方案的嚴格審查，確保費用的經濟合理性。舊管線應用HCC技術估算價格分析示例見表4。

表3 等徑壓縮法內襯HDPE管修復技術估算價格分析示例

表4 舊管線應用HCC技術估算價格分析示例

因其成本較其他兩種修復技術低廉，HCC技術在新管線建設工程中也得到了有效利用，單米價格約為舊管線修復的75%左右。與新建管線中常用的內涂層無縫鋼管相比較，HCC技術可在管線連接處，直接對普通鋼質管件進行防腐，替代不銹鋼管件的使用；綜合不銹鋼管件影響進行涂層價格對比，二者價格相差不大，由于HCC屬于專利技術，可選施工企業范圍較小，價格較穩定；內涂層無縫鋼管制作技術成熟，可選制作加工企業較多，市場價格具有競爭性，通過招標工作成本可進一步得到控制[2]。新管線應用HCC與內涂層技術估算價格對比分析示例見表5。

表5 新管線應用HCC與內涂層技術估算價格對比分析示例

4 結語

在油氣集輸管道的日常運維工作中，應注意根據管線實際情況，正確使用內、外檢測技術，對管道腐蝕、破損、凹痕、裂縫、擦傷和起皺狀況進行全面性了解，選用最優的腐蝕隱患前期預防和修復治理技術，控制好技術應用成本。目前油田使用的油氣集輸管道的腐蝕檢測和修復治理技術還屬于新技術、新材料工藝范疇，價格處于行業壟斷態勢，在計算價格時還存在“無據可依”的現象，需要不斷通過項目實例和調查研究進行工程數據的積累和價格的統計分析，采取定額指導和市場調控相結合的計價方式，科學合理管控管道修復治理項目成本支出。