輸油管道泄漏在線封堵技術應用及探討

吳睿

摘要：管道運輸 （Pipeline transport） 是用管道作為運輸工具的一種長距離輸送液體和氣體物資的輸方式，是目前最高效，最低廉的運輸方式。目前全國油氣長輸管道長度約為16萬公里，油氣管道運輸的可靠性將直接關乎國家的經濟發展，是國家發展的能源大動脈。而管道的腐蝕穿孔、突發性的自然災害（如地震、滑坡、河流沖刷）以及人為破壞等都會造成管道泄漏乃至破裂，威脅到長輸管道的安全運行，如果處置不及時，將導致重大的財產損失，人身傷害，環境污染等，隨著國家《安全生產法》、《環境保護法》的頒布和習主席“綠水青山就是金山銀山”的提出，對管道輸油運輸安全和應急處置提出了新的要求，在不停輸或者帶壓情況下開展在線封堵尤為重要。本文結合傳統封堵技術，介紹了兩種新式封堵方法，為輸油管道運輸泄漏后在線封堵提供借鑒。

關鍵詞：輸油管道? 應急處置? ?在線封堵

輸油管道泄漏后處置，分為幾類，按照是否停輸帶壓作業分為，停輸泄壓后封堵作業和在線不停輸封堵作業;按照封堵器選擇分為：對開式卡具封堵作業，管帽封堵作業，柔性堵漏封堵作業等。使用時按照各自使用范圍和缺陷點的具體表現來定選擇相應合適的堵漏器具。我們通過分析優缺點和現場實際需求，發現如下問題：一是傳統封堵器無法有效實現1Mpa以上的在線封堵作業;二是存在安裝速度慢，作業風險高的問題。針對以上問題，作業人員通過技術攻關，新開發了兩種封堵器：下口徑泄漏壓3Mpa以下可操作高壓封堵器和泄漏壓2Mpa低壓快速封堵器，兩種新的封堵器集合傳統封堵器的優點，優化和傳統封堵方式的缺點，將輸油管道泄漏應急處置提高到了新的高度。

一、傳統封堵器存在的優缺點分析

1.對開式卡具封堵器

優點：修復后強度高，可永久性使用;缺點：開式卡具重量大，在安裝時需要吊車輔助，在輸油管道泄漏情況下，焊接需要對防腐層進行剝離，帶引流對開式卡具還需要現場工藝管道壓力符合要求，焊接工作量大，不能滿足現場快速封堵作業要求，基本用在非泄漏情況下或者工藝處置完成后不帶壓力的封堵作業。

2.管帽封堵器

優點：焊接量小，相對輕便;缺點：管帽封堵要求管線泄露油品泄露壓力低，且焊接前需要提前剝離防腐層。而且在12點方位外的其他點泄漏封堵難度很大，基本用在微小泄漏下搶修或工藝接口的計劃性封堵作業。

3.柔性堵漏夾具封堵器

優點：攜帶方便，現場和實現快速安裝，不需要焊接，可實現15mm以下，泄漏壓力≯2Mpa的泄漏點封堵作業;缺點：柔性堵漏卡具封堵器無法有效實現大口徑管線泄漏封堵，柔性帶受力面大，對于有三層PE防腐層的管道，安裝完成后因為防腐層有彈性形變，封堵完成后易發生二次泄漏，只能短期使用，無法長期使用，如果要實現永久性封堵需要配合B型套筒進行二次焊接封堵作業。

二、對封堵器開展實際封堵驗證

1.實驗平臺

為實現封堵器封堵實驗，作業人員設計只做了一套試壓平臺。

由大排量高壓水泵作為動力源，抽取水箱潔凈水向已充滿水的模擬輸油管道充壓，使管道有相對足夠的水壓，來模擬管線長時間穩壓泄漏情況。

性能：

（1）水箱存水大約40方水，利用旁通閥組實現壓力調節，為確保人員安全，設定壓力為0-2.75Mpa可調;

（2）采用雙泵并聯，泄放流量20m?/h情況下，可堅持穩定泄壓狀態60分鐘以上，同時可由外部自來水作為補充水源;

（3）平臺所有焊口進行X光和著色探傷，二級合格;

（4）干線管道上有安全閥和排氣系統，對實驗作業進行安全防護。

2. 封堵實驗結果

為便于研究，我們設定泄漏條件為：泄漏孔徑10mm，泄漏點在12點鐘方向，泄漏點形式為點狀腐蝕穿孔，泄漏管道管徑為Φ559mm。通過實驗數據可以看出，在引流情況下，除柔性堵漏卡具堵漏器無法實現封堵外，其余封堵器都可以實現2Mpa以下封堵作業，但當引流停止后，超過1.5Mpa就會出現二次泄漏情況。而對于公司輸油管道靜壓點達到4Mpa的實際情況，顯然目前產品無法實現這一目標，這給公司安全生產帶來隱患。

三、新設計的要求

1.設計要求

結合實際情況和實驗數據，對傳統封堵器優缺點進行分析，作業人員對優點進行了集中，計劃構思設計一種攜帶方便，最好不需要焊接，操作安全，封堵壓力有所提高的封堵器設想?？紤]到管線泄漏至具備處置條件的壓力衰減和實驗平臺極限，設立如下目標：

（1）安裝快速，要在40分鐘內實現封堵;

（2）自密封壓力達到2.75Mpa以上;

2.設計方案

針對這一目標，工作人員提出了高低壓配合的組合封堵器涉及方案：

（1）高壓帶引流可焊接泄漏封堵器;

（2）高壓帶引流非焊接泄漏快速封堵器。

3.2.1可焊接泄漏封堵器設計

可焊接泄漏封堵器思路是科實現高泄漏壓力情況下的永久性快速封堵，需要考慮到超過2Mpa時的人員安全和平臺能力，設計參數為泄壓封堵壓力≮2.75Mpa，設計采用軌道設計，帶8組滾輪，方便在管道上360度位置快速移動安裝，對角方向設置配重平衡塊，便于旋轉操作;采用液壓單一點給力，密封面自動平衡設計，結合限位槽，密封面受力自動平衡;2道硬密封，中間有橡膠密封，表面為迷宮槽，與管道密封結合，形成迷宮槽式密封結構，密封效果更佳;采用定位銷設計，管帽安裝到管道上，馬鞍面會自動騎正，密封貼合度更好，在測試過程中直接從高到低開始實驗，當高壓實驗成功時， 默認適用于低于該壓力情況。

經過測試看出，封堵壓力除設備故障外，2.75Mpa泄漏壓均一次成功，且時間均在20分鐘內完成，實現了設計目標。

3.2.2非焊接泄漏快速封堵器設計

非焊接泄漏快速封堵器主要為補充可焊接的缺失部分，即快速實現堵漏，先實現堵漏，再進一步配合其他管帽實現永久性封堵，考慮到沒有多余遮擋，對操作人員安全造成威脅，參數設定為：泄漏壓力≤2Mpa下快速封堵，10分鐘內完成快速封堵，且自密封保壓壓力達到2.75Mpa以上，該設計有五部分組成，分別為管道隔離墊塊，鎖緊剛性鏈條，導向輪，封堵塊，壓緊裝置，管道隔離墊塊是為防止鏈條與管道防腐層面接觸，容易出現因防腐層彈性形變發生預緊力降低而泄漏的問題;鎖緊剛性鏈條為去掉傳統柔性堵漏帶接觸面過大的問題;導向輪是將鎖緊力導向為垂直方向，增大同等鏈條預緊力下垂直方向的壓力，封堵塊是按照管道直徑配置，弧形貼合良好，帶有橡膠密封面，壓緊裝置可由液壓扳手和扭力扳手開展操作，預緊力設置在40Nm。

同樣，通過實驗平臺開展測試，從數據得到，非焊接式泄漏快速封堵口在2Mpa時，可快速實現封堵作業，實現了設計目標。同時我們在后期還做了一項實驗，就是在完成封堵后，對封堵器自密封壓力進行了測試，按照管線靜壓，極限壓力設定為4Mpa，從數據得到，兩種封堵器，在完成封堵后，在條件具備情況下，可以實現4Mpa范圍內的管線壓力波動，對一些緊急管道，可在4Mpa范圍內實現啟輸。

四、應用效果

在2016年6月份，蘭州原油末站DN50mm小口徑管道腐蝕穿孔，穿孔大小6mm條裝腐蝕孔，泄漏壓力0.5Mpa，應急處置過程中，第一次采用柔性堵漏封堵器進行堵漏，安裝發現，柔性堵漏帶對管徑有要求，在DN≤100mm以下的管道，因為自身設計缺陷，預緊螺桿過長，導致封堵壓塊不能獲得足夠預緊力，后采用新設計非焊接式封堵器，實現了快速封堵，應用效果良好。

并在后期應急搶修演練中也得到很好的驗證。

五、結論及發展方向

（1）輸油管道泄漏后，三層Pe防腐層的清除是一項麻煩又危險的作業，使用快速封堵器先封堵后清除防腐層，會是搶修作業更安全。

（2）傳統柔性堵漏卡具，在帶有防腐層管道泄漏封堵時，因為防腐層的彈性形變，會使柔性堵漏帶預緊力降低，如果使用傳統柔性堵漏卡具封堵，需要高度關注二次泄漏的問題。

（3）焊接式快速堵漏封堵器是集合了對開式卡具和管帽的優點而開發，在完成安裝和引流情況下，防腐層清除和焊接變得更加安全。

（4）焊接式快速堵漏封堵器因為有導軌和配重平衡，在管道泄漏360方向泄漏情況下，安裝都很方便。

（5）非焊接式快速堵漏器可以配合傳統管帽進行永久性修復，而傳統柔性堵漏卡具封堵器必須配合B性套筒才能完成永久性修復作業，工作量較大且存在二次泄漏風險。

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