海管建造階段常見問題及其對生產期運行維護的影響分析

王 波，曲 直，滿海強，徐偉捷，張 智

(中海石油(中國)有限公司天津分公司遼東作業(yè)公司 天津300457)

1 海管清管以及內檢測的意義

海管是海上油氣田生產過程中原油、天然氣、注水等介質的專用管道，海上各平臺之間，以及海上平臺與陸地處理終端之間，通過海管進行介質輸送可以提高生產效率。因此海管的安全、高效運行有著非常重要的意義。在海管全生命周期運營階段，海管會受到各種因素影響導致輸送效率下降、腐蝕等問題，以原油海管為例，原油中所含的蠟會以蠟晶的形式析出，沉積在管道內壁(圖1)；各種有機物、無機物會在管道內結垢，也會增加管道腐蝕。因此，海管需要進行定期清管。

在海管投入運行之后，對整條海管的運行狀態(tài)進行分析，以保證海管的安全運行，此時需要利用電子幾何檢測器對海管進行內檢測。在管道內運行時，記錄運行過程中的溫度、速度、加速度、旋轉度、壓力以及管道內幾何變形等信息，滿足要求后，利用漏磁檢測器(圖2)或超聲波檢測器，對管道內壁的壁厚變化進行測量，可以得到管道腐蝕缺陷尺寸、加工缺陷、金屬損失等信息，發(fā)現危害管道運行的隱患。

通過定期清管和內檢測，可以延長海管的使用壽命，確保海管的使用安全。海上油田各條海管根據各自輸送介質的不同，均制定相應的清管周期和內檢測周期。一般情況下，清管周期天然氣干氣海管每年一次，天然氣濕氣及合格原油海管每3個月一次，混輸海管及注水海管每2個月一次。內檢測則在海管投運前完成或者在投運后1年之內開展，完成內檢測5年后，進行內檢測復檢。

2 影響清管及內檢作業(yè)的因素

2.1 管道及附屬閥門

海管管徑必須從起點到終點完全一致，將兩種不同管徑的管道焊接在一起，將會導致清管器從一段管徑管道進入另一段不同管徑管道時，出現卡球的問題。海管附屬閥門也需要采用全通徑的閥門，如果閥門為變徑閥門，則清管器也有可能卡在球閥處。閥門內徑必須與海管內徑完全一致。非全通徑閥門(圖3)完全禁止安裝在海管上，在監(jiān)造階段要特別注意對閥門的檢查，即使是全通徑的球閥，也要進行開關試驗，避免閥門無法全開，影響通球。

除了管道內徑以及閥門要求之外，管道內壁焊接時，要避免出現較大的焊瘤等，以免后續(xù)對清管器造成傷害。

2.2 管道彎頭參數

2.2.1 彎頭曲率半徑

彎頭曲率半徑的定義，為管道中心線至圓心的長度，彎頭的曲率半徑影響清管器的通過，海管平臺立管段到海管收發(fā)球筒之間的管線彎頭較多(圖4)，要求彎頭的曲率半徑≥3D(D為管道外徑)。

2.2.2 彎頭間直管段長度

在海管的收發(fā)球筒與入海段之間，不僅彎頭多，還會出現兩個彎頭連接在一起的狀態(tài)，這種狀態(tài)的管段，對兩個彎頭間的直管段有明確的要求，即L＞D，直管段的長度要大于管道的外徑(圖5)。

在建造階段，要特別注意彎頭的曲率半徑和雙彎頭造型直管段的長度，如果曲率半徑不足，直管段長度不夠，后續(xù)的內檢測時，則需要對管道進行改造，將讓作業(yè)變得非常困難。

2.3 管道附件的位置及設置

2.3.1 溫井和防腐刮片、探針的設置

溫井為溫度表或者溫度變送器安裝的基座，探測桿深入到管道內部，因此溫井嚴禁安裝在清管器通過路徑的主管道上。

防腐刮片和防腐探針，是為了檢測管道腐蝕而設置，其原理為把與管材或者設備相同材質的金屬試片放到介質中，通過計算試片暴露天數下的重量損失來計算管道的腐蝕速率。和溫井一樣，防腐刮片需要垂直于管道深入到管道內，因此嚴禁將防腐刮片和探針安裝在清管器通過路徑的主管道上。

2.3.2 管道三通格柵的設置

在海管收發(fā)球筒的旁通位置，設置有三通，在收發(fā)球時，實現介質路徑的改變，對于內徑小于60%主管線管徑的三通，清管器可以安全通過；內徑大于60%主管線的三通，清管器可能會卡堵。因此，對于內徑大于50%主管線內徑的三通，均需要安裝三通格柵(圖6)。

鑒于海管三通處，一般都是和主管線相同的內徑，在海管建造階段，生產人員需要對海管三通處是否正確安裝三通格柵進行確認，避免后續(xù)施工帶來的不便(圖7)。

2.3.3 過球指示器的安裝

過球指示器是檢測清管器是否通過的裝置，當清管器通過其安裝位置時，觸碰到撞針，指示裝置起跳，表示清管器已經通過。因此，如果選擇的過球指示器和管道不匹配，則很可能因為撞針過長，而影響清管器的正常通過。

3 故障實例

3.1 溫井安裝位置不合適影響清管

某油田在清管發(fā)球時，清管器表面存在劃傷，初步判斷為尖銳物所致，在進行停產檢修時，發(fā)現溫度表和溫度變送器的溫井不合適，已經撞擊變形，最終判斷為溫井過長所致。該溫井安裝在清管器路徑管路上，建議盡量安裝在非清管器路徑上(圖8)。

3.2 防腐刮片安裝位置對清管的影響

某油田原油海管，防腐刮片和防腐探針未按照PID圖設計安裝，由于防腐刮片和防腐探針安裝到清管器通過的路徑上，導致清管器劃傷、損壞。經過不停產檢修，發(fā)現腐蝕刮片已經被撞彎(圖9、圖10)。

4 海管建造階段施工建議

對于海管建造階段的施工把控，對后續(xù)的海管運行維護有非常重要的影響。因此，在海管建造階段，現場監(jiān)造人員一定要注意以下幾個常見問題。

4.1 海管管道及閥門

整個海管的管道內徑必須全部一致，管道附屬閥門必須采用全通徑閥門，同時，在建造階段進行閥門開關試驗，保證閥門能夠實現全開全關，避免出現半開的狀態(tài)。

海管存在彎頭之處，一定要測量曲率半徑，確保曲率半徑≥3D。對于存在兩個彎頭連接的部位還應該保證連接兩個彎頭的直管段長度大于管道外徑。發(fā)現曲率半徑不足或者直管段不足時，及時通知施工方整改。

4.2 海管附屬件

海管附屬件包括過球指示器、防腐刮片、防腐探針、溫井等。過球指示器的長度一定要合適，不能太長；防腐刮片、防腐探針和溫井，不要安裝到清管器通過的路徑上。

4.3 海管三通格柵

三通格柵在海管建造階段，會出現漏裝現象，作為監(jiān)造人員，一定要進行檢查確認，拍照存檔，防止漏裝。

關注以上海管建造階段的重點問題，將有利于將這些問題在建造階段妥善處理，從而切實避免影響后續(xù)海管運營階段的清管、內檢等作業(yè)。■