提高油氣田在役埋地鋼質管道維修質量對策探討

張婧瑤

西南油氣田分公司致密油氣勘探開發項目部

埋地管道維修是管道完整性管理中減緩管道運行風險的重要技術環節，是確保管道安全運行的重要技術措施，是減緩管道運行風險，將管道運行風險控制在合理、可接受范圍內的重要保障，是延長管道使用壽命的重要技術手段。在役管道完整性管理中維修工程的實施主要依據檢測評價[1-3]結果確定的缺陷位置、類型以及嚴重程度，確定管道維修計劃和實施方案[4]，明確管道維修的時間、方式、材料、標準、操作程序、工藝規程、驗收標準、質量檢驗、質量抽查及資料記錄等，并按照維修工程計劃和實施方案進行實施以及質量驗收。在維修工程實施過程中，維修工程質量是確保實現風險減緩目標的關鍵。本文以埋地鋼質管道內、外腐蝕缺陷的維修為研究對象，論述缺陷維修的施工流程、關鍵質量控制點，分析了油氣田管道維修工程的實施現狀和存在的問題，并提出了針對性的解決措施。

1 常用的管道維修技術

油氣田在役埋地鋼質管道由于制造、施工和生產運行過程中會造成管道本體、外防腐保溫層（包括防腐層、保溫層、外護層）和內防腐層缺陷，因此需進行管道維修，其維修工作內容參見典型管道結構圖（圖1）。

圖1 典型的防腐管道結構Fig.1 Typical anti-corrosion pipeline structure

按照具體的施工工程劃分，可分為管道外腐蝕缺陷的維修和管道內腐蝕的維修，管道外腐蝕缺陷的維修包括管道本體、外防腐保溫層（包括防腐層、保溫層、外護層）缺陷的維修；管道內腐蝕的維修主要為內防腐層缺陷的維修。

1.1 管道外腐蝕缺陷維修

管道外腐蝕缺陷的維修技術[5]主要包括管道本體維修技術和管道外防腐（保溫）層維修技術，管道本體維修技術可分為焊接類維修和非焊接類維修，常用的維修技術及適用范圍[5-6]見表1。

表1 常用管道維修方法的適用范圍Tab.1 Application scope of common pipeline repair methods

管道外防腐（保溫）層維修技術分為保溫管道和非保溫管道，其維修材料和結構的選擇宜采用與原管道同種或類似的材料和結構，常用的管道外防腐層缺陷維修材料及結構[7-8]見表2，常用的硬質聚氨酯泡沫保溫管道保溫層維修結構見表3。

表2 常用管道外防腐層缺陷維修材料及結構Tab.2 Commonly used repair materials and structures for external anti-corrosion coating defects of pipelines

表3 硬質聚氨酯泡沫保溫管道保溫層維修Tab.3 Repair of insulation layer of rigid polyurethane foam insulation pipe

1.2 管道內防腐層維修

管道內防腐層維修技術主要包括內襯非金屬管道和風送擠涂內涂層。

內襯非金屬管維修技術依據施工方法的差異分為縮頸法和折疊法[9-11]。縮頸法是通過機械作用縮小非金屬管道的直徑，然后將新管送入舊管內，最后通過加熱、加壓或靠自然作用使其恢復到原來的形狀和尺寸，從而與舊管形成緊密配合。其工藝原理如圖2所示。折疊內襯法是在施工前將非金屬管道加熱并折疊成U形、C形，甚至工字形，插入待維修的管道中，利用加熱或加壓使其恢復原來的管道形狀，從而與舊管道構成緊密配合形成復合管道。

圖2 縮頸法內襯非金屬管工作原理Fig.2 Working principle of necking-method lining non-metallic pipe

風送擠涂內涂層法[12]是以空壓機為動力，推動涂料加注段在管道中移動，使涂料涂敷在待修管道上。其工藝原理如圖3所示。

圖3 風送擠涂內涂層法工作原理Fig.3 Working principle of the air-assisted squeeze internal coating method

2 管道維修施工

2.1 管道外腐蝕缺陷的維修及質量控制關鍵點

管道外腐蝕缺陷的維修施工作業包括管道本體缺陷維修施工作業（圖4）和管道外防腐（保溫）層維修施工作業（圖5）。

圖4 管道本體缺陷維修施工流程Fig.4 Construction process of pipeline body defect repairing

圖5 管道外防腐（保溫）層維修施工作業流程Fig.5 Operation process for the maintenance and construction of external anti-corrosion(insulation)layer of the pipeline

管道本體缺陷維修施工的質量控制點包括維修材料、管道開挖、原防腐（保溫）層清除、管體表面處理、焊接維修技術的焊口、復合材料維修的厚度等質量控制。實施管道本體維修施工驗收合格后應開展管道外防腐（保溫）層維修施工。

管道外防腐（保溫）層維修施工的質量控制點包括維修材料、管道開挖、原防腐（保溫）層清除、管體表面處理、防腐層維修、保溫層維修、防護層維修、回填及地貌恢復等質量控制。

2.2 管道內防腐層維修及質量控制關健點

縮頸法內襯非金屬管道主要施工工藝如圖6所示。

圖6 縮頸法施工工藝示意圖Fig.6 Schematic diagram of necking construction process

折疊法內襯非金屬管道維修的典型工藝流程如圖7所示。

圖7 折疊法施工工藝示意圖Fig.7 Schematic diagram of the folding method construction process

風送擠涂內涂層法施工的主要工藝流程如圖8所示。

圖8 風送擠涂內涂層法施工工藝流程Fig.8 Construction process of the air-assisted squeeze internal coating method

縮頸法和折疊法內襯非金屬管施工質量控制關鍵點主要包括操作坑、管線清洗、試拉、PE 管復原、管線連接等。

風送擠涂內涂層法施工質量控制關鍵點包括操作坑、管線清洗、管道干燥、噴砂除銹、風送擠涂道數、涂層質量等。

3 管道維修工程實施現狀

隨著中石油油氣田管道完整性管理規定及管道完整性管理手冊等體系文件的頒布，完整性管理技術已經在油氣田生產中規模應用，完整性管理的理念和技術已經體現在日常的生產管理中，形成了以數據采集為基礎，通過高后果區識別與風險評價、檢測評價、管道維修維護的管道完整性管理模式，取得了管道失效泄漏事件顯著降低的良好效果。但是，管道維修工程作為管道完整性管理中減緩管道風險的關鍵環節，在具體的實施過程中，由于維修工程的特殊性以及完整性管理人力資源等方面的因素，缺乏有效的措施對管道維修工程質量實施控制，主要是由于管道維修工程具有點多面廣、工程量零散、維修工礦復雜多變等特點。若參照新建管道工程，設立專門的工程監理隊伍負責工程質量的監控，無論從費用上還是從可實施性上都比較困難；若依靠完整性管理組織機構和人員從事質量監督工作，無論從人員技術水平還是數量上分析，均無法實現維修施工過程的質量控制。目前，管道維修采用的是以最終驗收代替過程驗收的質量管控模式，但由于管道維修工程是一個隱蔽工程，過程控制是確保最終質量的關鍵，例如：管道本體及外防腐維修工程，按照施工順序劃分，包括外防腐層剝離、除銹、涂層涂敷、保溫層安裝、外護層安裝、回填等工程環節，每個環節均有不同的質量要求，按照相關標準規定，只有上一道工序質量合格后才能進行下一道工序施工，而下一道工序實施后無法檢測上一道工序的質量。因此，如何經濟有效地實現管道維修工程過程質量管控是油氣田管道完整性管理推廣應用亟待解決的問題。

4 對策及建議

為解決管道維修質量控制的問題，結合目前油氣田生產管理的現狀，提出以下對策及建議：

（1）強化管道維修施工方案的審查，確保修復技術的適應性。在維修施工前，應依據管道本體缺陷的類型，編制相關維修技術方案，并通過完整性管理主管部門組織的技術審查。維修技術方案至少應包括工程概況、編制依據、組織機構及分工、維修材料及方法選擇、施工工藝、質量檢驗要求、維修工作量及計劃進度、維修過程資料采集要求及安全保障措施等。

（2）發揮一線員工的質量監督作用，倡導全員參與完整性管理。目前，油氣田生產管理實施的是屬地管理原則，利用現有的管理機制，建立管道維修工程質量監督制度，管道維修工程在哪一個小隊管轄區域實施，就由哪一個小隊指派專人進行維修過程的質量監督。但是目前一線員工絕大部分不了解管道維修技術，不熟悉相關的技術標準，建議在已有標準和完整性管理手冊的基礎上，針對一線員工的實際情況，由專業技術人員編制適宜于管道維修過程質量監督的工作表單，以便于一線員工在維修工程質量監督過程中應用。常見的管道外防腐維修工程質量監督表單見表4，其他維修技術可以參照該表單編制。

表4 常見的管道外防腐維修工程質量監督表單Tab.4 Common pipeline external anti-corrosion maintenance project quality supervision table

5 結束語

針對目前管道維修工程實施現狀和現有的管道維修技術，建立系統的維修方案和完善的審查制度，增強一線員工的質量監督意識和作用，確保管道維修質量，有效控制管道的運行風險，是提高油氣田在役埋地鋼質管道維修質量的基礎保障。