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管道研究

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输油管道湿地高后果区管理对策研究

来源:《管道保护》杂志 作者:王玉江 时间:2019-11-22 阅读:

王玉江1 杨风斌2 张晓帆3 张延涛4


1.中国石化胜利油田分公司工程技术管理中心; 2.中国石化胜利油田分公司孤东采油厂;

3. 中国石化胜利油田分公司东胜公司; 4. 中国石化胜利油田分公司海洋采油厂

 

 

山东黄河三角洲国家级自然保护区地处渤海之滨,是以保护新生湿地生态系统和珍稀濒危鸟类为主的湿地类型自然保护区。某油田输油管道总长约25 km,其中21 km地处该自然保护区内,管道两侧各200 m内有湿地、森林、河口等。按照GB 32167―2015《油气输送管道完整性管理规范》,该管道大部分属于II级高后果区管段。

1 湿地高后果区环境特点

1.1 生态环境多变

输油管道穿越黄河,横跨保护区南北。随着春夏季雨水增多和黄河水量增加,保护区内水位大幅上升,部分管道随水流涨落侵袭、流道变化和水面迁移由地下变为水下,基础受损严重,出现水中飘浮、错断等情况,风险极大。

1.2 生态系统脆弱

湿地生态十分脆弱,水文、土壤、气候等因素都会导致生态系统的变化。油田管道输送“易燃、易爆、高压、高温”介质,一旦发生泄漏,管道内的介质将泄漏或喷射到环境中,油品中的苯系物、多环芳烃、重金属等有毒有害物质随油品扩散至土壤和水体,造成污染,严重影响区域生态环境。

1.3 环保要求严格

生态文明建设纳入国家发展战略,要求油田开发必须与环境保护和谐相处,采取更加先进的生产技术和管理技术,提升开采、集输过程的安全环保条件,满足对湿地保护区的环保要求。

2 湿地高后果区管道运行风险

2.1 管道敷设环境条件差

输油管道处于黄河口自然保护区,区域内土壤含盐量高、电阻率低,盐碱化严重,影响管道外腐蚀;地表植被变化及其根系影响导致管线外防腐层破损,加剧外腐蚀。

2.2 输送介质腐蚀成分多

目前原油进入特高含水期,管道介质中水分、溶解氧、二氧化碳、硫化物等腐蚀性物质致使管道腐蚀和磨损严重。

2.3 防腐措施容易失效

输油管线内防腐以环氧粉末为主,经过十多年运行,内防腐层局部脱落,高速运行的含砂采出液磨损内防腐层,加剧内防腐层损坏而失效。 2017年以来先后发生地上管线、穿越黄河管段腐蚀穿孔,存在较大安全环保风险。

3 湿地保护区输油管道管理对策

3.1 保证管道本质安全

(1)管道材质选择。目前在用的管材类型有金属管+内外防腐、不锈钢及非金属管,不同管材的性能比较见表 1。

钢管承压能力强,具有塑性及韧性好、维修方便等优点;不锈钢管造价高,不适用于大规模集输管线;玻璃钢管抗机械冲击能力差,一旦损坏会造成大面积污染,不适合保护区环境要求;柔性增强复合管一般管径<DN150,管径>DN150的增强超高分子聚乙烯复合管应用较少,不能在保护区内大面积推广。考虑管道等级及其重要程度,输油管道采用钢管,并提高设计等级。

(2)外防腐及阴极保护选择。调研分析6种防腐形式,性能对比见表 2。

挤压聚乙烯(2PE、 3PE)外防腐层比其他防腐层有绝对优势。 3PE与钢管粘接力强,抗机械冲击,耐土壤应力,抗阴极剥离,耐腐蚀,具有环氧粉末和聚乙烯防腐层的双重优点,各项综合性能优异。在满足技术要求的前提下,综合考虑防腐层造价、周边防腐预制条件等因素,钢制管道采用3PE防腐层、补口采用辐射交联聚乙烯热收缩套、埋地保温管线选用3PE+30 mm厚聚氨酯泡沫黄夹克。

(3)内防腐选择。不同内防腐特性对比见表 3。

HDPE与EXPE内衬各方面性能相差不大, EXPE耐温性能稍好;赛克54陶瓷和玻璃釉抗磨蚀和耐高温性能比其他涂料优异,但是价格偏高,且玻璃釉防腐层为高温一次成型,目前没有成熟的焊口处理工艺,管线焊口缺陷易加速局部腐蚀。

考虑采出液矿化度高、强腐蚀性,管道地处自然保护区环保风险高,管道内防腐选用赛克54+智能小车内补口。

3.2 完善安全配套措施

加强保护区内高后果区管道完整性管理,如完 善三桩一牌设置,管道沿线加密设置标志桩及警示牌等。

3.3 提升信息化手段

管线首末端处均设置电动快速切断阀,可实现远程关断。输油管道泄漏监测技术与快速切断阀联动,为快速定位、紧急关断和应急抢修提供自控手段。目前常用的分布式光纤监测技术和负压波监测技术见表 4。

输油管道黄河北段设计量站1处,输送含水原油中含伴生气,不宜采用负压波监测技术。确定采用分布式光纤泄漏监测系统,沿管线同沟敷设测温光缆进行监测。

4 结语

(1)预防与治理相结合,加强管道本质安全管理,强化管道防腐技术应用,通过泄漏监测、无人机巡检、视频监控等信息技术手段,提升湿地高后果区管理水平。

(2)湿地高后果区管理是长期动态变化的过程,要持续跟踪管道铺设状态,经常性开展风险评价和维修保护,保障管道安全运行。

(3)落实管道监测制度,根据监测数据分析确定管线运行状况和更换周期,提前编制整改方案,降低管道运行风险。

 

作者:王玉江,教授级高级工程师,胜利油田高级专家。

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