柔性复合管在油田集输管线的应用

2013-01-17凯张贤波李康锐曹宏刘

石油工业技术监督 2013年4期

李凯张贤波李康锐曹宏刘宵

1.西安石油大学石油工程学院（陕西西安 710065）

2.中国石油塔里木油田分公司开发事业部（新疆库尔勒 841000）

中国石油塔里木油田分公司塔中油田 (以下简称塔中油田)位于塔克拉玛干沙漠中央位置，现有各种油气水管道300多条，目前综合含水率已经达到90%。油田产出水矿化度高（90 000mg／L），以（K＋＋Na＋）Cl-离子为主，大部分为CaCl2型水，具有pH值低的腐蚀特性。近几年来，随着塔中油田I号坡折带奥陶系油气的大面积开发，硫化氢伴随着原油、天然气产出，腐蚀速率远远超过了0.076mm/a的标准，使得管线腐蚀穿孔频繁。塔中油田每年因腐蚀穿孔刺漏造成的直接经济损失上千万元。因此，塔里木油田于2010年开始在塔中油田开展柔性复合管的现场应用试验。

1 柔性复合管的性能和特点

柔性复合管是一种由高分子复合材料制成的具有一定高强度、高压力、耐腐蚀、摩阻系数小、保温性好、柔性好、寿命长等优异性能的石油天然气工业应用管件，其结构从里至外由芯管、增强层、外包层组成，其中芯管为硅烷交联高密度聚乙烯管或纳米改性的聚氯乙烯管；增强层为芯管上编织或者缠绕的增强纤维丝（绳）或钢丝绳，各增强纤维层之间采用粘结剂粘结；外包层为聚乙烯防腐保护层[1]。工作压力范围为0～32MPa；内径尺寸范围为17～300mm。

该柔性复合管与钢材料和玻璃钢管相比，其优点主要是：①耐腐蚀，抗酸碱性强；②抗结垢，内壁光滑，摩阻系数小，非常适用于高矿化度油气田；③柔性好，质量小，输送流体阻力小，使用中可自由弯曲，在实际施工中有效减少了因地形起伏、地质断层等环境对油气管线施工的影响和损害，使用寿命长，一般为30～50年;④传热系数低，绝热性能好，最高使用温度可达110℃,不用防腐保温；⑤操作方便，施工简单快捷，单根长度可达到1 000m，现场施工使用不锈钢卡或丝扣连接，可省去焊接工序，减轻了工人劳动强度，缩短了施工时间；⑥便于运输，弯曲半径小于1m，可整盘装运；⑦管线长度可以根据现场实际进行“定制”生产，不仅增加了现场的适应性，而且减少了管材的浪费；⑧抗低温冲击性能好，最低工作温度可达零下35℃；⑨储存方面，占地面积小，可作为应急管道使用，应急功能灵活。

2 柔性复合管的实际应用

随着单井含水的上升，高矿化度的污水加剧了管线的腐蚀穿孔，塔中油田于2010年采用柔性复合管对站外部分单井集输管线进行更换，首先对TZ16-5、TZ161这两口自投产以来腐蚀穿孔累计达30次以上的单井进行更换，其主要应用情况见表1。

该集输管线的施工要点主要包括：

（1）管沟开挖。因该复合管在塔中油田首次应用，施工更加谨慎安全，将管线深埋至距地面1.2m处，穿越公路处加钢套管，以防止外力损坏管线。若沟底有不易清除的坚硬物体应铲除至设计标高以下0.15～0.2m，然后铺上沙土整平夯实，切平整后方可用吊带吊复合管下沟。

表1 TZ16-5、TZ161井柔性复合管情况表

（2）管线铺设。复合管铺设时，先将复合管套在专制的转盘上，由施工人员拉着管头走，让其自然分散，每间距10m设1人，直至复合管放完为止。铺设时使其尽可能自然敷设在管沟内，管体决不能进行反弯。

（3）管线连接。复合管与复合管之间需用管件进行连接，常用的方式有扣压式连接、丝扣式连接，法兰式接和由壬式连接，根据其压力等级不同选择的方式也不同。

（4）管沟回填。回填管沟时，必须用细土或沙（最大粒径不得超过3mm）回填至管顶0.2～0.3m处，方可用原土回填压实，应注意不要碰坏或划伤复合管。管沟回填应有沉降余量，一般应高出地面0.3m。回填时应从一端开始，另一端结束，避免复合管扭曲变形[2]。

（5）试压。管线施工后进行现场试压，试压合格后进行二次回填，管线进行投产试运。

3 应用效果评价

由于柔性复合管具有相比其他管材更多的优点，因此在塔中油田得到大面积的推广应用，其效果主要体现在以下几个方面：

（1）柔性复合管可以弯曲，铺设管道时可节省人力，同时与钢管相比，减少了焊接、探伤、补口、防腐等施工工序，施工时间可节约50%以上。

（2）就裸管而言，钢制管线比柔性复合管成本上低12%左右，但加上钢制管线的一些其他工序费用，其比柔性复合管线综合建设成本要高25%以上。

（3）柔性复合管线现场施工工序简单，无明火作业，极大地提高了油田施工的安全系数，降低了操作危险性。

（4）柔性复合管生产运行过程中，维修费低，同时在修复时不依赖动力电源，有效缩短了安全维修周期，可迅速恢复生产。

（5）柔性复合管的隔热性能好，其导热系数远小于金属管，可节省额外的保温费用，能够得到较好的经济效益和社会效益。

4 柔性复合管应用几点建议

根据柔性复合管在塔中油田的试验和应用，提出几点建议以供借鉴。

（1）塔中油田处于全球第一大流动性沙漠塔克拉玛干沙漠中央，每年3～10月为风沙季节，沙丘运动速度平均可达6m/a[3]，沙堆的迁移对于管线运行造成很大的影响，图1表示在铺设管道时，管线埋深均符合要求。处于风口的管线经过风沙的搬迁，不出半年就会造成管线悬空（图2），复合管线的寿命减半，因此在设计和施工中要避免将管线铺设在风口位置。