长输原油管道局部退役施工工艺及其环境影响分析

2018-11-02卿建华

安全、健康和环境 2018年10期

关键词：氮气环境影响介质

卿建华

(中国石化管道储运有限公司安全环保监察处，江苏徐州 221008)

我国原油管道建设经历了两个时期，20世纪90年代以前为初创期，20世纪90年代以后为发展期，在东北、西北、华北、华东、华中地区形成了区域性的原油输送管网。目前东北原油管道及华东地区建设的原油管网已经陆续开始进行管道退役弃置处理。

1 原油管线局部退役施工工艺及过程

1.1 前期处理工序

前期的清油吹扫过程主要包括退役管线的封堵、密闭开孔抽油、管道切割、新旧管道连头、退役管道扫线推油。扫线用的介质一般采用氮气或水。

1.1.1封堵

首先在需要弃置的管道两端设置封堵场地，对施工作业带进行清理和平整，以便施工人员、车辆和机械设备通行。封堵施工在全线停输的基础上，采用高压盘式双侧双封堵方式进行。封堵成功后，在退役管道两端设置4处高压盘式封堵点，管线被封堵盲板分为5段，第一段为上站至A处封堵点，第二段为A处封堵点至B处封堵点，第三段为B处封堵点至C处封堵点，第四段为C处封堵点至D处封堵点，第五段为D处封堵点至下一站。具体施工部位见图1。

图1 管道封堵施工位置

图1中A、B、C、D表示原管道切口位置；a、b、c、d四处表示黄泥油挡火墙位置；A、E、F、D为现场焊口；红线表示新建管线；蓝线表示原有管线和保留管线，虚线表示要拆除管线。

1.1.2管道抽油及切割

安装抽油阀门，通过抽油泵及阀门将双封堵中间管段内的原油抽入油罐车内，运往附近的站场污油罐。随后准备实施切割，切割前在管道A、B、C、D处切割口下方挖出接油槽，接油槽大小约为1 m×2 m×1 m，接油槽内铺设防渗膜，进行管道的切割。切割过程中管道内少量的剩余原油接入接油槽内。管线切割完成后在管线的外端采用滑石粉与黄油的混合物对管道进行密封。

1.1.3新旧管线连头

封堵和切割完成后，对新建管线与原管道接头处的焊接断面进行打磨焊接坡口，并进行管口的组对和焊接，完成新、旧管线的连头。

1.1.4退役管道扫线推油

对退役管道内两个封堵点中间的管道内的原油，通球推油，清出管道。在C处焊接安装发球筒。在B处焊接安装收球筒。采用三通的推油旁接管，连接上需要推油的管线及新建的管线，同时把收球筒与排污管线连接好，准备好推油。推油的介质一般采用氮气或水。检查好收发球装置及注水、气系统，在发球筒内装入柔性聚氨酯泡沫清管器，将清管器推入管道内，启动泵将清管器从C处开始进行清管推油，将退役管道内的原油全部推至新建的更换管道内。

1.2 管道无害化处理方案

管道最终无害化处置的方案有3种，分别为就地弃置、管道拆除以及两种方案结合的方式。

1.2.1管道就地弃置退役方案

管道就地弃置一般包括直接弃置、充氮气弃置及注满膨胀水泥砂浆灌浆料固化处理后弃置等方式。直接弃置是前期清油吹扫结束后直接弃置；充氮气弃置是前处理后分段注入0.04 MPa氮气，作为线路管道的内防腐手段，保证微正压后封存弃置；注满膨胀水泥砂浆灌浆料固化处理后弃置是在前处理后，对于弃置管道分段注入砂浆，进行固化处理后弃置。

1.2.2管道拆除方案

管道拆除方案就是将退役管道挖出并进行拆除，最后恢复地表现状。

1.2.3就地弃置及拆除结合方案

将普通线路段管道经过扫线清理后，进行拆除；对于环境敏感目标穿越段及管线压覆段等不适合开挖区域，采用就地弃置。

2 管道局部退役的环境影响

2.1 前期处理过程的主要环境影响

管道封堵及推油作业施工区域的地表植被、农作物等将受到破坏。一般封堵及推油作业分4个作业区，占地面积约3 000 m2，临时影响生态环境。

推油过程介质为水时，将产生含油废水。推油过程中，为将油全部推入新建管道内，一般发送不少于2个清管球。在2个清管球中间的水可以随同原油一起推入到新建管道内。清管球后的水通过排污管排入含油污水池内。经过两次清管后，罐壁残存的原油量较少，废水中主要含有少量管道内壁粘附的蜡质、油类等，石油类约为500 mg/L。推油废水量约为退役管道长度内的充水量。推油介质采用氮气则不产生推油废水。

管道抽油、切割过程中会产生废弃防腐层、管道和原油，同时还有因原油滴漏被污染的土壤、清管产生的清管废渣等。

施工过程中将产生扬尘、噪声以及施工人员的生活废水、生活垃圾等。

2.2 管道最终无害化处置的环境影响

2.2.1就地弃置方案环境影响

a)直接就地弃置：主要为管道中残留的油品、管道内壁沉积物、管道涂层及其降解物等可能对土壤和水环境造成污染，就地弃置的管道可能形成地下水流通道从而造成污染物的长距离转移，管道腐蚀可能造成地面沉降等。

b)充氮气就地弃置：主要体现排放非甲烷总烃气体。在以氮气作为介质推动清管球推出退役管道内的原油后，通过线路低点排油阀排氮气降至常压。排放氮气过程中会带出挥发性油气，进入大气环境，造成一定污染。

c)固化处理后就地弃置：砂浆调配过程中将产生扬尘，以及废弃砂浆对周边环境的影响；另外分段灌注砂浆，将临时破坏砂浆调配场地的地表植被。管道注满膨胀水泥砂浆灌浆料后就地弃置可以降低地面沉降风险及管道腐蚀造成的泄漏对土壤和地下水的影响。

2.2.2管道拆除方案环境影响

管道拆除方案需要将置于地下的退役管道清出，主要施工过程包括整修施工便道、管道拆除中土方开挖、回填、管道切割等。

施工便道、管道临时堆存场所等由于机械设备的碾压、施工人员的践踏等都会对土壤的紧实度产生影响。机械碾压的结果使土壤紧实度增高，地表水入渗减少，影响作物的生长。

管道拆除中土方开挖、回填需要约20 m的施工作业带，作业区内的土壤、植被和农作物将受到扰动和破坏，林地段的树木将被砍伐。管沟开挖、管道切割过程中，产生施工噪声和扬尘，影响周边居民的日常生活。施工人员产生的生活污水、生活垃圾等对环境产生一定的影响。

2.3 施工方案的环境影响比选

2.3.1推油施工方案环境比选

根据目前国内退役管道推油施工所采用的介质的调查，一般采用氮气和水。

采用氮气作为推油介质产生的环境影响主要体现在对大气环境的影响。氮气推动清管球推出退役管道内的原油后，通过线路低点排油阀排氮气降至常压，排放氮气过程中会带出挥发性油气，进入大气环境，造成污染。推油扫线过程中氮气最大注入量不小于7 500 m3/h，随氮气排放的油气量相对氮气量所占比例较小，一段时间后该影响即结束。

采用水作为推油介质产生的环境影响主要体现在推油废水对水环境的影响及取水对周边环境的影响。为了通过水的压力将清管球向下方推动，在推油过程中一直向管道内注入水，其中在第一个清管球与第二个清管球中间部分的水作为清管的废水与原油一起推入新建管道内，在清管球后的水将通过排污管道排入排污池内。经过两次清管后，罐壁残存的原油量较少，推油废水中主要含有少量管道内壁粘附的蜡质、油类等。另外采用水作为推油介质用水量较大，用水量约为退役管道内储水量的1.2倍，具体水源根据施工现场的情况选用抽取地下水或周边的洁净地表水源，如管段较长，用水量较大，对取水场地的地下水环境或地表水源产生的一定的影响。

2.3.2弃置方案环境比选

管道拆除弃置方案，可以彻底清出管道，避免管道在地下由于腐蚀泄漏等引起的地面沉降、对土壤及地下水产生影响的风险，以及对土地规划利用的障碍等，但是清出管道的施工期将影响施工作业区的生态环境，并且破坏土壤的肥力等，施工的扬尘、噪声等都会对环境产生一定的影响。

就地弃置方案施工动土较少，减少了由于管道区域开挖而产生的施工期的影响。退役管道经过排油清管后管壁内留存有少量的蜡质、油类，阴极保护因管道退役而撤除，管道腐蚀速度将明显加快，罐壁的有机质随之进入土壤、地下水以及周边的地表水体等，对环境产生一定的影响。管道腐蚀后可能发生坍塌等地面沉降，存在潜在环境影响。砂浆固化处理后就地弃置方案，避免了地面沉降。

2.3.3施工方案环境比选结果

采用氮气作为推油介质，少量的非甲烷总烃气体会因排气而排入大气环境中。前期通过清油清管，且充入退役管道内的氮气量较大，总体排出的非甲烷总烃的含量较小。选择排气点较关键，应避开人口密集区，且有利于气体扩散的地方，力求对周边环境的影响相对小，且有利安全。采用水作为推油介质，需要较大的水量，产生的废水量也较大。产生的废水内含有石油类，需要运至周边污水处理站进行专门处置。一般站场的含油污水处理的规模较小，难以应对大量的含油废水。废水运输和处理都将存在较大的困难。根据施工方案对环境的影响，以及废水处理的可行性进行方案比选，采用氮气作为推油介质较优。

管道拆除方案可以排除管道置于地下对土壤及地下水存在的潜在环境影响，但施工过程中会有大量动土，对周边区域产生影响。管道就地弃置方案减小动土，但管道置于地下，存在潜在的环境影响，需要按照运行的管线进行巡线和管理等。因此具体的弃置方案需要按照退役管道所处的环境，确定采用拆除、就地弃置或两者相结合的方式进行。对于普通线路段管道经过扫线清理后，进行拆除，永久去除潜在的环境影响；对于环境敏感目标、穿越段及管线压覆段等不适合开挖区域，采用充入砂浆固化后就地弃置，减小施工对环境敏感目标的影响。