山区长输管道试压关键技术与应用对策

2019-04-16郑方园

科学与技术 2019年16期

郑方园

摘要：随着石油石化工业的不断发展，管道已成为传输油气的主要方式之一，加强油气管道施工工程控制与工艺优选，是确保油气安全抵达目的地的重要保障，山区长输管道的试压一直是困扰施工的一个难题，主要体现在：高差大，按照标准划分段落在实际施工中很难操作；段落的划分要充分考虑进场道路和水源；管线路由起伏大，上水和排水困难；根据高差和进场道路进行试压段落的划分，依据管线在运行过程中压力不同（各点的运行压力由设计提供），以管线0.9σs作为最大强度压力，在上水时背压、进行双减压操作，排除管内的空气，减少管内空气的含量，排水时采用一端割孔一端吹扫的方式，减少气阻的形成，有效地解决了山区管线试压时分段和排水困难的问题，既满足要求又简单经济，降低施工难度，缩短施工周期。

关键词：山区；长输管道；分段和排水；施工周期；施工要点

1 前言

山区长输管道的试压一直是困扰施工的一个难题，主要体现在：高差大，按照标准划分段落在实际施工中很难操作；段落的划分要充分考虑进场道路和水源；管线路由起伏大，上水和排水困难；根据高差和进场道路进行试压段落的划分，依据管线在运行过程中压力不同（各点的运行压力由设计提供），以管线0.9σs作为最大强度压力，在上水时背压、进行双减压操作，排除管内的空气，减少管内空气的含量，排水时采用一端割孔一端吹扫的方式，减少气阻的形成，有效地解决了山区管线试压时分段和排水困难的问题，既满足要求又简单经济，降低施工难度，缩短施工周期。

2 施工特点

利用各点的运行压力作为试压压力，以减少试压分段。在上水球前进行背压，可以避免管线内进入大量空气，影响管线升压效果。排水时减少管线内的气阻，有利于管线内的水迅速的排出，提高经济效益，减少环境污染。

3.工作原理

油管道在运行过程中受摩擦阻力和重力的影响，各点的压力是不同的。在摩擦阻力的作用下，距离泵出口的距离越远压力衰减的越大。在重力的影响下，与泵出口的高差相差越大，所增加或减少的静水压力越大。以各点的运行压力作为严密性试验压力，管道的0.9倍屈服强度作为最低点的强度试验压力，进行试压分段的划分。

4.施工程序及要点

4.1试压段落划分

4.1.1根据设计提供的压力进行划分。

4.1.2试压时，将按规定计算的最小试验压力增加2%，以弥补因气温变化而造成的压力变化。

4.1.3校核每个试压管段的最低点、最高点、起点和终点的实际标高。

4.1.4在试压管段每种壁厚管的最低标高点的实际试验压力必须保持低于达到90%最低屈服强度时的压力。

4.1.5在试压管段每种壁厚管线的最高标高点的实际试验压力必须保持高于运行压力。

4.1.6管道最大高差计算：

根据流体力学，流体在管内运行时，在摩擦阻力的作用下，运行的距离越长，损失的压力越多，同时液体在重力的作用下，高点的压力在重力的作用下，压力也会降低，高度每增加10m，压力下降0.1Mpa。本段中最大高差为432m，考虑重力和摩擦阻力的影响，管道试压最大允许高差为553m（432m+121m）。

4.1.7根据计算的高差进行段落划分，水压试验分段长度≤35km。

4.1.8以阳泉一段为例，进行试压段落划分，根据各高程点绘制试压曲线图。

试压段落划分

4.2施工程序

准备工作→安装试压装置→配置上水系统→注水排气→管道强度试验→管道严密性试验→排水吹扫→管线连头。

4.2.1试压准备

4.2.2试压头制作、安装

4.2.3上水系统

根据现场情况，选择地势较平坦处作为试压设备停放场地，并按要求设蓄水池。

注水泵组和压力泵组均采用整体撬装，撬装块底座用工字钢和钢板制作，以便于迁移和拉运。

提水装置由打坝形成的储水缓冲池、过滤器和多级离心泵组构成。

试压连接流程配管规格经强度计算选用，并在试压前与试压头一起进行试压检验合格；

4.2.4管道注水和排气

用网格过滤网制作过滤箱，将泵的吸入口放在过滤箱内，在上水泵的进口管道串联过滤器，过滤器设置滤网以保证水质。

作好试验管段的注水压力记录；注水时记录环境和水的温度。

注水泵通过阀门与试压头相连，同时阀门的安放位置要适合清管器的长度。在第一个注水清管器前面的管道内注入300m长或50m3的冲洗水。水注入后，将流量计复位到0，而后将水转向，注入到第一个注水清管器的后面。第一个注水清管器将被注入的水推出发射筒。在第一个注水清管器的后面，注入 300m或50m3，并紧跟第二个注水清管器注入试压水，以类似方式发射第二个注水清管器，以防形成气穴。之后流量计应再次调零。注水清管器发射的准确时间要记录在案。持续注水推动注水清管器和冲洗水，直至试压管段注水完成。

4.2.5管线强度试压

注水排气完成后，关闭与试验段相连的除测量记录仪器之外所有附属设施阀门。

缓慢地增加试验压力，达到试压段最高点的最低试验压力的30%、60%。检查所有的管件和连接段，看是否有漏水情况。

按每分钟不大于75 kPa的均匀速率增加试验压力，达到试压段的最高点的最小试验压力的100%。维持这样的压力直到地面上管子和管件都检漏完毕，试压检查员确定压力和温度稳定。在低标高点，压力范围（开始）为最低试验压力加2%，而最高不能超过规定的 90% 最低屈服强度。

压力稳定后，试压管段在开始强度测试前，要达到试验压力。在稳压试验的前30分钟，每5分钟记录一次压力表的读数。下个30分钟，每10分钟记录一次压力表读数。以后每15分钟记录一次。

从试压开始，压力损失超过试压管段规定最低试验压力的2%时，试压段将加水返回到原来的试验压力。在4个小时稳压后期，要有1个小时的压力稳定期，否则要延长试压期，直到出现1小时稳定期为止。

强度试验在规定的最低测试压力下保持了4个小时，没有发生裂管、明显的压降或者由于温度损失要增加水量，则强度试验验收通过。

4.2.6管线严密性试压

降压，将试压管段最高标高点的压力降到严密性试验压力。

从接收端试压头泄压，有利于注水清管器完全进入到试压头内。排水管要有足够的强度和按照批准的方法排水。

严密性试验压力稳定后，开始24小时的严密性试验。在整个严密性试验过程中，压力表继续工作。

关闭通向压力管线的阀门和切断与压力泵的连接。每30分钟记录一次压力、管壁和地表温度。