某海底管道漏磁内检测器环路实验平台建设

杨秀兰 肖 冰 郭 鹏

中国石油集团工程技术研究有限公司 天津 300451

由于海洋气象水文和地质环境条件远比陆地恶劣复杂,海底管道的服役环境和特殊的结构形式,决定了只能通过管道内检测实现对海底管道本体的检测。与之相对应的,国内海管内检测技术与世界先进水平之间还存在较大的差距,在深水管道漏磁内检测能力上还是还处于起步阶段。漏磁检测是目前较为成熟且工业应用最为广泛的管道内检测技术。据统计,国际上90%的管道内检测采用该技术。

1 工艺技术方案

该研究是通过模拟海上平台正常生产气体或液体条件下,携带有漏磁检测设备的清管器通过发球筒流经海管,最后到达收球筒的整个海管过程,运用科学的方法来开展海底管道漏磁内检测器的研发实验。

该试验装置设计有发球筒、收球筒、海管试验管路系统、压缩空气系统、高压给水系统、泄压系统和自动控制系统。海管试验管道系统中包括典型的水平直管、立管、弯头、三通、阀门等。总平面图见图一。

系统完成后需要模拟气运转和水循环运转,尽可能模拟正常生产状态的参数。本研究利用三台增压泵和一个缓冲水罐模拟为油田油井的生产外输；空气压缩机撬以及空气缓冲罐模拟气田气井的生产；在流体的流动中将携带有漏磁检测设备的清管器依次输送通过发球筒、海管试验管路系统和收球筒,以实现模拟海管缺陷内检测的过程。

本研究的工艺流程图如图二,水经泵增压后进入供水管路,压缩空气来自储气罐,空气-水在Y 形气液混合器中混合后经稳定管段流至发球筒,经过检测管段与收球筒后进入回水管路,气-液两相在水罐中分离,水储存于水罐中循环利用,空气放空。

图1 某海底管道漏磁内检测器环路实验平台平面布置图

图2 某海底管道漏磁内检测器环路实验平台工艺流程图

本研究实验平台主要包括：

(1)泵入口管线、放空管线设计压力为0.6MPa,泵出口管线、压缩空气管线设计压力为300lb。

(2)增压泵三台(P-1001A/B/C),单台排量为170m3/h,操作条件为吸入ATM/0～35℃；排出3000kpa/0～35℃。

(3)收球筒(PL-1001)和发球筒(PR-1001)各一套,收球筒尺寸为8″(入口)×12″(筒体)；发球筒尺寸为8″(出口)×12″(筒体)；其中两套收发球筒的操作工况都是3000kpa/0～55℃。

(4)缓冲水罐(T-1001)一个,有效容积为100m3,长宽高尺寸为5.8m×5.8m×4.4m,设计条件为FW+2.7kpa/65℃,操作条件为ATM/0～35℃。

(5)空气压缩机撬一套,其中包括螺杆式空气压缩机(C-1001)、空气过滤器(F-1001)、一级往复式空气压缩机(C-1002)、一级入口冷却器(AC-1001)、一级入口缓冲罐(V-1001)、一级出口冷却器(AC-1002)、二级入口冷却器(V-1002)、二级入口空气缓冲罐(V-1002)、二级往复式空气压缩机(C-1003)、二级出口冷却器(AC-1003)。

(6)空气缓冲罐(V-1003)一个,容积为130m3,尺寸为4.2m(ID)×8.4m(T/T),设计条件为4400kpa/85℃,操作条件为4000kpa/0～55℃。

2 土建专业技术方案

区域内地貌类型属华北冲击平原,地型单一,平坦开阔。基础持力层为粉质粘土,地表下7米左右存在淤泥质软弱层。地下无暗河沟和流沙层,场地地基土承载力为60Kpa--80Kpa之间。

本场地内不存在地震时可能发生的崩塌、滑坡、泥石流、地陷、地裂等的部位,不存在活动断裂,其它影响场地稳定性的不良地质作用也不发育,综合分析属于稳定场地,场地类别Ⅳ类。抗震设防烈度8度,设计基本地震加速度值0.2g.

2.1 基础方案 实验平台所在场地为填海造地而成的临海码头,属软弱地基,周围为在用生产场地及堆场,为便于施工,经方案对比,各设备基础均采用天然地基,基础形式为钢筋混凝土独立基础。

2.2 管线安装 从收、发球筒起始的试验管线在出平台入船坞区段内,以钢管支架及混凝土管墩支撑固定。

船坞内试验管道需要考虑试验工况下水的浮力,因此管墩间距不大于7.5米,管墩钢底板以4根M16化学螺栓与船坞底板相连。并设可拆装式管箍,使管道与管墩支座柔性连接,管道即满足抗浮要求,又能够在纵向自由伸缩,不产生温度应力。这一创新设计,节约了安装温度补偿器的费用,并且施工便捷。

3 配管专业技术方案

3.1 设计条件 通常设计条件(压力、温度)取常规长时间的操作工况下,可能出现的最苛刻情况时的压力、温度值,这些操作包括所有可能发生的的操作和控制功能,例如节流、关断、旁通等操作以及其它控制中常用的操作。

所有用于安装的材料应适用于在海洋环境下使用。所有用于安装的材料应有效的防止电腐蚀。

3.2 流体泄放 空气系统的安全阀和泄放阀的泄放应直接排到大气中；水系统中的泄放应排到开排系统；其它用于保护管道或设备免于堵塞的安全阀和泄放阀的泄放应按照PID 图排放到闭式的泄放系统；空气放空应排放到一个安全的区域。

结语

本实验平台对工艺流程的正确性、完整性、严密性要求较高；利用三台增压泵和一个缓冲水罐系统模拟油田油井的生产外输；空气压缩机撬以及空气缓系统冲罐模拟气田气井的生产。本研究的工艺技术路线、工艺设计参数和控制方案均具有国内先进性,可以通过改变流体的输送顺序、压力、流量等参数来真实模拟海管的单相流、多相流、段塞流等复杂输送工况。