安全生产中油气管线的检测分析与研究

李俐莹 郑丽华

1大庆油田设计院有限公司

2大庆榆树林油田开发有限责任公司工程技术研究所

通过不断地实践与探索，目前国内外油气管线监测技术迅速发展，管道外防腐层检测分析、管体腐蚀活性判别、阴极保护效果检测评价等多项基本技术都有了新的突破，而且形成了管道平均剩余壁厚不开挖地面检测、管体变形及应力集中地面检测分析、偷盗点检测与判别、天然气管道内腐蚀预测评估等多项特有技术[1-5]。本文通过国内某油田检测中心五年来系统检测统计，发现和验证了管道发生腐蚀与穿孔的一些特殊规律，并提出了不同区块的油气管线防护措施。

1 管道检测分析成效与作用

管道检测是油气管线安全的重要保障[6]，某油田检测中心五年内对辖区的主要管线进行了多次检测检验，占该油田集输支干线与注水管线总量的47%，其中主要是开展腐蚀与防护状况地面检测评价。

在2015—2020 年期间，该机构检出油气输送管道存在的各类安全隐患40 000多个，需要更换管道长度达700 km。检出的各类安全隐患中，腐蚀层段破损点18 751处，包括800多处管线处于即将腐蚀或已轻微腐蚀，管体重度腐蚀段4 314 处；偷盗卡点或偷盗后维修补修点603处；占压1 354处，占压管段86.13 km；其他各类安全隐患19 506 处。各类安全隐患统计结果见图1。

图1 某机构在地面管网腐蚀损伤状况检测中发现各类安全隐患统计Fig.1 Statistics of various defects found by an organization in the detection of corrosion damage of the ground pipe network

管道检测分析对摸清油田管道现状，分析判别各类隐患缺陷，指导管道维护、更新、维修起到重要的指导作用。

（1）摸清管道状况，为投资规划与决策提供支持。哪条管道应该更换或维修，甚至一条管线的哪些区段应该更换或哪些部位应该维修等，均可以通过管道检测评价来决定，使油气生产单位的投资规划更有针对性[7-9]。通过检测分析，可以摸清管道状况，明确风险等级，有利于从经济、安全、生产等多方面，统筹考虑管道维护、维修、应急、日常管理等方面的投入。

（2）维护油田治安，为打击盗窃分子提供有效手段。油气田生产过程中盗油盗气是油气管线输送中的首要安全问题，一旦发生泄漏事故将会造成无法挽救的灾难性后果。油气管线监测中如何找到隐藏的盗油盗气节点及修补点是检测工作的重点和难点。

（3）判明风险程度，为改线治理提供第一手资料。油气输运过程中普遍存在管道占压、穿跨越区段。由于油田生产的特殊性，很难与居民的生活、工作场所彻底割裂开，管线被房屋建筑、道路或其他设施占压现象十分严重。通过管道检测中的占压检测可以明确占压管段的安全情况，为油气田的改线治理提供第一手资料[10-11]。

（4）及时发现问题，为应急抢险提供准确信息。针对油气管道发生的泄漏事故，应急抢险能够及时准确地完成事故管段抢修和处理工作，避免能源浪费，减少环境污染与工农纠纷（表1）。

表1 某油田近年来应急抢险事故检测Tab.1 Inspection of emergency rescue accidents in an oilfield in recent years

（5）利用被检管道信息系统，使管网动态受控。通过油气管道检测摸清了油田管道的具体状况，纠正了大量档案错误，并建立了被检管道信息系统。该系统为油田地面管网的日常管理与维护、辅助巡线、泄漏事故预警与快速诊断、管线剩余寿命预测、管线风险点布设与管理、辅助新管网规划等提供了有效的技术支持。

2 管道检测问题分析与总结

通过大量的检测分析，发现和验证了油气田管道发生腐蚀与穿孔的一些特殊规律，对用于油气田的各种防腐技术与工艺及其在不同区块环境下的适应性有了更为客观的认识和了解，为今后管线投资规划、设计工艺、技术选型等标准的修订提供了坚实的实验实测数据[12-14]。

2.1 管道更新的依据

2000 年后投产的管道需更换的比例较高，其原因主要是管道材质（防盗双层管点偶腐蚀及缝隙腐蚀）、施工质量（焊缝缺陷、外防补口缺陷、埋深过浅）、金属腐蚀特性、制造成型缺陷（小径无缝钢管预制成型偏差）、冲刷腐蚀引起的腐蚀穿孔（表2），而非随管道服役时间而产生的自然腐蚀穿孔。因此，应以管道材质、施工质量、金属腐蚀特性等作为管道更新的依据。

表2 某油田不同年代管道维修更换长度及比例对比Tab.2 Comparison of length and proportion of pipelines laid in different years in an oil field that need to be repaired and replaced

2.2 管道内防腐技术的选择

注水管线与混输管线维修更换比例明显高于其他管线（表3）。分析其原因，注水管线由于运行压力高、清水与污水混注导致管线腐蚀结垢非常严重，而混输管线由于介质未经过严格处理，含有泥沙等杂质，在单井液直接汇入外输线的管段会发生严重的管底冲刷腐蚀。另外，由于油、气、水三相未分离，在两相交界处（油水界面、油气界面）也会发生严重腐蚀。

表3 某油田各类管道维修更换比例对比（2018—2019年）Tab.3 Comparison of the proportion of pipelines requiring maintenance and replacement of various types of pipelines in an oil field(2018—2019)

净化油与天然气管线因为介质腐蚀性弱，尤其是净化油管线，高浓度的油性介质可以在管体内表面形成一层保护膜，降低腐蚀速率，但这两类管线常常遭到打孔盗漏的人为破坏[15-16]。因此，要提高管道的使用寿命，必须从减缓、控制管道的腐蚀入手，做好盗油、盗气点的定期检测工作，从而降低管道的运行成本。由此可知，管道内防腐技术的选择既要考虑输送的介质，又要与环境相适应。

2.3 管道外防腐层失效原因分析

统计某油区管道发现，外防腐层破损点平均每千米达到7处，个别管线达到20处以上，老化剥离现象高达15%。

从失效因素统计图（图2）中可以看出，管道外防腐层材质选择和管道施工因素是导致外防腐层失效的主要原因。另外，由其他因素造成的管道损坏后的不及时维修也是导致管道防腐层失效的重要原因。

图2 某油区管道外防腐层失效原因统计Fig.2 Failure statistics of external anticorrosive coating of pipelines in an oil area

3 管线防护措施

3.1 技术措施

（1）建立健全的管道安全监测制度。科学的管道检测制度是油气输运系统安全运行的重要保障和前提，目前已经普及油田数字化建设，但科学的管理制度还需要继续深化。

（2）低压污水管道要尽可能地选择配套的非金属材质，常压混输管道设计时应该考虑管道的内部涂层处理。

（3）大口径管道按照管道设计使用标准选用螺纹钢管，小口径管道使用无缝钢管时应遵守设计标准的成型偏差。

（4）要根据地区环境选择合适的防腐材质。如多雨或地表水系多的地区不适合使用沥青类防腐层，可以选择黄夹克防腐；植被多的地区不适合使用沥青、防腐胶带类防腐层；井场发生盗油盗气的区域不太适合使用黄夹克这类具有破损传递且不易修复的防腐层。

3.2 专项检测

鉴于埋地管道隐患多、整体安全性差，且盗油盗气严重，按照解决生产急需和打击盗油盗气、确保油区安全和原油稳产的原则，应每年安排一定的资金，针对重点输油输气管道开展周期性的盗油盗气点巡回普查，对事故频发、可能会危及油田正常生产以及安全环保、拟更新或大修管道提前检测评价等进行常年专项检测。

4 结束语

随着国家对安全环保要求的不断加强和油田精细化管理要求的提升，油气田输送管线的生产运行已成为一项十分重要的安全管理工作。管道检测不仅为油田规划投资与决策提供数据和技术支撑，还在维护油田治安、提高应急抢险能力、防范环境污染等工作中发挥着十分重要的作用。通过统计油气田管道失效类型和原因，提出根据管道材质、施工质量、金属腐蚀特性、制造成型缺陷、冲刷腐蚀作为管道更新的依据，同时选择与介质、环境相适应的防腐技术工艺，这些治理措施对维护油气田输送管线的安全运行具有普遍推广意义。油气田输送管线安全工作是一项综合性防护工程，随着科研技术的进步和发展，腐蚀防护工艺技术的筛选评价研究、遥感技术和大数据分析手段都为油田管道技术水平提供了广阔的提升空间。