提高油气田在役埋地钢质管道维修质量对策探讨

2021-12-07张婧瑶

油气田地面工程 2021年11期

张婧瑶

西南油气田分公司致密油气勘探开发项目部

埋地管道维修是管道完整性管理中减缓管道运行风险的重要技术环节，是确保管道安全运行的重要技术措施，是减缓管道运行风险，将管道运行风险控制在合理、可接受范围内的重要保障，是延长管道使用寿命的重要技术手段。在役管道完整性管理中维修工程的实施主要依据检测评价[1-3]结果确定的缺陷位置、类型以及严重程度，确定管道维修计划和实施方案[4]，明确管道维修的时间、方式、材料、标准、操作程序、工艺规程、验收标准、质量检验、质量抽查及资料记录等，并按照维修工程计划和实施方案进行实施以及质量验收。在维修工程实施过程中，维修工程质量是确保实现风险减缓目标的关键。本文以埋地钢质管道内、外腐蚀缺陷的维修为研究对象，论述缺陷维修的施工流程、关键质量控制点，分析了油气田管道维修工程的实施现状和存在的问题，并提出了针对性的解决措施。

1 常用的管道维修技术

油气田在役埋地钢质管道由于制造、施工和生产运行过程中会造成管道本体、外防腐保温层（包括防腐层、保温层、外护层）和内防腐层缺陷，因此需进行管道维修，其维修工作内容参见典型管道结构图（图1）。

图1 典型的防腐管道结构Fig.1 Typical anti-corrosion pipeline structure

按照具体的施工工程划分，可分为管道外腐蚀缺陷的维修和管道内腐蚀的维修，管道外腐蚀缺陷的维修包括管道本体、外防腐保温层（包括防腐层、保温层、外护层）缺陷的维修；管道内腐蚀的维修主要为内防腐层缺陷的维修。

1.1 管道外腐蚀缺陷维修

管道外腐蚀缺陷的维修技术[5]主要包括管道本体维修技术和管道外防腐（保温）层维修技术，管道本体维修技术可分为焊接类维修和非焊接类维修，常用的维修技术及适用范围[5-6]见表1。

表1 常用管道维修方法的适用范围Tab.1 Application scope of common pipeline repair methods

管道外防腐（保温）层维修技术分为保温管道和非保温管道，其维修材料和结构的选择宜采用与原管道同种或类似的材料和结构，常用的管道外防腐层缺陷维修材料及结构[7-8]见表2，常用的硬质聚氨酯泡沫保温管道保温层维修结构见表3。

表2 常用管道外防腐层缺陷维修材料及结构Tab.2 Commonly used repair materials and structures for external anti-corrosion coating defects of pipelines

表3 硬质聚氨酯泡沫保温管道保温层维修Tab.3 Repair of insulation layer of rigid polyurethane foam insulation pipe

1.2 管道内防腐层维修

管道内防腐层维修技术主要包括内衬非金属管道和风送挤涂内涂层。

内衬非金属管维修技术依据施工方法的差异分为缩颈法和折叠法[9-11]。缩颈法是通过机械作用缩小非金属管道的直径，然后将新管送入旧管内，最后通过加热、加压或靠自然作用使其恢复到原来的形状和尺寸，从而与旧管形成紧密配合。其工艺原理如图2所示。折叠内衬法是在施工前将非金属管道加热并折叠成U形、C形，甚至工字形，插入待维修的管道中，利用加热或加压使其恢复原来的管道形状，从而与旧管道构成紧密配合形成复合管道。

图2 缩颈法内衬非金属管工作原理Fig.2 Working principle of necking-method lining non-metallic pipe

风送挤涂内涂层法[12]是以空压机为动力，推动涂料加注段在管道中移动，使涂料涂敷在待修管道上。其工艺原理如图3所示。

图3 风送挤涂内涂层法工作原理Fig.3 Working principle of the air-assisted squeeze internal coating method

2 管道维修施工

2.1 管道外腐蚀缺陷的维修及质量控制关键点

管道外腐蚀缺陷的维修施工作业包括管道本体缺陷维修施工作业（图4）和管道外防腐（保温）层维修施工作业（图5）。

图4 管道本体缺陷维修施工流程Fig.4 Construction process of pipeline body defect repairing

图5 管道外防腐（保温）层维修施工作业流程Fig.5 Operation process for the maintenance and construction of external anti-corrosion(insulation)layer of the pipeline

管道本体缺陷维修施工的质量控制点包括维修材料、管道开挖、原防腐（保温）层清除、管体表面处理、焊接维修技术的焊口、复合材料维修的厚度等质量控制。实施管道本体维修施工验收合格后应开展管道外防腐（保温）层维修施工。

管道外防腐（保温）层维修施工的质量控制点包括维修材料、管道开挖、原防腐（保温）层清除、管体表面处理、防腐层维修、保温层维修、防护层维修、回填及地貌恢复等质量控制。

2.2 管道内防腐层维修及质量控制关健点

缩颈法内衬非金属管道主要施工工艺如图6所示。

图6 缩颈法施工工艺示意图Fig.6 Schematic diagram of necking construction process

折叠法内衬非金属管道维修的典型工艺流程如图7所示。

图7 折叠法施工工艺示意图Fig.7 Schematic diagram of the folding method construction process

风送挤涂内涂层法施工的主要工艺流程如图8所示。

图8 风送挤涂内涂层法施工工艺流程Fig.8 Construction process of the air-assisted squeeze internal coating method

缩颈法和折叠法内衬非金属管施工质量控制关键点主要包括操作坑、管线清洗、试拉、PE 管复原、管线连接等。

风送挤涂内涂层法施工质量控制关键点包括操作坑、管线清洗、管道干燥、喷砂除锈、风送挤涂道数、涂层质量等。

3 管道维修工程实施现状

随着中石油油气田管道完整性管理规定及管道完整性管理手册等体系文件的颁布，完整性管理技术已经在油气田生产中规模应用，完整性管理的理念和技术已经体现在日常的生产管理中，形成了以数据采集为基础，通过高后果区识别与风险评价、检测评价、管道维修维护的管道完整性管理模式，取得了管道失效泄漏事件显著降低的良好效果。但是，管道维修工程作为管道完整性管理中减缓管道风险的关键环节，在具体的实施过程中，由于维修工程的特殊性以及完整性管理人力资源等方面的因素，缺乏有效的措施对管道维修工程质量实施控制，主要是由于管道维修工程具有点多面广、工程量零散、维修工矿复杂多变等特点。若参照新建管道工程，设立专门的工程监理队伍负责工程质量的监控，无论从费用上还是从可实施性上都比较困难；若依靠完整性管理组织机构和人员从事质量监督工作，无论从人员技术水平还是数量上分析，均无法实现维修施工过程的质量控制。目前，管道维修采用的是以最终验收代替过程验收的质量管控模式，但由于管道维修工程是一个隐蔽工程，过程控制是确保最终质量的关键，例如：管道本体及外防腐维修工程，按照施工顺序划分，包括外防腐层剥离、除锈、涂层涂敷、保温层安装、外护层安装、回填等工程环节，每个环节均有不同的质量要求，按照相关标准规定，只有上一道工序质量合格后才能进行下一道工序施工，而下一道工序实施后无法检测上一道工序的质量。因此，如何经济有效地实现管道维修工程过程质量管控是油气田管道完整性管理推广应用亟待解决的问题。

4 对策及建议

为解决管道维修质量控制的问题，结合目前油气田生产管理的现状，提出以下对策及建议：

（1）强化管道维修施工方案的审查，确保修复技术的适应性。在维修施工前，应依据管道本体缺陷的类型，编制相关维修技术方案，并通过完整性管理主管部门组织的技术审查。维修技术方案至少应包括工程概况、编制依据、组织机构及分工、维修材料及方法选择、施工工艺、质量检验要求、维修工作量及计划进度、维修过程资料采集要求及安全保障措施等。

（2）发挥一线员工的质量监督作用，倡导全员参与完整性管理。目前，油气田生产管理实施的是属地管理原则，利用现有的管理机制，建立管道维修工程质量监督制度，管道维修工程在哪一个小队管辖区域实施，就由哪一个小队指派专人进行维修过程的质量监督。但是目前一线员工绝大部分不了解管道维修技术，不熟悉相关的技术标准，建议在已有标准和完整性管理手册的基础上，针对一线员工的实际情况，由专业技术人员编制适宜于管道维修过程质量监督的工作表单，以便于一线员工在维修工程质量监督过程中应用。常见的管道外防腐维修工程质量监督表单见表4，其他维修技术可以参照该表单编制。