试压介质温度变化对海底管道水压试验的影响

2022-02-04张海波

化工装备技术 2022年6期

张海波* 李凯雷林

（海洋石油工程股份有限公司）

0 引言

该段海管位于南海东部海域，用于连接两个石油平台，海底管道中间通过500 m跨接管线连接成1条海管，该水域水深约100 m左右。该海管于1995年投产运行，跨接管线于2010年投产。该海管承担着2个平台的产出液的输送的任务，全长14.5 km，管外径为273.1 mm。海管具体参数如表1所示。

表1 海底管道详细参数

位于平台侧的立管由于运行后被腐蚀需要更换。更换完成后，为了检测海底管线的强度及其连接处（如阀门、法兰、接头、立管维修点、4#解堵阀修复点）是否存在渗漏，同时满足该段海管的安全取证要求，需要对该海管进行压力强度试验，最终保障油田生产安全。该段海管截面如图1所示。

图1 海管截面图

1 试压准备

海管试压作业计划以其中1个平台作为注水加压端，以另1个平台作为泄压端。试压作业时，试压设备在加压端平台发球筒处就位，通过高压软管与试压盲板连接，在泄压端平台收球端连接排水管线，用于排空气体以及试压作业结束后排水。

试验压力选取海管偶发压力的1.05倍，即1.7 MPa×1.05=1.785 MPa，加压过程分段进行，压力升值过程如表2所示。

表2 升压过程压力取值

试压前，用盲板将与试压系统无关的设备和管线进行隔离，并将无关的仪器仪表拆除。此次试压选择在加压端的过球三通处安装盲板，并且连接圆图记录仪、试压泵、压力表等设备，泄压端同样安装盲板，并配压力表，作为泄压放气点。试压开始前用警示隔离带将试压区域以及泄压区域进行隔离，防止无关人员进入造成人员伤害，并确保两端的操作人员通信畅通。开始试压前，需要提前对试压设备进行功能测试，往试压泵水箱注水，启动试压泵，检查设备状态是否正常，确认无误后，缓慢关小阀门开度，待压力升高至0.535 5 MPa时，停止试压泵，对试压出口软管及阀门等进行检查，确认没有泄漏点后，缓慢打开阀门泄压，准备进行海管试压作业。

海管试压时，在两个平台在注水升压期间以及稳压期间需进行排水排气检查，不间断地用泡沫水监测法兰等连接点，检查是否存在泄漏点。

2 试验过程

打开进水阀门，启动试压泵注入化学药剂处理过的海水（或生产水）。开始升压，升压速度应均匀不超过0.150 MPa/min，升压过程中每隔一段时间记录时间、压力数据。当压力升高到试压压力的30%时，停止试压泵，关闭试压泵出口针阀，检查海管及各管线阀门连接处有无泄漏情况，并稳压10 min，如果海管压力无明显下降，则继续升压，否则需进行泄压，重新注水升压。打开试压泵出口针阀，启动试压泵继续注水升压，保持原升压速度，当压力升高到试压压力的60%时，稳压10 min，如果海管压力无明显下降，则继续升压，降低升压速度。达到试压压力后停止试压泵，关闭泵出口针阀，断开与针阀连接的高压软管，检查各连接处有无泄漏。升压结束后，海管内压力、温度将逐步趋于稳定，期间每隔30 min记录时间、压力、温度等数据。试压流程图如图2所示。

图2 试压流程图

待海管内温度平衡、压力稳定后进行正式保压状态，保压时间为4 h。保压期间，每隔30 min将时间、压力、海水温度和空气温度等数据记录到表格中。对水上法兰结点的外观进行检查，不能有任何可见渗漏。试压过程的压力以及温度的记录如表3所示。

表3 升压过程压力及温度变化

海管在试压的过程中可能出现泄漏，因此需要从加压端平台海管入口注入含染色剂的海水物流，并应急启动巡线检查工作，若出现该类情况，由ROV（水下机器人）进行巡线以检测泄漏点。

3 压力变动原因分析

平台立管修复完成后，需进行相应的无损探伤作业，且立管的泄压点和打压点处的螺栓、法兰等在试压实施过程中，均需进行紧固处理，所有水面以上的潜在泄漏点均已被排除。近年来，水下管线运行稳定，性能及状态良好。因此，此次试压稳压过程中压力变动的主要原因为温度变化，依据现有海管数据并参照海底管道预调试计算模型初步得出，温度变化范围为1℃，压力波动范围为0.615 1 MPa，推导过程如表4所示。