石油天然气长输管道套管内充填技术分析

2023-08-01叶勇

全面腐蚀控制 2023年4期

叶勇

（大庆油田工程建设有限公司西南分公司，四川德阳 618000）

0 引言

石油天然气长输管道的保护方法和保护模式一直以来都是一项难题，长期对设计人员造成困扰。据统计中国石油天然气东北输油管理局当中的长输管道共穿越了约390条公路，总长度超过8千米，穿越铁路约70处，总长度超过1.6千米，穿越河流约310条，总长度超过38千米。我国学者通过研究和分析否定了应用套管对石油天然气长度管道的保护作用。通过对套管内填充技术进行优化和应用，能够更好的促进行业的发展。通过这样的方法能够有效解决我国长输管道损坏的问题，促进我国石油和天然气的有效传输。

1 目前套管内充填技术存在的问题

我国普遍应用钢筋混凝土对穿越公路和铁路的石油天然气长输管道进行保护。根据我国相关设计规定，如果存在长输管道穿越铁路和公路的情况，套管内径必须要大于主管外径超过30cm[1]。而且在实际应用过程中应用，如果采用人工顶管的施工方法，套管的内直径必须超过1m。而且这项规定要求主管与套管之间必须留有充足的间隙。根据相关规定如果顶进套管穿铁路和公路应该合理采用填充套管的方法，可以将泥浆和砂作为主要的填充材料，而且在实际应用过程中不需要对两侧进行封堵，避免使主管受到腐蚀。

2 套管内充填技术

当前混凝土套管处理的方法主要包括以下几方面内容：第一，应用沥青麻丝和红砖对套管进行封堵，这种方法更适合应用于对防水性要求较高的位置；第二，在对套管进行封堵以后注入水泥砂浆，这种方法更适合应用于一些上方压力较大的部位。第一种方法，在2013年之前应用沥青麻丝进行封堵来增加排气管的设计普遍存在，这种方法在实际应用过程中存在封堵不严的情况，同时还需要在适当的位置安装大门和铁丝网围栏，避免排气管遭到破坏；第二种方法，顶进套管在穿越铁路和公路以后需要采用填充套管的方法，尽可能的应用砂浆材料作为填充物，而且应用过程中不需要设置检漏管[2]。工程施工之前需要提前做好砂浆配比试验，并选择合适的用料和配比，应用硬塑管或者胶管进行注浆工作，注浆之前先对套管的两段进行封堵，并在套管的顶部放置注浆管开始实施注浆工作。泥浆搅拌均匀以后，应用注浆泵将其打入到胶管内部，并使其进入到管中位置，开始实施注浆工作，在浆液溢出灌浆口时及时停止操作，砂浆凝固以后对填充度进行检查，如果填充度超过85%，则注浆工作完成，如果低于85%，则需要二次注浆，直到达到标准。

3 新型复合泥浆填充技术

在我国普遍应用的都是钢筋混凝土套管，体积和质量都较大。我国逐渐提出了新型复合泥浆填充技术。新型复合填充的主要材料包括粉煤灰、水泥和膨润土，通过一定的赔偿能够实现以下几方面性能。

第一，流动性。大部分的公路铁路穿越套管都必须是水平的，通过对套管进行有效填充来实现石油天然气长输管道的稳定运行。顶管的长度通常在150m以内，在管道实际填充过程中，需要保证填充物的流动性，应用玛氏漏斗对流动性进行测量，流动时间要在120s以内才能够符合要求。因此，想要提高复合泥浆的流动性可以适当在其中添加膨润土，使复合泥浆符合填充要求；第二，导电性。膨润土的本身结构为层状结构，而蒙脱石是膨润土当中的主要物质。膨润土具有稳定性强、保水性良好而且电阻低的特点。在填充材料当中加入膨润土主要以价格较为便宜的钙基膨润土为主，并对填充材料进行有效调配，在填充物凝结以后土壤的电阻率在100～200Ω·cm之间；第三，体积收缩率。析水率能够直接体现出体积收缩率的情况，而且能够充分反映出浆液的稳定情况。为了能够保证泥浆的流动性，应该加入大量的水，需要远超用量。用水量通常要达到水泥重量的一半，才能够有效保障泥浆的流动性。泥浆在凝固以后能够析出多余的水分，这部分水属于高矿化度自由水，能够直接渗入到地层当中，会对土壤和环境造成污染。因此可以适当应用处理剂来减少泥浆失水的情况。将膨润土添加到泥浆当中能够提高泥浆的分散性，较小浆液的析水率，也能够尽可能的减少对土壤的污染[3]。原本水泥浆的析水率在15%左右，应用膨润土以后可以将水泥浆的析水率降低到5%以内；第四，强度。虽然强度较高的填充介质能够有效提高填充质量，但是填充介质的强度也不宜过高。在实际填充过程中复合泥浆的抗压强度不能超过0.5MPa。