李娜娜 郜慶濱 林勃

大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所

摘 要： 腐蝕管道不開(kāi)挖修復(fù)是指在用管道受所處環(huán)境限制，無(wú)法大面積開(kāi)挖更新、修理，為了延長(zhǎng)使用壽命而采取的一種在線維修方式。應(yīng)用國(guó)內(nèi)成熟內(nèi)翻襯玻璃鋼軟管修復(fù)技術(shù)，對(duì)油田占?jí)焊�蝕舊管道進(jìn)行不開(kāi)挖修復(fù)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，證實(shí)該項(xiàng)技術(shù)的適用性、經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞： 腐蝕管道；玻璃鋼軟管；不開(kāi)挖；膠粘劑；翻襯；蝸牛翻轉(zhuǎn)器

大慶油田目前累計(jì)敷設(shè)各類管道數(shù)萬(wàn)余公里，其中超過(guò)一半以上管線使用年限超出設(shè)計(jì)壽命。據(jù)統(tǒng)計(jì)，油田管道腐蝕穿孔平均每年達(dá)一萬(wàn)多次，如果全部更換管線需要投資數(shù)十億元。油田某場(chǎng)區(qū)對(duì)φ 89×4.5 mm摻水管道采用內(nèi)翻襯玻璃鋼修復(fù)技術(shù)，應(yīng)用效果良好。

1 不開(kāi)挖內(nèi)襯玻璃鋼修復(fù)原理

翻轉(zhuǎn)法內(nèi)襯復(fù)合玻璃鋼軟管的基本原理是將帶有防滲透層并浸有熱固性樹(shù)脂的纖維增強(qiáng)軟管（以下簡(jiǎn)稱軟管），采用水壓（或氣壓）將軟管反翻并送入舊管道內(nèi)，使軟管帶有樹(shù)脂層的一面貼附于舊管道內(nèi)壁，防滲透層成為新管道的內(nèi)表面，采用特定的技術(shù)措施固化成型，形成堅(jiān)固的鋼塑復(fù)合管（圖 1）。

圖 1  工藝原理

2 修復(fù)方法

2.1 試驗(yàn)區(qū)選擇

選擇穿孔嚴(yán)重、施工方便及減少地企糾紛的管段，見(jiàn)表 1。

2.2 優(yōu)選內(nèi)襯軟管材料

結(jié)合試驗(yàn)管道的管徑、壓力、溫度等參數(shù)（表 2），篩選出適合的內(nèi)襯軟管材料（圖 2），進(jìn)行膠黏劑配方試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證。

圖 2  復(fù)合玻璃鋼軟管結(jié)構(gòu)示意圖

選擇內(nèi)襯軟管承壓2.0 MPa，耐溫80℃以下，軟管編織層為滌綸纖維，外敷膜層采用改性聚氯乙烯加一定比例的丁腈。膠黏劑為3201乙烯基酯聚酯樹(shù)脂按4小時(shí)凝膠時(shí)間配比，施工現(xiàn)場(chǎng)攪拌均勻調(diào)出。

2.3 玻璃鋼軟管內(nèi)襯施工

其主要施工步驟如下：（1）管道輸送介質(zhì)情況核實(shí)；（2）管線口徑、壁厚，沿地貌情況；（3）管線走向定位；（4）管線整體清洗；（5）大修前檢測(cè)；（6）挖操作坑、斷管、焊草帽圈；（7）軟管預(yù)制（穿繩、浸膠）；（8）連接翻轉(zhuǎn)機(jī)具、翻襯；（9）穩(wěn)壓固化；（10）現(xiàn)場(chǎng)接口；（11）整體打壓試驗(yàn)；（12）大修后檢測(cè)；（13）試投產(chǎn)。

現(xiàn)場(chǎng)施工程序：（1）準(zhǔn)備好施工機(jī)具及材料，挖操作坑切斷管線；（2）管道清洗和檢查；（3）軟管浸膠；（4）軟管翻襯，對(duì)試驗(yàn)涂膜的管道進(jìn)行試壓、掃線，利用鋼絲繩把內(nèi)襯材料牽引到鋼管道內(nèi)，用“蝸牛翻轉(zhuǎn)器”實(shí)現(xiàn)內(nèi)襯復(fù)合玻璃鋼軟管翻轉(zhuǎn)（圖 3）；（5）端頭處理、打壓固化；（6）質(zhì)量檢驗(yàn)；（7）管段連接和打壓試驗(yàn)；（8）補(bǔ)口。

圖 3  蝸牛翻轉(zhuǎn)器結(jié)構(gòu)示意圖

3 現(xiàn)場(chǎng)施工及室內(nèi)試驗(yàn)效果

3.1 現(xiàn)場(chǎng)施工效果

根據(jù)內(nèi)翻襯玻璃鋼軟管修復(fù)技術(shù)原理，完成3條摻水管道不開(kāi)挖修復(fù)施工（圖 4）。經(jīng)運(yùn)行25個(gè)多月，管道日常生產(chǎn)運(yùn)行平穩(wěn)，平均摻水壓力保持在0.1 MPa正常波動(dòng)，從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以看出不開(kāi)挖修復(fù)內(nèi)襯軟管能夠滿足油田生產(chǎn)需求（表 3）。

圖 4  不開(kāi)挖修復(fù)施工現(xiàn)場(chǎng)

3.2 室內(nèi)試驗(yàn)效果

3.2.1 內(nèi)襯管道承壓能力和軟管耐壓能力及黏結(jié)強(qiáng)度檢測(cè)

樣品內(nèi)翻襯復(fù)合軟管為增強(qiáng)纖維編織管坯，外敷有防滲透層，管坯內(nèi)浸有熱固性樹(shù)脂。

試驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目有拉伸強(qiáng)度；剝離強(qiáng)度；耐壓試驗(yàn)（4 MPa）；耐酸（10% HCl，常溫， 1 000 h）、耐酸（30% HCl，常溫， 1 000 h）；耐堿（10% NaOH，常溫，1000h）、耐堿（30%NaOH，常溫，1000 h）；耐鹽（10% NaCl，常溫， 1 000 h）、耐鹽（30% NaCl，常溫， 1 000 h）。將內(nèi)襯樣品分成8組，分別進(jìn)行上述試驗(yàn)。

檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示，管道內(nèi)襯后承壓能力可達(dá)7.1 MPa； φ114 mm、 φ159 mm軟管在4～5 MPa壓力下無(wú)滲漏、無(wú)裂口、無(wú)急劇變形等現(xiàn)象出現(xiàn)，內(nèi)襯軟管可耐壓4.5 MPa；軟管本身的敷膜層與編織層之間，軟管與鋼管之間的剝離強(qiáng)度（即黏結(jié)強(qiáng)度）分別超過(guò)35 N/cm2和60 N/cm2，而內(nèi)襯軟管的黏結(jié)強(qiáng)度為37.8 N/cm2，滿足油田生產(chǎn)所需。

3.2.2 內(nèi)襯管道耐溫能力檢測(cè)

將管道內(nèi)襯復(fù)合軟管分別放置于內(nèi)部盛水的兩個(gè)密閉容器內(nèi)，同時(shí)對(duì)這兩個(gè)密閉容器進(jìn)行加熱恒溫，溫度分別控制在60℃和80℃，采用西門子PLCS7-224XP控制器（S7-224XP具有兩個(gè)模擬輸入）采集溫度數(shù)據(jù)，并通過(guò)繼電器控制電磁加熱器進(jìn)行恒溫恒壓控制。對(duì)兩種不同材質(zhì)的管道內(nèi)襯復(fù)合軟管進(jìn)行1 585 h耐溫測(cè)試。 1號(hào)試件的敷膜層為改性PVC，2～9號(hào)為改性PE。

經(jīng)過(guò)1 585 h不間斷60℃恒溫，除1號(hào)試件外，其余試件的敷膜層與編織層均剝離，而編織層與鋼板黏接完好無(wú)損（圖 5）。 80℃恒溫，除1號(hào)試件外，其余試件的敷膜層與編織層之間的剝離強(qiáng)度都大大下降，用很小的力就能使敷膜層與編織層剝離（圖 6）。

圖 5  60℃恒溫測(cè)試

圖 6  80℃恒溫測(cè)試

分析原因： 1號(hào)試件的敷膜層為改性PVC，與滌綸纖維之間的親和力要好于敷膜層為改性PE的試件；在開(kāi)放條件下四周熱水不規(guī)則地侵蝕質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)難統(tǒng)一的試件也是造成敷膜層與編織層剝離的因素；改性PE材料熱穩(wěn)定性差，熱膨脹比大也是因素之一。

結(jié)果顯示，敷膜層為改性PVC的軟管在60℃和80℃的條件下1 585 h無(wú)明顯變化，可以正常使用；同樣條件下，敷膜層為改性PE的軟管其PE敷膜層與滌綸纖維之間的剝離強(qiáng)度大大降低甚至脫落。改性PVC敷膜層耐溫強(qiáng)度適用油田需求。

4 實(shí)際應(yīng)用效益分析

（1）社會(huì)效益。不開(kāi)挖修復(fù)施工方便，開(kāi)挖少，可避免不必要的征地糾紛；管道經(jīng)過(guò)修復(fù)，恢復(fù)了原有通徑的輸液量，降低了使用成本。襯里層與原管道形成新的結(jié)構(gòu)，增加防腐保溫功能，可延長(zhǎng)管道使用壽命10年以上。對(duì)環(huán)境保護(hù)也起到了積極作用。

（2）經(jīng)濟(jì)效益。 950 m摻水管道內(nèi)襯費(fèi)用占更新管道投資的45.47%，管徑越大，成本降低越多，同時(shí)還可避免新建管道因征地補(bǔ)償帶來(lái)的附加費(fèi)用。

作者：李娜娜， 1988年生， 2011年7月畢業(yè)于東北石油大學(xué)油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè)。從事聯(lián)合站技術(shù)員和防腐檢測(cè)相關(guān)工作。

（本篇論文獲第六屆中國(guó)管道完整性管理技術(shù)交流大會(huì)三等獎(jiǎng)，經(jīng)作者同意，本刊轉(zhuǎn)載時(shí)有刪改。）