带压封堵技术在冀东油气管道上的应用.pdf

● 机械研究与应用 2 0 1 2 年 第4 期 总 第1 2 0 期 应用与试验 带压封堵技术在冀东油气管道上的应用 蔡彪 ， 李敬恩 中石油冀 东油田公 司 油建公司， 河北 唐山0 6 3 2 0 0 摘 要 带压封堵技术可在管道发生泄漏时， 及时对事故管道进行快速、 安全的抢修， 尽快恢复管道的正常运行。不停 输带压封堵技术适用于石油、 天然气、 水、 乙烯、 煤气、 中质油、 航油等无强腐蚀性介质。介绍了管道带压封堵 技术工艺和施工程序及该技术在冀东油田的实际应用案例 ， 通过技术应用增加企业经济效益和环保效益。 关键词 油气管道； 带压不停输封堵； 施工工艺； 应用案例 中图分类号 T E 8 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 7 一 d A , 1 4 2 0 1 2 0 4 0 1 2 5 0 3 ‘ l - ‘■ ● ’ ’ ‘ - ’ ’ ● ⋯ ’ ‘ 0 ‘ Ap p l i c a t i o n 0 I u nd e r pr e s s u r e p l u g g i n g t e c hn o l o g y i n J i do ng p e t r o l e u m g a s pi pe l i n e s C a i B i a o ，L i J i n g e n O i lfie l d c o n s t r u c t c o m p a n y ， J i d o n g o i lfie l d c o m p a n y o f C h i n a p e t r o l e u m， T a n g s h a n H e b e i 0 6 3 2 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t Ap p l y i n g wh e n t h e r e wa s a l e a k o n t h e p i p e，t h e u n d e r - p r e s s u r e p l u g g i n g t e c h n o l o g y c a n h e l p fi x i n g t h e f a i l e d p i p e a n d r e c o v e r t o t h e n o r ma l r u n n i n g s i t u a t i o n i n t i me f a s t a n d s a f e ．Un d e r - p r e s s u r e p l u g g i n g t e c h n o l o gy i s a v ail a b l e f o r t h e l o w c o r r o s i v e ma t e r i a l s s u c h l i k e p e t r o l e u m ，n a t u r al g a s ，wa t e r ，e t h y l e n e ，c o a l g a s ，i n t e r me d i a t e c rud e o i l ，a v i ati o n f u e l ，e t c ． T h e a r t i c l e f o c u s e s o n t h e p i p e wi t h p r e s s u r e s e ali n g t e c h n o l o g y f o r t e c h n o l o gy a n d c o n s t ruc t i o n p r o c e d u r e s ，a s we l l a s t h e p r a c t i c al a p p l i c a t i o n o f c a s e s i n J i d o n g o i l f i e l d， t h r o u g h t h e u s e o f t e c h n o l o gy t o i n c r e a s e b u s i n e s s e c o n o mi c b e n e fi t s a n d e n v i r o n me n t al b e n e f i t s ． Ke y wo r d s o i l a n d g a s p i p e l i n e；u n d e r - p r e s s u r e p l u g g i n g；c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o gy ；a p p l i c a t i o n c a s e 1 前 言 带压不停输封堵的封堵 口径范围为 D N 5 0D N 5 0 刖 旨 常怂小僭锕珂增嗣封 U砼汜围刀 带压封堵技术起源于英国， 国内从 1 9 8 4年开始D N I O 0 0的螺旋焊缝管、 直缝钢管和无缝钢管， 管内 使用不停输带压封堵技术， 该技术广泛应用于电力、 介质温度为一 2 0 8 0 C， 特制时为一 2 O一 2 0 0 o ， 最高 化工、 石油等行业 ， 同时成为企业实现长周期、 无泄漏 封堵压力达到 1 0 M P a 。 生产的一项重要手段。 管道不停输开孔、 封堵系列设备是由主机和辅机 冰 收稿 日期 2 0 1 2 0 6 2 7 作者简介 蔡彪 1 9 8 4 - ， 男 ， 山东菏泽人 ， 助理工程师， 主要从事地面工程建设工作。 ● 1 2 5 应用与试验 2 0 1 2 年 第4 期 总 第1 2 0 期 机械研究与应用 图 4 液压站 图 5 下堵塞器 3 带压不停输封堵的操作工序 3 ． 1 带压不停输封堵施工总体工作流程 见图 6 施工前的准备 管子 数嗡安装三通 畸焊 通 复 压 U 清除 残油 及管线 。 。 珑升扎 嚣 箨 雠捕 旁 通 气 置 换 及 连 接 3 ． 2带压开孔、 封堵前的准备工作 根据管道维修、 抢修计划， 确定开孔、 封堵及焊接 三通的位置。利用挖掘机等设备开挖作业坑 ， 在开挖 时要保证作业坑的位置准确、 作业面足够大， 同时， 为 防止塌方 ， 要求进行一定 角度 的放坡 ， 针对土质 比较 松软 ， 水比较多的情况采用打木桩 、 钢桩 ， 布置沙袋 、 篱笆片等物资进行支护。作业坑开挖完毕后 ， 拆除管 线的防腐层 ， 清理干净管道表面的油污和防腐漆， 以 方便下一步工序 的施工。 3 ． 3 管道壁厚、 轴向和径向测量 利用测厚仪和卷尺对需要开孔和封堵 的管道进 行测量 ， 必须符合 钢制管道封堵技术规程 ， 第 1 部 分 塞式 、 筒 式封堵 S Y ／ T 6 1 5 0 ． 1 2 0 0 3标准 中的规 定 ， 根据实际测量的数据 ， 来确定开孔下刀尺寸 、 包式 三通的尺寸和位置、 准备待维修更换的材料和配件。 带压开孑 L 、 带压封堵作业尺寸计算公式 L l 2 3 式 中 L 为夹板阀 ； 为包 式三通 ； L ， 为中心钻至筒 刀的距离 ； L为开孔尺寸 ； D为管径 ； U为余量 固定 值 l O m m 。 3 ． 4 封堵三通的安装和焊接 封堵三通必须具备质量证明书和合格证， 并经过 试压实验合格， 焊接人员须持有特殊作业人员操作 证， 焊接方法和焊接材料与待维修的管线材质相匹 配， 严格按照焊接工艺评定标准要求和岗位操作规程 进行施焊 ， 符合 工业金 属管道工 程施工及验 收规 范 G B 5 0 2 3 5 2 0 1 0中的相关规范要求 ， 焊接完毕后 ， 所有焊 口进行无损探伤 ， 严格执行 石油天然气钢制 ． 1 26 ． 管道无损检测 S Y ／ T 4 1 0 9 2 0 0 5进行验 收。达 到 Ⅱ 级及以上合格， 探伤合格后利用螺栓连接安装闸板 阀 ， 如图 7 、 8所示。 ． 矗一 图7 封堵三通焊接示意图 图8 封堵三通焊接示意图 3 ． 5 管道带压开孔 利用吊车、 挖掘机等设备将带压开孑 L 机调运到现 场 ， 与闸板阀利用螺栓连接紧密可靠 ， 根据主干线 的 管径和壁厚 ， 确定开孑 L 刀下降的深度⋯ ， 开孔前在开 孔机螺杆上做刚好钻透时 的标记 ， 调整开孔机 的参 数 ， 稳步施加向下的力， 使刀匀速在管道表面做切割 运动， 直至将需切除的管线完全割离 为止 ， 将开孔刀 下降到开孔前做的标记后 ， 缓慢 提升开孔刀 ， 直 至确 认刀尖已经在闸板 阀的上端 ， 然后迅速关闭闸板 阀， 打开开孔机上的放压闸门， 放压结束后， 摘除开孔机， 开孔结束。按照上述工序， 依次开封堵孑 L 、 旁通孔、 平 衡孑 L ， 并依次安装闸板阀， 如图 9 、 1 0所示 。 一 ～ 图9 带压开孔示意图 图 1 0 开孔取下的管道段 3 ． 6 旁通管线预制、 连接 依据输送介质的流量、 压力、 管线材质焊接旁通 管线 ， 旁通管线严格按照 工业金属管道工程施工及 验收规范 G B 5 0 2 3 5 2 0 1 0中的相关规范要求进行焊 接 ， 焊接完毕后 ， 所有焊 口进行 无损探伤 ， 严格执行 石油天然气钢制管道无损检测 S Y ／ T 4 1 0 9 2 0 0 5进 行验收。探伤合格后 ， 应按照与主管道规范相同的标 准进行严密性和强度试压 ， 试压合格后 ， 与带压开孑 L 完毕的旁通 阀门连接 ， 连接 的焊 口也 必须做无损 检 测， 达到 Ⅱ级及以上合格。 3 ． 7 主管线带压封堵和维修 旁通管线连接完毕后， 导通流程， 介质通过旁通 管线进行输送， 在主管道 的封堵孔进行封堵作 业 ， 利 用吊车 、 挖掘机等设备将封堵机安装 到闸板 阀上 ， 利 用螺栓连接紧靠封堵结合器和闸板阀 如图 1 1所 示 。利用封堵器缓慢送下封堵筒或皮碗 ， 先进行上 游封堵 ， 再下游封堵 ， 在下游封堵时要确保封堵 头的 上下游压力无差异 ] ， 如果压力有波动需重新封堵 ， 机械研究与应用 2 0 1 2 年 第4 期 总 第1 2 0 期 应用与试验 封堵合格后 ， 通过平 衡孔对 主管线 进行 放 空， 带 压 力 放 完 后 ， 割除封堵之 间的 管线 ， 更换新 的管段 进行连接 ， 连接的焊 口进行管线探伤 ， 严 图1 1 封堵闸板阀 格执行 石油天然气 钢制管道无损检测 S Y ／ T 4 1 0 9 2 0 0 5进行验收。 3 ． 8带压封堵设备拆除 管线连头结束后进行封堵设备的拆除， 首先做好 封堵时的标记 ， 缓慢提升封堵器 ， 确认封堵器的下端 到达闸板阀上端时 ， 迅速关 闭闸板阀； 然后利用放压 阀门进行放压 ， 放压后， 封堵孔上的闸板阀下塞堵 ， 盖 管帽； 最后缓慢撤除封堵设备 ， 恢复管线正常运行。 3 ． 9 拆除旁通管线 首先关闭旁通管线上的闸板阀， 利用放空闸门放 空管线压力； 然后拆除旁通管线， 重新吊装封堵设备， 打开闸板 阀， 旁通 闸板阀下 塞堵、 盖 管帽， 施 工完毕 后 ， 利用放压闸门进行放压 ， 放压完毕后 ， 最后缓慢撤 除封堵设备 。 ‘ 3 ． 1 0现场 处理 待管线正常运行后 ， 还需进行管线 、 闸板阀等防 腐保温处理 ， 防腐质量和等级应与主管线的防腐级别 等同， 处理合格后 ， 进行回填施工 ， 恢复地貌。 4 冀东油田管道封堵抢修技术应用案例 截止 目前 ， 油建公司已经在冀东油 田南堡 1 l O k V 变电站输气管线改造工程 b 1 5 9 m m气管线 ， 老爷庙 2号阀室管线抢险工程 4 5 7 mm原油管线 ， 原油储 备库带压封 堵工程 , ／ , 4 5 7 m 原油管线 ， N P 2 3 L P 外输管线整改工程 b 2 7 3 m m原油管线 等工程 中成 功利用悬挂式封堵形式 适用于各种介质 、 高压管道 的不停输封堵作业 完成施工任务 ， 并积累了宝贵 的施工经验。 4 ． 1 南堡 l l 0 k V变电站输气管线改造工程 见图1 2 作业时间 2 0 0 9年 7月 1 0日一 7月 2 5日。 管线规格 1 5 9 m mx 5 m m； 管线压力 1 ． 6 MP a ； 输 送介质 净化天然气； 采用工艺 采用单面双封。 为了满足天然气 的供应 ， 结合南堡油田天然气外 输实况， 综合考虑、 统筹调配， 对南堡 1 1 0 k V变电站 输气管线进行改造。根据设计要求采用不停输带压 封堵换管技术对该变电站输气管线进行施工 D N 1 5 0 封堵点2处， 整个封堵过程对环境零污染， 比管线放 空后连头作业节省费用 l 2万元。 4 ． 2 老爷庙 2号阀室管线抢险工程f 见图 1 3 作业时间 2 0 1 0年 4月 1 3日～1 9日。 一 图 1 2 南堡 1 1 0 k V变电站输气图 l 3 老爷庙 2号阀室 管线改造工程 管线抢险工程 管线规格 4 4 5 7 m mx 7 ． 1 iT l m； 管线压力 0 ． 5 MP a ； 输送介质 原油 ； 采用工艺 单面双封 。 由于南 高 迁输 油 管线 2号 阀室 东 墙 体外 b 4 5 7 m m绝缘接头因腐蚀严重造成原油外泄 ， 需更换 绝缘接头。若停止输油进行换管 ， 将直接影响到冀东 油田原油管线的外输工作 ， 甚至导致大量单井停产。 在编制带压封堵施工方案时， 考虑绝缘接头距离 阀室较近， 由于阀室下沉原因， 致使施工处管线应力 较大 ， 造成割断后对 口较困难 ， 故将其管线向东挖 出 5 0 m， 使之有上下的活动量， 有利于施工作业。另外， 由于管线压力为 0 ． 5 MP a ， 这导致采用单面双封还是 单面单封方式进行作业 成为难题。通过从 安全、 经 济 、 质量等多方面研究 ， 最终确定采用单面双封 ， 并取 得圆满成功。 4 ． 3 原油储备库带压封堵工程 见图 1 4 作业时间 2 0 1 0年 5月 2 0日 一 6月 5日； 换管距 离 2 7 m。 管线规格 c 1 4 5 7 m m 7 ． 9 m m； 管线压力 0 ． 5 MP a ； 输送介质 原油 ； 采用工艺 采用双面双封 。 该工程主要是完成原油储备库与南 一 高一 迁外输 管线的连通， 实现南堡油田原油经南一 高一 迁管线输 入原油储备库 ， 原油储备库原油通过南 一 高 一 迁管线 外输至高尚堡联合站。由于南一 高一 迁管线承担着油 田原油外输的主要 任务， 不 能停输检修， 常规连头方 法无法实现， 故冀东油田商业原油储备库建设项 目 部 决定储备库与南一 高一 迁外输管线连头时采用不停输 带压封堵技术 。该工程的顺利完成 ， 为冀东油田原油 储备库成功进油奠定了基础 ， 具有战略意义。 4 ． 4 NP 2 - 3 L P外输管线整改工程 见 图 1 5 作业时间 2 0 1 1年 7月 2 5日 一9月 2 5日； 换管 距 离 3 2 0 m。 管线规格 2 7 3 m m x 5 ． 6 m m； 管线压力 1 ． O M P a ； 输送介质 原油 ； 采用工艺 采用双面双封。 根据路网规划， 新建嘴东工业园区南环路， 在嘴 东大桥西侧阀室以及西侧 2 7 0 m范围内， N P 2 3 L P外 输油管线位于路基下面， 因此需要对油管线进行改 下转第 1 3 0页 1 2 7 - 应用与试验 2 0 1 2 年 第4 期 总 第1 2 0 期 杌械研究与应用 ㈤ 圈田■■曩田圈固 ■田■■啊■四_ 田t L 、 ■墨■日圈■日雹嘲酗■田墨■■圈雹删 ’ 图 3 石 墨加热器 1 ． 螺纹接头2 ． 过 渡段3 ． 加热段 发平衡压力值 ， 来阻止铜 的挥发， 降低绝缘件表面 的附着量。 3 石墨加热器氧化 的预防选用石墨加热器 的钎焊炉其隔热屏一般为石墨毡 ， 石墨毡容易吸附水 蒸汽。所以要求石墨毡装入固定架前之前必须进行 烘烤干燥。如果得不到充分干燥， 投产后产生大量的 水汽 ， 会造成加热器极大的氧化消耗。新装或大修的 真空钎焊炉须按烘炉曲线 如图 4所示 将炉体进行 烘烤 ， 达到在真空状态下烘烤脱气的目的。对暂不运 行的真空钎焊炉 ， 完成上述工作后保持炉内密封 ， 对 阻止炉内材料重新吸附气体和水分是十分有利的。 我国南方天气 比较潮湿 ， 在进行钎焊工艺前先升温至 3 0 0 ℃进行恒温除气 ， 从而降低加热器的氧化程度。 确保真空钎焊炉内的真空度 ， 对预防加热器的氧 化也是十分重要的。要定期查炉体的压升率， 保证将 泄漏降到最低 。向真空钎焊炉 内充填惰性气体保证 其高纯度， 防止真空状态下高温段加热器的氧化。 4 确保石墨加热器质量和提高装配质量严 格按照相应的国标准进行设计和加工加热器， 保证其 质量。安装之前， 仔细检查加热器极其连接螺母上的 螺纹质量 ， 接触面的光洁度 ， 并吹扫干净加热器和加 热器连接螺母 。 1 5 0 0 C 1 3 0 0。 C 9 0 0 C 6 0 0 C 3 0 0。C 图4 真空铜钎焊炉烘炉曲线 横坐标表达方式需调整 5 结 语 综上所述， 延长石墨加热器使用寿命的措施如下。 1 选择高品质加热器材料 ， 改进炉 内加热器结 构， 防止加热器因机械电气故障断裂。 2 高温时， 控制真空钎焊的工作真空度 ， 防止 石墨加热器的氧化。 3 确保加工质量， 文明生产， 提高加热器的安 装质量。 通过上述措施在真空铜钎焊炉 中的应用 ， 大大延 长了更换加热器的周期 ， 降低设备的维护成本 ， 取得 了良好的经济效益。 参考文献 [ 1 ] 阎承沛． 真空处理工艺与设备设计[ M] ． 北京 机械工业出版社， 1 9 9 8 ． [ 2 ] 王天泉． 电阻炉的设计【 M] ． 北京 航空工业出版社， 2 0 0 0 ． [ 3 ] 徐成海． 真空工程技术 [ M] ． 北 京 化学工业 出版社 ， 2 0 0 6 ． [ 4 ] 陆玉峻， 李杰 译 ． 新碳素工业[ M] ． 哈尔滨 哈尔滨工业大 学 出版社 ， 1 9 9 0 ． [ 5 ] 张以忱， 黄英． 真空材料[ M] ． 北京 冶金工业出版社． 2 0 0 5 ． [ 6 ] 戴永年． 有色金属真空冶金 [ M] ． 北京 冶金工业 出版社 ， 1 9 9 8 ． [ 7 ] 吴浩． 真空炉石墨电极消耗高的原因分析[ J ] ． 有色冶金， 2 0 0 1 ， 4 2 4 3 4 6 ． 上接 第 1 2 7页 造 ， 该输油管道是从 N P 2 3 L P平 台输至 N P 1 一 I D， 线 路全长 2 2 k m。为保证油管道 的运行安全 ， 油建公 司 采用双面双封的不停书封堵工艺进行管道改线作业 ， 不仅安全的完成了 3 2 0 m管道的移位 ， 而且保证了改 造期间原油管道的正常运行。 图 l 4 原油储备库带 图 1 5 N P 2 - 3 L P外输管线 压封堵工程 整改工程 1 3O 5 结语 实践证明， 这一技术作为管道维修、 抢修的一种 新的补充手段， 有利于环保 、 提高产能、 节约能源。笔 者通过三年多来对不停输带压封堵技术 的研究与实 践 ， 针对冀东油田的特殊地理条件和管网结构 ， 在充 分论证的基础上 ， 通过实验 、 现场应用等方式 ， 建立 了 一 套 比较完整和成熟的配套工艺技术 ， 这为今后类似 管道工程建设积累了一定的经验。 参考文献 [ 1 ] 王晓波， 朱志雄． 高压天然气管道带压封堵技术[ J ]． 化学工程 与装备 。 2 0 0 9 4 8 5 - 8 6 ． [ 2 ] G B 5 0 2 3 5 2 0 1 0 [ s ] ． 工业金属管道工程施工及验收规范 [ 3 ] 江龙强． 管道封堵抢修技术现状及发展[ J ] ． 内蒙古石油化工， 2 0 1 1 2 1 0 0 1 0 3 ．