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)計研究所

摘 要： 腐蝕管道不開挖修復(fù)是指在用管道受所處環(huán)境限制，無法大面積開挖更新、修理，為了延長使用壽命而采取的一種在線維修方式。應(yīng)用國內(nèi)成熟內(nèi)翻襯玻璃鋼軟管修復(fù)技術(shù)，對油田占壓腐蝕舊管道進(jìn)行不開挖修復(fù)，根據(jù)現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)對比分析，證實該項技術(shù)的適用性、經(jīng)濟(jì)性。

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

大慶油田目前累計敷設(shè)各類管道數(shù)萬余公里，其中超過一半以上管線使用年限超出設(shè)計壽命。據(jù)統(tǒng)計，油田管道腐蝕穿孔平均每年達(dá)一萬多次，如果全部更換管線需要投資數(shù)十億元。油田某場區(qū)對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脂的纖維增強(qiáng)軟管（以下簡稱軟管），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，見表 1。

2.2 優(yōu)選內(nèi)襯軟管材料

結(jié)合試驗管道的管徑、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)行膠黏劑配方試驗和現(xiàn)場驗證。

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乙烯基酯聚酯樹脂按4小時凝膠時間配比，施工現(xiàn)場攪拌均勻調(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；（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；（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)場接口；（11）整體打壓試驗；（12）大修后檢測；（13）試投產(chǎn)。

現(xiàn)場施工程序：（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，對試驗涂膜的管道進(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；（7）管段連接和打壓試驗；（8）補(bǔ)口。

圖 3  蝸牛翻轉(zhuǎn)器結(jié)構(gòu)示意圖

3 現(xiàn)場施工及室內(nèi)試驗效果

3.1 現(xiàn)場施工效果

根據(jù)內(nèi)翻襯玻璃鋼軟管修復(fù)技術(shù)原理，完成3條摻水管道不開挖修復(fù)施工（圖 4）。經(jīng)運(yùn)行25個多月，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，從現(xiàn)場實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以看出不開挖修復(fù)內(nèi)襯軟管能夠滿足油田生產(chǎn)需求（表 3）。

圖 4  不開挖修復(fù)施工現(xiàn)場

3.2 室內(nèi)試驗效果

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

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)浸有熱固性樹脂。

試驗檢測項目有拉伸強(qiáng)度；剝離強(qiáng)度；耐壓試驗（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。

檢測數(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壓力下無滲漏、無裂口、無急劇變形等現(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

將管道內(nèi)襯復(fù)合軟管分別放置于內(nèi)部盛水的兩個密閉容器內(nèi)，同時對這兩個密閉容器進(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具有兩個模擬輸入）采集溫度數(shù)據(jù)，并通過繼電器控制電磁加熱器進(jìn)行恒溫恒壓控制。對兩種不同材質(zhì)的管道內(nèi)襯復(fù)合軟管進(jìn)行1 585 h耐溫測試。 1號試件的敷膜層為改性PVC，2～9號為改性PE。

經(jīng)過1 585 h不間斷60℃恒溫，除1號試件外，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損（圖 5）。 80℃恒溫，除1號試件外，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℃恒溫測試

圖 6  80℃恒溫測試

分析原因： 1號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 實際應(yīng)用效益分析

（1）社會效益。不開挖修復(fù)施工方便，開挖少，可避免不必要的征地糾紛；管道經(jīng)過修復(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，可延長管道使用壽命10年以上。對環(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)襯費用占更新管道投資的45.47%，管徑越大，成本降低越多，同時還可避免新建管道因征地補(bǔ)償帶來的附加費用。

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

（本篇論文獲第六屆中國管道完整性管理技術(shù)交流大會三等獎，經(jīng)作者同意，本刊轉(zhuǎn)載時有刪改。）