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          管道研究

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          應用注漿固化技術無害化處理廢棄管道實踐

          來源:《管道保護》2022年第2期 作者:劉興瑞 王磊 杭光強 時間:2022-3-21 閱讀:

          劉興瑞 王磊 杭光強

          陜西延長石油(集團)管道運輸公司

           

          摘要:隨著原油管道服役年限到期,將有一批管道被停輸和廢棄?茖W處置廢棄管道是管道全生命周期完整性管理的最后一個重要環節。與國外相比,我國在管道廢棄處置方面研究較少,也無相關標準規定。對比國內外油氣管道廢棄處置方法,結合當地實際,采用注漿固化技術應用于某廢棄原油管道無害化處置,工程實踐經驗可為相關工作提供借鑒。

          關鍵詞:廢棄原油管道;注漿固化技術;無害化處置

           

          陜西延長石油(集團)管道運輸公司某廢棄原油管道長34.56 km,管徑159 mm , 壁厚5.6 mm,設計壓力9 MPa,于2005年停運并充氮氣封堵。該段管道大多敷設于河流之中,環保壓力較大。2019年9月5日,發現該管道途經某河道內有原油滲漏,經排查為管體腐蝕泄漏,為防止污染擴大,立即對河流進行改道并進行圍堵、清理和回收。由于廢棄管道位于河道護坡和水壩基礎之間河床下,埋深10 m,腐蝕情況不明無法測量,且此處市政排水管網密集不宜開挖拆除。企業結合廢棄管道實際情況,采用注漿固化技術進行了無害化處置,取得了較好效果。

          1  國內外廢棄管道處理方式

          1.1  國外管道廢棄方式

          (1)加拿大。加拿大能源管道協會于2007年發布了《管道廢棄原則》和CSA Z662―2007《油氣管道系統》標準,就廢棄管道的吹掃、清洗、加蓋封堵、灌漿和拆除提出了明確規定。目前所采用的管道廢棄方法主要有就地廢棄、加蓋封堵、灌漿和拆除。

          (2)美國。ASME B31.4―2012《液體和漿體管道輸送系統》規定了就地廢棄管道的要求。ASME B31.8―2014《輸氣和配氣管道系統》進一步規定了各管道企業必須制定廢棄管道的維護計劃。目前美國多數管道企業采取就地廢棄管道的方式,但需提前告知公眾,當輻射量超過可接受水平時必須進行拆除。

          (3)英國。BS PD 8010―1―2004《管道實用規程第一部分:陸上管道》規定無法確保安全的管道不得就地廢棄,必須拆除,包括地下900 mm深范圍內的地面管道附屬設施全部移除。

          (4)泰國。采用就地廢棄、拆除和再利用的方式,并明確規定了廢棄管道清洗清潔度指標。

          (5)科威特。規范了管道拆除方法,如規定將管道排空后每隔12 m切割成一段,同時拆除管道閥門、固定支墩、陰極保護等附屬設施。對于不能拆除的管道就地廢棄,但必須封堵盲板、設置標識牌和防撞設施等。

          1.2  國內管道廢棄方式

          我國目前尚未制定廢棄管道無害化處置的國家和行業標準。就地廢棄存在安全隱患,可能造成二次污染,而拆除方式工程量大、成本高。國內管道企業現多采取就地廢棄方式,根據所處環境不同采用清洗、吹掃、氮氣置換以及注入泥漿、水泥漿或水泥砂漿等方式進行處理。




          2  注漿固化技術與施工工藝

          2.1  注漿固化技術

          注漿固化技術是將膠結材料按一定比例配制成漿液,將其注入需要固化的管道、地層、巖層和溶洞等裂縫、空隙和容器中,漿液凝結硬化后起到防滲、堵漏和加固等作用。常用的注漿方法有硅化法、堿液法、高分子化學注漿法和水泥注漿法。水泥注漿固化技術具有成本低、施工工藝簡單、易操作、黏結性好、無污染和耐老化等優勢,故選用該技術實施廢棄管道無害化處置。

          2.2  施工準備工作

          (1)作業坑開挖。從管道起始位置開始,約每公里開挖一個注漿位置,使用PCM檢測儀探明管道位置和埋深,標記管道中心線位置。采用人工和機械相結合方式開挖,并采用地下連續墻法進行支護,防止土方坍塌。

          (2)管道開孔。利用冷切割方法將注漿位置管段斷開,兩端分別焊接(焊接和無損檢測執行相關標準)盲板和法蘭,安裝閥門后使用打孔機在每段注漿管段末端開孔并安裝排氣閥門。

          2.3  管道疏通清洗

          管道殘留物清洗是管道廢棄處置過程中必不可少的一個環節。由于管道停運多年,管道內可能發生原油聚集、堵塞和腐蝕,需注清水進行管道疏通和清洗,壓力不超過2 MPa。

          2.4  注漿工藝

          (1)注漿設備選擇。注漿設備采用油田40-17型固井水泥灰罐車,該注漿車壓力易控、排量可調、計量準確,最高壓力40 MPa,排量1.7 m3/min。

          (2)注漿材料配備。漿液應具有一定流動性,凝固時間必須小于連續作業時間,且具有永固性好、穩定性好、抗壓性強和環保無污染的特性。注漿材料選用耀縣G級高抗油井水泥,密度1.85 g/cm3,稠化時間大于75 min,45℃下抗壓強度大于10 MPa。

          (3)注漿過程。由于注漿管道里程較短,采取分段注漿的方法。綜合考慮填充物密度、流動性、稠化時間和承壓能力,以及管道敷設區域地形地貌和地面建筑,采用純壓力的方法每公里進行一次注漿固化處置,中間不進行補漿。使用高壓軟管將廢棄管道與注漿車相連,然后啟動注漿車,壓力控制在0.4 MPa以內將漿液泵入管道內,連續作業直至另一端有漿液流出,最后關閉閥門候凝。

          (4)填充度檢驗。注漿結束48 h后,根據地形特征選取一段注漿管道,在兩端和中間位置進行填充度檢驗,漿體固化填充率均在98%以上。

          2.5  管道封堵和回填

          注漿工作全部結束后拆除注漿管段法蘭、閥門,對排氣孔和注漿口進行焊接封堵,然后原位回填。

          3  結語

          注漿固化技術是處置廢棄原油管道的一項無害化措施,安全、環保、無污染,施工簡單、費用低,無需大面積開挖,對地面建筑設施影響小。此次水泥注漿固化技術在廢棄管道的成功應用,為企業處置廢棄管道積累了寶貴經驗。處置過程中發現一些問題:如管道漏洞較多時施工過程存在二次環境污染風險且無法有效完成注漿;水泥注漿固化時水泥與管壁原油未能充分混合,管壁殘留少量原油;地勢較低的管道填充率達到100%,地勢較高管道填充率為95%左右。為此提出以下建議:對漏洞非常多的原油管道,建議開挖拆除;注漿前管道吹掃和清洗一定要達標,避免造成二次污染;應根據地勢劃分注漿管段長短,提高填充率。 


          作者簡介:劉興瑞,碩士研究生,高級工程師,現任陜西延長石油(集團)管道運輸公司安全環保質監部經理,長期從事油氣管道安全環保管理、質量節能和管道完整性管理工作。聯系方式:15891145188,375432767@qq.com。

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