李娜娜 郜慶濱 林勃

大慶油田有限責任公司第五采油廠(chǎng)規劃設計研究所

摘 要： 腐蝕管道不開(kāi)挖修復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(cháng)使用壽命而采取的一種在線(xiàn)維修方式。應用國內成熟內翻襯玻璃鋼軟管修復技術(shù)，對油田占壓腐蝕舊管道進(jìn)行不開(kāi)挖修復，根據現場(chǎng)試驗數據對比分析，證實(shí)該項技術(shù)的適用性、經(jīng)濟性。

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

大慶油田目前累計敷設各類(lèi)管道數萬(wàn)余公里，其中超過(guò)一半以上管線(xiàn)使用年限超出設計壽命。據統計，油田管道腐蝕穿孔平均每年達一萬(wàn)多次，如果全部更換管線(xiàn)需要投資數十億元。油田某場(chǎng)區對φ 89×4.5 mm摻水管道采用內翻襯玻璃鋼修復技術(shù)，應用效果良好。

1 不開(kāi)挖內襯玻璃鋼修復原理

翻轉法內襯復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)脂的纖維增強軟管（以下簡(jiǎn)稱(chēng)軟管），采用水壓（或氣壓）將軟管反翻并送入舊管道內，使軟管帶有樹(shù)脂層的一面貼附于舊管道內壁，防滲透層成為新管道的內表面，采用特定的技術(shù)措施固化成型，形成堅固的鋼塑復合管（圖 1）。

圖 1  工藝原理

2 修復方法

2.1 試驗區選擇

選擇穿孔嚴重、施工方便及減少地企糾紛的管段，見(jiàn)表 1。

2.2 優(yōu)選內襯軟管材料

結合試驗管道的管徑、壓力、溫度等參數（表 2），篩選出適合的內襯軟管材料（圖 2），進(jìn)行膠黏劑配方試驗和現場(chǎng)驗證。

圖 2  復合玻璃鋼軟管結構示意圖

選擇內襯軟管承壓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，施工現場(chǎng)攪拌均勻調出。

2.3 玻璃鋼軟管內襯施工

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(xiàn)口徑、壁厚，沿地貌情況；（3）管線(xiàn)走向定位；（4）管線(xiàn)整體清洗；（5）大修前檢測；（6）挖操作坑、斷管、焊草帽圈；（7）軟管預制（穿繩、浸膠）；（8）連接翻轉機具、翻襯；（9）穩壓固化；（10）現場(chǎng)接口；（11）整體打壓試驗；（12）大修后檢測；（13）試投產(chǎn)。

現場(chǎng)施工程序：（1）準備好施工機具及材料，挖操作坑切斷管線(xiàn)；（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(xiàn)，利用鋼絲繩把內襯材料牽引到鋼管道內，用“蝸牛翻轉器”實(shí)現內襯復合玻璃鋼軟管翻轉（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）補口。

圖 3  蝸牛翻轉器結構示意圖

3 現場(chǎng)施工及室內試驗效果

3.1 現場(chǎng)施工效果

根據內翻襯玻璃鋼軟管修復技術(shù)原理，完成3條摻水管道不開(kāi)挖修復施工（圖 4）。經(jīng)運行25個(gè)多月，管道日常生產(chǎn)運行平穩，平均摻水壓力保持在0.1 MPa正常波動(dòng)，從現場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)數據可以看出不開(kāi)挖修復內襯軟管能夠滿(mǎn)足油田生產(chǎn)需求（表 3）。

圖 4  不開(kāi)挖修復施工現場(chǎng)

3.2 室內試驗效果

3.2.1 內襯管道承壓能力和軟管耐壓能力及黏結強度檢測

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

試驗檢測項目有拉伸強度；剝離強度；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）。將內襯樣品分成8組，分別進(jìn)行上述試驗。

檢測數據顯示，管道內襯后承壓能力可達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)急劇變形等現象出現，內襯軟管可耐壓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度（即黏結強度）分別超過(guò)35 N/cm2和60 N/cm2，而內襯軟管的黏結強度為37.8 N/cm2，滿(mǎn)足油田生產(chǎn)所需。

3.2.2 內襯管道耐溫能力檢測

將管道內襯復合軟管分別放置于內部盛水的兩個(gè)密閉容器內，同時(shí)對這兩個(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(mén)子PLCS7-224XP控制器（S7-224XP具有兩個(gè)模擬輸入）采集溫度數據，并通過(guò)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)的管道內襯復合軟管進(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(guò)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(wú)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(kāi)放條件下四周熱水不規則地侵蝕質(zhì)量標準難統一的試件也是造成敷膜層與編織層剝離的因素；改性PE材料熱穩定性差，熱膨脹比大也是因素之一。

結果顯示，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度大大降低甚至脫落。改性PVC敷膜層耐溫強度適用油田需求。

4 實(shí)際應用效益分析

（1）社會(huì )效益。不開(kāi)挖修復施工方便，開(kāi)挖少，可避免不必要的征地糾紛；管道經(jīng)過(guò)修復，恢復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構，增加防腐保溫功能，可延長(cháng)管道使用壽命10年以上。對環(huán)境保護也起到了積極作用。

（2）經(jīng)濟效益。 950 m摻水管道內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(shí)還可避免新建管道因征地補償帶來(lái)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)油氣儲運工程專(zhuān)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(huì )三等獎，經(jīng)作者同意，本刊轉載時(shí)有刪改。）