林厥喜，任鳴鐘，胡新文，周永強(qiáng)，鄭向群(中石油昆侖燃?xì)夂狈止军S石公司，湖北 黃石 435000)

談山立交天然氣管網(wǎng)改造連頭方案研究

林厥喜，任鳴鐘，胡新文，周永強(qiáng)，鄭向群(中石油昆侖燃?xì)夂狈止军S石公司，湖北 黃石 435000)

針對(duì)談山立交天然氣管網(wǎng)改造將面臨的長停輸問題，通過對(duì)不同施工方案的優(yōu)化論證，提出了不停輸帶氣開口封堵、反輸與臨時(shí)高中壓調(diào)壓器相結(jié)合的實(shí)施方案。實(shí)際施工表明，該方案的施工工期短、安全性高、可操作性強(qiáng)。

停氣連頭；不停輸帶氣開口；封堵；反輸；臨時(shí)高中壓調(diào)壓器

談山立交橋施工中有近40座橋墩建設(shè)在天燃?xì)夤艿勒戏剑{到天燃?xì)夤艿肋\(yùn)行安全，尤其對(duì)如下天然氣輸配管網(wǎng)有嚴(yán)重影響：門站到2#站和3#站?529次高壓(1.46km、2.5MPa)管道；2#站到下陸、鐵山?426mm中壓(0.33km、0.4MPa)和2#站到團(tuán)城山?325mm中壓(0.73km、0.4MPa)管道(見圖1)。為保證天然氣管線運(yùn)行安全，天然氣管道須改線運(yùn)行。但談山立交天然氣管網(wǎng)改造存在一些難點(diǎn)：①管網(wǎng)復(fù)雜，高壓、中壓管線并行，并擔(dān)負(fù)起公司90%以上的日供氣能力，停氣社會(huì)影響大。②新建管線與原管線最多有10處動(dòng)火連頭，安全風(fēng)險(xiǎn)大。③新建管線如果全部重新敷設(shè)，過鐵路需要定向鉆穿越，如何利用原管線需要考慮。針對(duì)上述問題，筆者結(jié)合談山立交天然氣管網(wǎng)改線實(shí)際問題，對(duì)談山立交天然氣管網(wǎng)改造連頭方案進(jìn)行了研究。

圖1 黃石市天然氣管網(wǎng)示意圖

圖2 方案1工程簡圖

1 停氣連頭施工方案

1.1工藝流程

停氣連頭施工方案如圖2所示。具體工藝流程如下。

1)復(fù)線埋設(shè) 進(jìn)行復(fù)線埋設(shè)時(shí)需要進(jìn)行以下操作：①開挖E點(diǎn)，敷設(shè)新建EF、FG段高壓管線及EF、FH段中壓管線，然后回填恢復(fù)并吹掃,裝閥門,試壓。②開挖D點(diǎn)，敷設(shè)新建DC、BC、CJ段高壓管線及AC、DC、CM、段中壓管線，然后回填恢復(fù)并吹掃,裝閥門、試壓。

2)停氣作業(yè) 該工序包括如下內(nèi)容：①高壓管線停氣作業(yè)。關(guān)閉2號(hào)站進(jìn)站高壓閥門H1、D點(diǎn)到3號(hào)站高壓閥門H2及門站出站高壓閥門，高壓管放散置換，然后截?cái)唷⑦B接B、D、E、G點(diǎn)高壓管線，2號(hào)站通氣；同時(shí)，在關(guān)閉D點(diǎn)到3號(hào)站高壓閥門H2時(shí)，關(guān)閉至3號(hào)站高壓閥門1個(gè)放散置換后，截?cái)?、連接J點(diǎn)高壓閥門XH1, 置換后打開閥門XH1供氣3號(hào)站通氣。②中壓管線停氣作業(yè)。關(guān)閉2號(hào)站中壓閥門Z1、至下陸中壓閥門Z2及去團(tuán)城山中壓管線及中壓支線上等7個(gè)閥門,中壓管放散置換，然后截?cái)唷⑦B接B、D、E、H點(diǎn)中壓管線，置換后通氣；同時(shí)，關(guān)閉A點(diǎn)后至下陸的中壓閥門，放散置換后連接A點(diǎn)中壓管，置換后打開所有閥門供氣。

考慮從門站到G點(diǎn)之間有高壓分支至加氣站，減少停氣時(shí)間，并考慮現(xiàn)場施工隊(duì)伍及設(shè)備不能滿足同時(shí)施工要求，現(xiàn)場實(shí)施可采取分步實(shí)施措施，具體施工工序如下：①關(guān)閉2號(hào)站進(jìn)站高壓閥門H1、D點(diǎn)到3號(hào)站高壓閥門H2及門站出站高壓閥門，高壓管放散置換后,在G點(diǎn)原高壓管加裝高壓閥門XH2(雙放散), 置換后打開門站出站、XH2、H2、H1閥門供氣。②關(guān)閉B點(diǎn)出站中壓閥門Z1、Z2及去團(tuán)城山中壓管線及中壓支線上等7個(gè)閥門,放散置換后在H點(diǎn)原中壓管加裝中壓閥門XZ4(雙放散), 置換后供氣。③關(guān)閉G點(diǎn)高壓閥門XH2、2號(hào)站高壓閥門H1、關(guān)閉D點(diǎn)到3號(hào)站高壓閥門H2，放散置換后，截?cái)噙B接B/D/E/G點(diǎn)高壓管,2號(hào)站通氣。④關(guān)閉D點(diǎn)到3號(hào)站高壓閥門H2，及至3號(hào)站高壓閥門1個(gè)放散置換后，截?cái)?、連接J點(diǎn)高壓閥門XH1, 置換后打開閥門XH1供氣3號(hào)站通氣。⑤關(guān)閉B點(diǎn)出站中壓閥門Z1、H點(diǎn)中壓XZ4閥門放散置換后, 截?cái)噙B接B/D/E/H點(diǎn)中壓管, 關(guān)閉東鋼支線DN300、下陸大道口DN400閥門、鑫寧二廠閥門放散置換后,連接A點(diǎn)中壓管，置換后打開所有閥門供氣。

1.2方案評(píng)價(jià)

1)優(yōu)點(diǎn) 該方案施工較為簡單，在新建管線竣工后，對(duì)該區(qū)域管網(wǎng)進(jìn)行停氣置換連頭，安全性高，不增加其他費(fèi)用。

2)缺點(diǎn) 影響日供氣 35×104m3/d，將導(dǎo)致大面積停氣；連頭需要7d，工期長；天然氣的排空放散氣量5×104m3。

2 不停輸帶氣開口封堵連頭施工方案

2.1工藝流程

1)復(fù)線埋設(shè) 施工方案與停氣連頭施工方案相同。

2)每處動(dòng)火連頭進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)不停輸帶氣開口封堵施工順序 該工序的具體操作流程是剝離防腐層→檢查壁厚→焊接三通、短節(jié)→安裝閥門→組裝開孔機(jī)開孔→組裝封堵缸封堵→斷管段排空→機(jī)械(無明火)斷口→焊接封頭[1]。

2.2方案評(píng)價(jià)

1)優(yōu)點(diǎn) 全部進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)不停輸帶氣開口封堵，不會(huì)中斷供氣。

2)缺點(diǎn) 該方案施工十分復(fù)雜，需進(jìn)行10處動(dòng)火連頭，共需開80道口，費(fèi)用高；現(xiàn)場4處位置難以滿足不停輸帶氣開口封堵條件，若有一處不能施工，整個(gè)帶氣開口封堵就失去意義；工作面大，安全性低。

3 不停輸帶氣開口封堵、反輸與臨時(shí)高中壓調(diào)壓器相結(jié)合的施工方案

圖3 方案3工程簡圖

黃石市燃?xì)夤芫W(wǎng)中有1座門站，4座高中壓調(diào)壓站，每座高中壓調(diào)壓站出站中壓管道相互獨(dú)立。為了確保不中斷供氣，結(jié)合天然氣管網(wǎng)敷設(shè)現(xiàn)狀，需將1#與3#站中壓管道連通(800m)，將3#站雙路高中壓調(diào)壓器中一路改為直通不調(diào)壓，通過原高壓與新建的中壓管相連，將1#站的中壓氣體輸送到下陸、鐵山，利用高壓標(biāo)準(zhǔn)封堵的旁通加支管連臨時(shí)高中壓調(diào)壓器接臨時(shí)旁通管供團(tuán)城山(見圖3)。

3.1工藝流程

1)復(fù)線埋設(shè)施工方案與停氣連頭施工方案相同。此外，預(yù)裝閥XZ1、XZ2、XZ3、XZ4(DN300)、XZ5(DN200預(yù)留閥)和高壓XH1、XH2(DN500)，除XH5、K1、K16單放散閥外，其他都雙放散閥,上述新裝閥全關(guān)閉[2]。

2)對(duì)A、G、H 等3處進(jìn)行帶氣開口封堵。在進(jìn)行該工序時(shí)， G處D529形成標(biāo)準(zhǔn)不停輸(開口8個(gè))，K5與K12為旁通，K6與K11可下封堵器，K7與K10為放散口，K8與K9可下入氣囊；A處D426單封，開口4個(gè)，利用K1與新管線為旁通，K2下封堵器，K3為放散口，K4下氣囊，與Z2閥門形成標(biāo)準(zhǔn)不停輸；H處D325單封，開口4個(gè)，利用K16與臨時(shí)高中壓調(diào)壓器相接，K15下封堵器，K14為放散口，K13下氣囊，與Z2、Z1閥門形成標(biāo)準(zhǔn)不停輸。除K1、K16加裝水平直通閥，其他14個(gè)開口加裝可拆平板閥門。

3)連接臨時(shí)高中壓調(diào)壓器，向團(tuán)城山區(qū)域供氣。斷開K8-K9,連接高壓XH2-K8，在K9外側(cè)焊盲板；K12-K5間旁通中間接三通D300×D300×D150與XH3(DN150)高壓閥，連接臨時(shí)高中壓調(diào)壓器，再將K16(直通閥DN200)與臨時(shí)高中壓調(diào)壓器連接；氮?dú)庵脫QXH3閥到K16，開XH3和臨時(shí)調(diào)壓器、K16，對(duì)團(tuán)城山供氣。

4)將1#與3#站中壓管道連通(800m)，并將3#站雙路高中壓調(diào)壓器中一路改為直通不調(diào)壓，雙路切換，利用原中壓管確保不停供。關(guān)H2，使3#站高壓管降壓至0.4MPa，關(guān)J點(diǎn)閥，H2至J段管線放散置換后在Q點(diǎn)斷開，做D300旁通及封堵，并接臨時(shí)管線與XZ3閥連通(XZ3為結(jié)合該次改線預(yù)留閥)。

5)連接K1(水平直通閥DN400)與新中壓管。氮?dú)庵脫QK1至J段管線放散閥，打開3號(hào)站直通管，打開閥XZ3、K1對(duì)下陸、鐵山中壓管供氣。

6)K2、K4、K13、K15封堵，關(guān)Z1、Z2，Z1-K13中壓放散氮?dú)庵脫Q，從K13前面斷開再與XZ4連接，從E、D點(diǎn)(原中壓管線)斷開再與新中壓管線連接(利用鐵路穿越段)。K4、Z2間放散氮?dú)庵脫Q斷開兩側(cè)封堵。

7)關(guān)H1、K12，高壓放散氮?dú)庵脫Q后連接新高壓管，原高壓管線在B、D、E處切開，然后與新管線連接，新改高壓管線全部連通。氮?dú)庵脫QH1至XH2段，開K6、K8、XH2、H1，高壓送氣2#站。

8) 連接新中壓管，原中壓管線在B、D、E處切開，然后與新中壓管線連接，對(duì)XZ2至XZ4段氮?dú)庵脫Q，開Z1、XZ1、XZ2、XZ4，2號(hào)站實(shí)現(xiàn)中壓重新供氣。

9)關(guān)K5、XH3、K16，放散XH3-K16，拆臨時(shí)調(diào)壓器、XH3、K5-K12、K2-K4、K13-K15。

10)關(guān)XZ3、李家坊閥，放散氮?dú)庵脫Q斷開，連接XH1,對(duì)XH1-李家坊閥氮?dú)庵脫Q，切換3#站高中壓調(diào)壓器，開XH1, 3號(hào)站供氣。

3.2方案評(píng)價(jià)

1)優(yōu)點(diǎn) 全部進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)不停輸帶氣開口封堵，不會(huì)中斷供氣，安全性高，可操作性強(qiáng)。

2)缺點(diǎn) 該方案需進(jìn)行3處動(dòng)火連頭，共需開16道口，工序較復(fù)雜。

4 現(xiàn)場實(shí)施效果

通過比較上述3個(gè)方案，發(fā)現(xiàn)不停輸帶氣開口封堵、反輸與臨時(shí)高中壓調(diào)壓器相結(jié)合的施工方案較為合適。因此，在新建管線完成預(yù)埋設(shè)下的基礎(chǔ)上，按該方案進(jìn)行了施工，完成所有了管線開口、連頭，并順利竣工。實(shí)際操作表明，該改線施工方案的安全性高，對(duì)供氣幾乎無影響，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益大。此外，可以通過系統(tǒng)地分析管網(wǎng)結(jié)構(gòu)，因地制宜地設(shè)計(jì)管網(wǎng)連接、具體閥門位置和功能，使設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的操作性。

[1]夏寶瑩，黃勇， 谷豐凱. 帶壓開孔技術(shù)在天然氣放空管道改造中的運(yùn)用[J].化學(xué)工程與裝備，2008(7)：48-50.

[2]朱力揮，院振剛，許愛華. 天然氣輸氣工程動(dòng)火連頭技術(shù)[J].電焊機(jī)，2007，37(2)：62-66.

[編輯] 李啟棟

10.3969/j.issn.1673-1409.2012.01.031

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1673-1409(2012)01-N095-03