李凱，熊竹順，李雷，閆逸超

中國石油塔里木油田分公司(新疆庫爾勒841000)

淺談流動性沙漠油氣集輸管道保護措施

李凱，熊竹順，李雷，閆逸超

中國石油塔里木油田分公司(新疆庫爾勒841000)

地處于塔克拉瑪干沙漠腹地的西部某油田由于地處沙漠地區(qū)，常年風(fēng)沙天氣，各類油田集輸管道在運行過程中，出現(xiàn)了裸露、移位、穹起、扭曲、剪切等多種情形，直接威脅集輸管道的安全運行。為了避免這些問題的出現(xiàn)，從管線全生命周期來進行管理，通過設(shè)計、施工、運行、維護等幾方面對流動性沙漠地區(qū)的管道運行提出一些保護措施，經(jīng)過現(xiàn)場實踐應(yīng)用表明，這些措施切實可行，可為以后的壓力管道管理提供借鑒。

流動性沙漠;油氣集輸管道;保護措施

地處于塔克拉瑪干沙漠中部的西部某油田，屬于干旱沙漠地區(qū)，氣候特點為溫暖帶大陸性干燥氣候，冬季寒冷，夏季酷熱。干旱少雨，光照充足，流動沙丘占80%以上，由于整個沙漠受西北和南北兩個盛行風(fēng)向的交叉影響，風(fēng)沙活動十分頻繁而劇烈，全年有1/3是風(fēng)沙日，而且常發(fā)生大風(fēng)或沙暴，大風(fēng)風(fēng)速達300m/s，沙丘年推移速度20～30m，據(jù)測算低矮的沙丘每年可移動約20m［1］。

油田各類油氣水管線有375km，處于沙漠地區(qū)，管線鋪設(shè)掩埋物為細(xì)沙，管道長時間運行之后，由于風(fēng)沙影響，沙丘推移，使得集輸管線出現(xiàn)了裸露、移位、穹起、扭曲、剪切等情況，極大地影響了油田的安全生產(chǎn)。

經(jīng)過近幾年對沙漠認(rèn)識的加深以及現(xiàn)場經(jīng)驗的增加，提出從設(shè)計、施工、運行、后期管理等幾方面采取措施來防止管線出現(xiàn)類似情況，以保證管線的安全生產(chǎn)。

1 設(shè)計措施

1.1 管道材質(zhì)的選用

1)非金屬管線抗剪切力差，對于平緩、15km以內(nèi)短距離的管道采用玻璃鋼管線、鋼骨架復(fù)合管、柔性復(fù)合管。

2)對于長距離、沙丘起伏較大的管線，采用金屬材質(zhì)或柔性復(fù)合管。

3)靠近公路，便于維護維修施工，優(yōu)先選用柔性復(fù)合管，遠(yuǎn)離公路，不便于車輛進出，選用金屬材質(zhì)20#無縫鋼管+內(nèi)防腐施工工藝。

4)介質(zhì)溫度＜65℃，優(yōu)先選用柔性復(fù)合管，溫度≥65℃選用金屬材質(zhì)20#無縫鋼管+內(nèi)防腐施工工藝。

5)公路兩旁、生活區(qū)周圍有咸水澆灌綠化帶，靠近綠化帶較近地方采用非金屬抗腐蝕材質(zhì)。

1.2 管線走向的選擇

1)管道走向應(yīng)盡量避開沙丘落差大于6m的鋪設(shè)。

2)盡量沿公路敷設(shè)管道，最好在避風(fēng)坡一側(cè)，以減少流動沙丘的影響。

3)管道的水平及豎向轉(zhuǎn)彎，根據(jù)具體情況分別采用彈性敷設(shè)、冷彎彎管和熱煨彎頭來處理。在地形允許的情況下，優(yōu)先采用彈性敷設(shè)方式。

4)在管道平面與縱向發(fā)生變化且無條件彈性敷設(shè)時，采用冷彎彎管，必要時采用熱煨彎頭。

1.3 管道標(biāo)志的設(shè)計

1)管線標(biāo)志樁、轉(zhuǎn)角樁設(shè)計由原來的填埋式改為管卡式，避免長時間風(fēng)沙將標(biāo)志樁、轉(zhuǎn)角樁推移、掩埋、損壞，不便于對管道的運行管理。

2)管卡式標(biāo)志樁原則上應(yīng)布置在焊口位置處，與焊口信息一起存檔，并定期通過GPS焊口信息確認(rèn)管線移位情況。

2 施工措施

2.1 沙丘落差處理

沙漠地區(qū)，特別是沙丘相對高差特別大的地區(qū)，就需要根據(jù)設(shè)計要求對線路施工作業(yè)帶的坡度和寬度進行控制。如圖1所示沙丘頂部需要挖方，底部需要填方。鑒于施工成本問題，避免承包商錯誤認(rèn)為施工作業(yè)帶的坡度和寬度只要能夠滿足焊接工序的要求即可，而需嚴(yán)格遵守設(shè)計規(guī)定的坡度和寬度［2-3］。

圖1 沙丘處理示意圖

2.2 管道埋深處理

在沙漠地區(qū)，管線明確區(qū)可以使用機械進行開挖，但在機械開挖的過程中，如圖2所示，必須保證管線頂部距離管窿底部距離＞1.2m，保證在頂部以上的管窿被風(fēng)沙推移后，管線的埋深符合要求，另外沙漠地區(qū)的土壤為松散的細(xì)沙，管溝開挖時會自然放坡，管道也會隨坡溜下溝底，且對防腐層不會造成破壞。需要注意的是，管道下溜時，會將一定量的流沙帶入溝底，造成管溝深度不夠。在管線密集區(qū)域需要人工開挖時，必須要進行人工澆水，穩(wěn)固沙壁，以保證管線的埋深需求和施工安全。

圖2 管線埋深控制示意圖

3 GPS信息壓力管道管理

管線焊接完成下溝后，利用GPS記錄管道焊口X、Y絕對坐標(biāo)值，以及焊口焊接作業(yè)人、確認(rèn)人信息，焊口內(nèi)防補口作業(yè)人、確認(rèn)人信息。形成一系列的點坐標(biāo)，輸入大地地圖中，可以得到一條完整的管道走向圖。應(yīng)用GPS信息壓力管道管理包含以下幾方面:

1)編號。對每道焊口進行編號如圖3所示，該編號是本道焊口的唯一編號，方便后期的直接定位。

2)閉環(huán)。每道工序涉及的人員對所屬工作負(fù)責(zé)的內(nèi)容進行簽字確認(rèn)，形成有效的信息且閉環(huán)管理。

3)管理。基礎(chǔ)信息匯總收集如圖4所示，項目所屬單位進行確認(rèn)，資料歸檔存于該項目基礎(chǔ)檔案資料中。

4)對比。每年抽取5%焊口進行定位確認(rèn)管理，并對裸露管線進行的移位情況進行對比，確認(rèn)管線信息。

5)確認(rèn)。為以后管道判斷、快速確認(rèn)管道、維修處理等作用提供了基礎(chǔ)信息，簡化處理步驟。

圖3 現(xiàn)場管線焊口編號

圖4 焊口GPS定位信息

4 防風(fēng)固沙措施

通常情況下，沙漠地區(qū)地形主要有沙丘、沙壟以及少數(shù)較平坦的沙灘3種。管道在沙漠地區(qū)敷設(shè)完成后，有效固沙，防止沙丘移動吞沒管線是管線保護措施重要一環(huán)。通常情況下，采取種植草方格和設(shè)置阻沙柵欄防沙固沙的方法［4-5］。

沙漠地區(qū)采用草方格固沙，草方格主要由麥稈、蘆葦制成。即將蘆葦直接埋入沙層中，在流沙上扎成方格狀半隱蔽式沙障。具體做法為:蘆葦埋入深度約為150～200mm，露出地面高度約為200～300mm，草方格大小為1m×1m，草方格邊厚約為50mm，草方格密度1.5kg/m3，用鐵鍬擁沙踏實使之牢固。管線草方格一般設(shè)計寬度12m，其中上風(fēng)向7m、下風(fēng)向5m，特殊風(fēng)口位置適當(dāng)加大為上風(fēng)向9m，下風(fēng)向7m。

5 后期維護管理

1)建立集輸管線巡檢臺賬，定期掌握管線運行情況，發(fā)現(xiàn)管道覆土厚度＜1.2m時，及時進行掩埋。

2)每年對篩查出來的與重要功能、關(guān)鍵部位、易損材質(zhì)、環(huán)境影響等多種因素有關(guān)聯(lián)的管線進行埋深檢測，并進行登記，發(fā)現(xiàn)隱患，及時整改。

3)每年定期對管線保護草方格進行補扎，確保符合設(shè)計要求。

4)對發(fā)生扭曲、變形、穹起等管線進行重點監(jiān)控，待單井停產(chǎn)作業(yè)時及時對管線局部更換，避免發(fā)生嚴(yán)重泄露事故，并保證管線的埋深。

5)由建設(shè)單位定期對承包商、監(jiān)理、工程員、運行人員、維護人員等進行培訓(xùn)，即對管線施工、運行、維護等開展沙漠地區(qū)管線敷設(shè)、施工、防風(fēng)固沙等專業(yè)性培訓(xùn)。

6 結(jié)論

采取了所述的各項措施后，各類油氣集輸管道安全運行均得到了有效保護，從2013～2014年對管線裸露、移位、穹起進行排查的結(jié)果來看，異常數(shù)量大幅度下降，說明措施有效果。

通過這些保護措施的落實，可得出流動性沙漠對油氣集輸管道的破壞是存在的，而且是嚴(yán)重性的結(jié)論。因此，在設(shè)計階段要充分考慮流動性沙漠特點，針對現(xiàn)場實際情況，選擇合適的管材。施工階段選擇針對流動性沙漠的專項施工應(yīng)對措施，保證焊接、防腐、埋深、防風(fēng)固沙等工序嚴(yán)格執(zhí)行。最后后期的維護也顯得尤為重要，在管道運行壽命期間，要不斷的通過發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題來確保油氣管道的正常運行，延長其使用壽命。

［1］楊興華，何清，霍文，等.塔克拉瑪干沙漠南緣風(fēng)沙躍移運動研究-以策勒為例［J］.中國沙漠，2012，32(4):910-914.

［2］徐國斌，楊建.沙漠地區(qū)長輸管道工程監(jiān)理工作要點［J］.新疆石油與天然氣，2006，2(1):82-84.

［3］SY 0401-98輸油輸氣管道線路工程施工及驗收規(guī)范［S］.

［4］張安.大口徑長輸管道沙漠地區(qū)施工技術(shù)［J］.油氣田地面工程，2013，32(8):104.

［5］梁金強，趙曉梅，孫松，等.沙漠油田管道縱斷面的設(shè)計［J］.新疆石油與天然氣，2013，9(2):97-99.

For the oil/gas gathering pipelines in some western oilfield locating in Takelamagan desert，there are some phenomena such as bareness，displacement，arch，distortion and shear，which threat the safe running of the oil/gas gathering pipelines.In order to avoid the phenomena，some protection measures for the oil/gas gathering pipelines in flowing desert are proposed from the design，construction，running and maintenance of the pipelines.The application result shows that themeasures are feasible，which can provide reference for themanagement of pressure pipelines.

flowing desert;oil/gas gathering pipeline;protectionmeasures

李凱(1983-)，男，工程師，現(xiàn)主要從事油氣開采工作。

王梅

2014-09-19