倪陽（江蘇華石技工貿總公司，華揚油建南京工程中心，江蘇 南京 210015）

隨著塔河油田的不斷開發(fā)，其產出物越來越多，在產油量不斷增多的同時，綜合含水量也不斷增多，塔河油田的產出物中硫化氫、二氧化碳以及氯離子的含量較高，而產出液整體的pH值一直穩(wěn)定在較低的水平，顯示出較強的酸性，在此情況下，站間的輸送管道被腐蝕，且情況也來越嚴重，管道內壁被腐蝕后呈點狀或者是串狀，腐蝕較嚴重的地方則會形成穿孔，造成運輸過程中的泄露，油氣含量減少，若不及時治理，將會造成巨大的損失。

1 項目的概況

我公司承建了西北油田分公司的躍進區(qū)塊奧陶系油氣藏產能建設地面工程(一標段)（原油管道，管道型號：168、219）工程，該工程為新建1#閥組間至躍進2#原油脫水站集輸管線，新建4#閥組間至躍進2#原油脫水站集輸管線，新建YJ2拉油流程至躍進2#原油脫水站集輸管線，新建2#閥組間至YJ2流程集輸管線，這四條管線長度約為（8940）米。

上述新建集輸管線承擔著向新建躍進2#原油脫水站輸送原油的任務，由于躍進區(qū)塊原油屬于高蠟、低凝固點、低粘度輕質原油，原油平均密度0.8128g/cm3，平均粘度為4.45mm2/s，含蠟4.7%，含鹽量438.89mg/L，含硫量0.19%。為了保證脫水站的正常運行，設計要求這4條集輸主管需要采用聚乙烯內襯管進行管道內防腐。

聚乙烯(PO)這種物質具有很強的穩(wěn)定性與耐磨性，且其摩擦系數較小，抗沖擊力和耐久力都較強，因此，采用PO 內穿插修復技術治理被腐蝕的管道，經濟效益高、治理效果好，能夠起到防護作用，大大提高管道的性能。一般情況下，一只質量好的PO管內插到被腐蝕的管道中，使用年限能夠達到50之久。

2 內穿插修復工藝分析

2.1 工藝原理

內穿插技術的主要原理為通過相關設備將聚乙烯管進行變形處理，之后內插在被腐蝕的管道內部，再采取適當的操作使得PO管在金屬管道內部恢復其原型，PO管的內壁緊貼金屬管道的內壁，使得兩個管道緊緊地結合起來，同時運輸管道就同時具有了PO 管的防腐性能和金屬管道的機械性能，二者合二為一，形成一種“管中管”的復合型式，運送時油氣在PO管中運輸，沒有直接接觸到金屬管的內壁，避免了金屬管道的腐蝕，達到了防腐的目的。在此過程中需要注意的是聚乙烯管的直徑應該略小于金屬管道。

2.2 內穿插的方式

在《采用聚乙烯內襯修復管道施工技術規(guī)范》中指出，將內襯管插入金屬管道的方式有兩種，一種是將內襯管在內插之前變成“U”形，一種是徑向均勻壓縮，也稱之為“O”形等徑內插。前者復原時采用空氣加壓的方式，這種方法使得原管道與內襯管之間留有固定的縫隙，管道的抗壓能力大打折扣，預應力也較小，容易出現管道變形的情況，當內襯管的支撐力達不到要求時，會產生管道變形而阻塞管道的情況；而采取徑向均勻壓縮的方式能夠有效避免以上問題的發(fā)生，其原理是運用聚乙烯自身的特點來促使其進行自然釋放，恢復到原來的形式，內壁的貼合效果更好，因此，塔河油田一般采用“O”形等徑內插技術。

2.3 選擇內穿插材料

一般情況下，各個運輸管道之間的溫度不盡相同，所采用的內襯管的種類也不同。聚乙烯管的最高耐熱溫度為60攝氏度，但是稠油集輸管道的運輸溫度較高，遠遠超過60攝氏度，此時應該選用可承受溫度較高的聚乙烯管道，例如耐熱聚乙烯管，其工作溫度能夠達到90 攝氏度，較PO 管來說，耐熱聚乙烯管的耐熱性更強。由于西北塔河油田冬天的極端溫度-27.4 ℃，井場原油輸送都采用加熱后再輸送一般井口出油溫度一般在70 ℃，固本項目選用的管材為HTPO 管，該管材最高耐運行溫度在90℃以上，最高耐高溫為105℃。

2.4 確定斷管長度

原管線的彎頭與斷管的長度息息相關，聚乙烯管道的屈服強度、橫截面積與內穿插所需要的拉伸力之間具有以下關系：

F＝kσyA

其中，F是拉伸力；k為系數，是由PO 管道的收縮比和直徑來確定的；σy是指屈服強度，A則為內插管道的橫截面的面積。

此外，當最大牽引力過大時，會導致內插管斷裂，因此，當原金屬管道與內插管道之間的摩擦力同樣大時，采用以下公式來計算出斷管的長度：

W＝［2p（1＋k）＋p0］fL

在此公式中，W 是指原管道與內插管道之間的摩擦力；p是指每米原管道對內插管所產生的壓力；k 是指管道的主動系數，一般為0.3；p0是指每米內穿插的管道重量；f是指內插管道與原管道之間的摩擦系數，計算時一般為0.4；L 是指管道的長度，單位是米。

3 修復的工藝流程

修復流程為：（1）統(tǒng)計需要修復管道運送的介質種類、運行壓力和溫度、腐蝕程度，進行現場挖坑；（2）對被腐蝕的管道進行斷管處理并制作高密度聚乙烯內襯管；（3）對金屬管道進行清洗，去除內部的雜物；4）對管道內部的情況進行CCTV 檢測，確定其內壁的情況；（5）采用熱熔焊接技術將內襯管連接在一起，進行試壓檢查；（6）開始進行內插作業(yè)，采用徑向均勻壓縮方式進行內插；（7）將管道的街頭連接在一起，用水泥包裹住接頭部分的內襯管；（8）在修復工作整體完成后，對管線進行試壓，保證修復工作沒有遺漏，使得修復管道可以自由使用。

4 內穿插修復技術在塔河油田中的具體應用

塔河油田的運輸線路具有流量大、運輸距離長的特點，當油水由于重力發(fā)生沉降時，管道內部的低洼和彎曲處會積累大量的水分，其中含有很多酸性物質，例如氯離子。在酸性環(huán)境中，管道的腐蝕作用明顯，滲漏出的油田造成棉花地和胡楊林的毀壞。采用內穿插技術絕對腐蝕較嚴重的地方進行處理之后，管道治理的成本降低，費用與原來相比節(jié)省了30多個百分點。我國的塔河油田首次應用該技術的時間為2010年，對長達5千米的管道進行了修復處理。

第一，對相關的參數進行設計。管道內部的輸送物質為原有，其中含有大量的水分；管道運輸產生的壓力大約為2.5MPa；最高運輸溫度為60攝氏度；管道所在的凍土的深度為1.2米；內襯管的選擇一般為耐熱聚乙烯管；穿插的方式主要為徑向均勻壓縮方式。

第二，選擇外徑和壁厚。本工程集輸線鋼管的規(guī)格分別為219mm×6mm，168mm×6mm；內插HT-PO 管的204mm×7mm，155mm×6mm；選擇的內插管的管壁的厚度分別為7mm，6mm。

第三，確定斷管的長度。選擇的內襯管為206mm×6mm；內襯管的最大強度拉伸力為77.6KN；穿插過程中產生的最大牽引力為原管道和內插管之間的摩擦力；斷管的最大長度確定為1102m；在管線的彎頭處進行單獨斷管，按照1.1km的長度進行斷管操作。塔河油田自2010 年進行內穿插修復技術進行防腐處理之后，管道的使用狀況良好，沒有發(fā)生泄露或者繼續(xù)腐蝕的情況，在2012年對修復過的區(qū)域進行檢查，發(fā)現內插管與原管道之間的貼合度良好，管道運行正常。

5 管線修復管理及方法

5.1 管道運行管理。（1）管道穿插修復竣工后，不能隨意在管道上開孔，如果需要開孔必須要通過專業(yè)技術人員的研究制定出可行性的方案，并且由專業(yè)技術人員進行操作。（2）經過修復后的管道中間不能隨意斷開，如果由于其他破壞產生的斷裂，則斷裂端口必須重新焊接PO管熱熔套，再連接起來。（3）管道外不能使用氣割以免破壞內襯層，內襯段中間需要斷開時必須用斷管機。（4）與PO 管熱熔套連接的部位也應避開熱源，以免加熱PO管熱熔套變形。

5.2 管道遭外力破壞后的修補方法。（1）如果因為管道外力而遭破壞后，導致PO 管出現內襯管破漏水或PO 管嚴重損壞時，應立即斷開遭破壞的部分，在兩端焊接PO 管熱熔套，在管道的中間加裝鋼質或鑄鐵短節(jié)。（2）如果因為管道外力而遭破壞，但PO管尚未損壞或有輕微損壞時，將損壞部分作加固處理即可。

6 結語

塔河油田使用的內穿插技術對腐蝕的金屬管道進行修復，已經取得了明顯的效果，不但能夠有效解決了油氣泄露的問題，還能夠大大降低治理的成本，增加油田的經濟效益。特別在較為敏感的地帶時，此技術能夠有效地降低污染，除了在管道腐蝕之后，采用此技術進行治理，筆者參與的該項目在管道的設計階段就將此技術應用于管道之中，會大大降低后期的工作難度。充分體現了中石化集團將隱患消除在設計階段的理念。

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