论我国与国外的管道清管标准差异

论我国与国外的管道清管标准差异

一、差异分析

1.清管方式

俄罗斯标准Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ规定管道清管有4种方式:可分离式清管器、不使用可分离式清管器(高速液流冲洗/高速气流吹扫)、拉伸式清管装置和液体置换。直径大于219mm的管道应使用可分离式清管器;直径小于219mm的管道,当曲率半径小于5倍管径或者清管长度小于1km时,可不使用可分离式清管器,但采用高速气流吹扫的管段长度不超过5km;拉伸式清管装置是指借助拖动推杆移动清管器,以及利用内部或外部定心定置装置进行清管;液体置换是指管道试压后利用高速液流排出污染物的方式进行清管。为提高清管质量,减少油-水混合悬浮液体积,还使用凝胶-溶剂式机械分离清管器,溶剂是汽油或二乙烯乙醇(图1)。相对于我国管道清管使用清管球(器),俄罗斯管道清管装置和清管方式更为多样化。

关于清管器允许通过的曲率半径,中国和俄罗斯标准基本相近。GB50369规定清管器应能适应管道弯管的曲率半径;Q/SY1059规定清管器可以通过曲率半径为清管器直径5倍的弯管。俄罗斯标准Ⅱ规定当曲率半径小于5倍管径时,可不使用可分离式清管器。

2.清管器运行速度

俄罗斯标准Ⅰ、Ⅱ和Ⅴ规定可分离式清管器运行速度不应小于1km/h,不使用可分离式清管器,由液体流动速度保证清管质量,液体流动速度不应小于5km/h。Q/SY1059规定原油清管器运行速度宜控制在3~6km/h;SY/T5922规定天然气管道清管器运行速度一般宜控制在3.5~5m/s(12~18km/h);关于清管器运行速度和管道吹扫速度,中国标准更为严格。

3.清管周期国

内标准针对“清管周期”的要求比较简略,缺乏定量要求,不能全面指导实际生产,主要表现在以下3个方面:(1)SY/T5922规定:输气管道应根据气质组成、管道输送效率和输送压差确定合理的清管周期。当管道输送效率小于0.95时,宜进行清管。管道输送效率为实际输气量与设计输气量的比值,由于气源不稳定性、用户调峰和支线分输等原因,该参数不能真正反映管道实际情况,以此作为清管周期的依据,具有一定片面性和局限性。(2)SY/T5536规定原油管道首次和不定期清管,应制定清管方案。目前热油管道结蜡预测技术较为成熟[14-16],由于输量较低,以及结蜡层的保温作用,考虑到清管的经济性,管道在较长时间内可能不进行清管,因此应综合考虑管道结蜡不均匀性、能耗经济性和低输量运行安全性等因素,确定最优结蜡厚度和清管周期[17]。(3)SY/T6695规定根据管道运行和油品质量检测情况安排成品油管道清管作业。但实际难以实施,原因是成品油管道腐蚀产物容易造成管道停输问题,管道内腐蚀机理还有待进一步研究,目前不能完全确定微生物腐蚀、管材氧化腐蚀、水溶性和酸性腐蚀是成品油管道内腐蚀的主导诱因。

俄罗斯标准Ⅰ规定:新建管道在具备连续通信能力时,才可以进行清管作业和压力试验,而我国标准缺少此类规定。俄罗斯标准Ⅳ规定应编制输油管道清管年度作业计划,应根据输油管道实际情况和油品物性确定清管周期,且每季度不少于一次。定期清管周期内管道输送能力下降3%及以上时,应进行紧急清管。俄罗斯标准针对“清管周期”既有原则性规定,也有最低要求,具有借鉴意义。

4.管道有效直径计算

根据管道历史运行参数,计算管道有效直径,掌握管道结蜡状况,是确定原油管道是否进行清管的重要依据和有效方法,但国内标准无相关规定。俄罗斯标准Ⅵ规定原油管道流速低于1m/s或未进行周期性清管,应使用下列方法计算有效直径:根据管道运行参数,每个月抽取5~10个时间段,周期8~24h,周期内输油参数(流量、压力)无较大变化。

5.清管质量控制措施

针对“清管质量控制措施”,国内标准比较简略,例如GB50251和GB50369规定油气管道试压前清管应不少于两次;GB50369和Q/SY1059规定清管应分段进行。俄罗斯标准Ⅱ规定清管前应向管道注入其容量10%~15%的水,以便湿润和冲刷污染物,清管必须通过过滤器进行注水,防止泥沙、异物进入管道;俄罗斯标准Ⅴ规定管道分段清管,管段长度不应超过40km。俄罗斯标准具有借鉴意义。针对“管道清管合格条件”,中国和俄罗斯标准基本相近,GB50369规定管道清管以开口端不再排出杂物为合格。俄罗斯标准Ⅱ规定可分离式清管器从管道中穿过没有任何损坏时,认为清管质量合格;不使用可分离式清管器,由液体流动速度保证清洗质量,当排放管排出液流不含污染物时,认为清管质量合格。

6.清管器跟踪

针对“清管器跟踪”,国内标准是非强制性要求,俄罗斯标准是强制性要求,例如SY/T5922规定清管器宜安装发讯装置,便于跟踪定位;SY/T5536规定首次进行清管、不定期清管或清管器破损需发送机械清管器推出破损的清管器时,机械清管器应安装跟踪设备,沿线应进行跟踪。俄罗斯标准Ⅳ规定清管器应配备防爆构型的低频传送器,利用地面便携式定位仪接收传感器信号,从而监测清管器通过管段情况,或者确定卡阻位置。

针对“清管器跟踪监测设置地点”,国内标准较为简略,俄罗斯标准更为细化,具有借鉴意义。例如SY/T5922规定根据管道全面调查资料和实际情况设置清管器监听点,在中间阀室、支线、穿跨越、高程差较大管道等特殊地点应设监听点,并配备信号接收装置和通过指示仪;SY/T5536规定清管器发送前,根据管道线路情况,以适宜的距离选择放置接收机的地点,特殊地段应加密跟踪点。俄罗斯标准Ⅴ规定清管器跟踪由配备低频声学测位器的专业承包商负责,专业承包商数量取决于管段长度(2km以内,1支;2~12km,2支;12~24km,3支;24~40km,4支)。用于监测清管器发送信号的检测点应设置在管道轴线上方,间距不超过1km,应设置监测点的位置,包括:①线路截断阀;②干线管道与等径或支线管道的节点;③干线管道与不小于70%干线管道直径的支线管道的节点;④与水平方向夹角45o的干线管道弯管处。

7.清管安全措施

针对“清管安全措施”,国内标准为原则性规定,例如GB50369规定管道清管施工前,应编制施工方案,制定安全措施,并充分考虑施工人员及附近公众与设施安全。清管作业应统一指挥,并配备必要的交通工具、通信及医疗救护设备。SY/T6695规定清管作业应制定相应的清管方案,明确清管作业组织机构、清管器的选用、清管步骤、流程操作、运行控制、事故预案等事宜。俄罗斯标准Ⅴ规定原油管道清管作业危险区域为从管道轴线至两侧25m范围,天然气管道清管作业危险区域为:管道管径100~300mm,从管道轴线至两侧40m范围;管道管径300~800mm,从管道轴线至两侧60m范围;管道管径800~1400mm,从管道轴线至两侧100m范围,具有借鉴意义。

二、结论与建议

(1)建议进一步研究不使用可分离式清管器(高速液流冲洗/高速气流吹扫)、拉伸式清管装置和液体置换等清管方式的可靠性,特别是上述清管技术对于中、小管径管道的适用性。(2)借鉴俄罗斯标准СНиПIII-42-1980,建议GB50251和GB50253规定新建管道要求具备连续通信能力时,才可以进行清管作业和压力试验。(3)借鉴俄罗斯标准РД39-30-598-1981,建议SY/T5536规定根据原油管道历史运行参数,计算管道有效直径,掌握管道结蜡状况,进而确定清管周期。(4)借鉴俄罗斯标准ВСН011-1988和ОР-16.01-60.30.00-КТН-2004,建议GB50251和GB50253规定清管作业应分段进行,并且利用过滤器进行注水,以保证清管质量。(5)借鉴俄罗斯标准ОР-16.01-60.30.00-КТН-2004,建议SY/T5536和SY/T5922针对“清管器跟踪”进行强制性要求,以及规定清管器跟踪监测设置地点。(6)借鉴俄罗斯标准ОР-16.01-60.30.00-КТН-2004,建议SY/T5536和SY/T5922规定原油清管作业危险区域范围。(本文图、表 略)

本文作者:马伟平 蔡亮 王静 杨雪 潘腾 曹燕 单位:油气管道输送安全国家工程实验室中国石油管道科技研究中心 中国航油集团津京管道运输有限责任公司 吐哈油田工程技术研究院