中俄黑龍江定向鉆穿越回拖管道防腐層保護探討

馬曉成，詹勝文，陳吉吉

（1.中國石油天然氣管道工程有限公司，河北廊坊065000;2.中油管道物資裝備總公司，河北廊坊065000）

中俄黑龍江定向鉆穿越回拖管道防腐層保護探討

馬曉成1，詹勝文1，陳吉吉2

（1.中國石油天然氣管道工程有限公司，河北廊坊065000;2.中油管道物資裝備總公司，河北廊坊065000）

油氣管道定向鉆穿越方式因其投資少、工期短、不影響航道、安全環保等優點，成為河流穿越的首選方式。但在回拖過程中，特別是在巖石地層中，有可能損傷管道防腐層。文章針對中俄原油管道黑龍江穿越段的實際情況，根據中俄雙方設計文件的規定，對幾種新型管道防腐層保護措施進行了探討，最后確定黑龍江穿越管道采用光固化套外保護方案。

原油管道；定向鉆穿越；回拖；防腐層保護

1 工程簡介

中俄原油管道黑龍江穿越工程位于中俄兩國邊境，是俄羅斯斯科沃羅季諾泵站至中國漠河泵站石油管道系統的組成部分，連接著俄羅斯境內從斯科沃羅季諾泵站到入土點的管段與中國境內從出土點到漠河泵站的管段，是中俄原油管道的控制性工程。

黑龍江穿越點位置在莫赫納特伊島端點以東20 m處，穿越長度1 052 m，其中俄羅斯境內占54%，中國境內占46%。

中俄雙方專家就黑龍江穿越方案進行過多次技術交流，最終確定穿越方案為對穿式定向鉆方案。管道設計壓力6.4 MPa，管徑820 mm，壁厚15.9 mm，采用K60級直縫埋弧焊鋼管。雙管同管徑平行敷設，一條為主管道，另外一條為備用管道，平行間距25 m，備用管道在主管道的下游。

黑龍江穿越位于中國最北端，氣候寒冷，地質條件極其復雜，上覆蓋8～18 m的卵礫石，下部為變質砂巖。

2 問題的提出

定向鉆穿越巖石地層時，由于孔洞不圓滑、控向精度較低等原因，防腐層易受損。對于大管徑管道，由于管道剛度大，在經過彈性彎曲段時，更容易損壞防腐層。因此，管道回拖過程中防腐層的保護問題受到中俄專家的重視。

3 設計的防腐方案和施工技術方案

對于防腐方案，中俄雙方設計文件均規定如下：

黑龍江穿越段管道采用出廠帶三層聚乙烯加強級防腐層的管道，根據俄羅斯標準OTT-04.00-27.22.00-КТН-005-1-03《三層聚乙烯加強級外防腐》（4型），出廠防腐層厚度不小于3mm，考慮到安全，訂貨時進行了加強，要求厚度不小于3.5mm。

定向鉆穿越補口采用特制的抗拉拖和抗磨蝕的聚合物熱收縮套，符合俄羅斯標準OTT-04.00-45.21.30-КТН-002-1-03《定向鉆用聚乙烯熱收縮套》（4型，定向鉆專用）。每一道口采用3個熱收縮套，一個用于補口，另外2個用于定向鉆拖拉過程中保護補口收縮套。

考慮到施工過程中可能會對防腐層造成破壞，設計文件做了如下規定：

中方設計文件規定：根據РД-17.01-60.30.00-KTH-007-1-04《饋電法檢查輸油干線防腐狀態》指導文件的要求，在定向鉆穿越黑龍江的管道回拖后，應采用饋電法對管道防腐層進行檢查；如果饋電法檢查不合格，則對穿越管段采用超聲波儀進行內測徑診斷，同時增加犧牲陽極作為以后運營過程中的防護措施。

俄方設計文件規定：水下鋪設的油管段絕緣電阻率不應低于250 kΩ·m2。在這種情況下，當平均電流密度不高于1.3 μA/m2時，相對于電源連接地的穿越末端的土壤自然電位的偏移應是300 mV。考慮到不可能通過開挖來消除陰極極化發現的缺陷，在區段電阻不符合設計值時，定向鉆區域需連接臨時陰極保護裝置。

從中俄雙方的設計文件看，如果防腐層遭到破壞，應采用增加犧牲陽極的形式進行補充保護。

另外，在定向鉆施工過程中，應盡量使導向孔符合設計軌跡，并進行4次擴孔和充分的洗孔，保證定向鉆孔洞圓滑、平緩過渡。

在穿越設計方案中，考慮采用負浮力控制措施，讓管道在回拖過程中保持懸浮狀態，盡量減少孔壁對穿越管道防腐層的損傷。

4 新型管道防腐層保護措施探討

4.1 管中管方案

此方案為俄方提出的建議。俄方建議先穿越一條鋼套管或塑料管，然后將輸油管道從中間通過，以保護穿越管道防腐層，我們分析此方案存在以下問題：

（1） 鋼套管或厚壁塑料管對陰極保護具有屏蔽作用。如果后期防腐層出現漏點，無論是犧牲陽極還是強制電流均不能對管道防腐層漏點形成保護，使得這些措施完全失效。

（2） 采用鋼套管或塑料管需要增大定向鉆擴孔直徑，勢必進一步增大了定向鉆的穿越風險。

（3） 鋼套管費用較高；大管徑塑料管穿越的技術難度較大，因缺少此類管的穿越經驗，可能遇到意想不到的風險。

（4） 采用管中管方案大大增加了施工和材料費用，也進一步增大了穿越風險，同時延長了施工工期。

4.2 光固化套方案

為了防止防腐層在定向鉆穿越過程中受到破壞，采用德國PSI管道配件有限公司生產的Fibertec光固化套對防腐層進行加強，光固化套的制造根據歐盟標準EN12068/DIN30672C/50DVGW《用于與鋼管外防腐相接的外有機涂層帶和可縮材料》，加強后使得管道防腐層在水平定向鉆施工時具有較強的抗機械外力沖擊和較高的力學性能。其抗壓強度為150 MPa，抗沖擊強度57.5 kJ/m2，抗剪切強度達到0.615 MPa。

光固化套采用纏繞式施工，然后采用自然光或者特種光源在規定時間內固化（-40℃以上工作）。在一定強度的自然光下，固化時間20～120 min，在特種紫外光燈下，固化時間2～20 min。用光固化套保護的管道如圖1所示。

圖1 光固化套保護管道示意

此方案存在的問題：

（1） 在國內長輸管道上缺少相關的使用經驗，其保護效果缺少應用實例支持。

（2） 低溫施工和工作性能需要進一步驗證。

（3） 此方案是對原防腐層的加強措施，由于地下定向鉆穿越工程的不確定性，穿越完成后地下漏點也不能保證完全排除，如存在漏點，需繼續按原設計方案增加犧牲陽極進行保護。

4.3 其他保護方案

采用定向鉆穿越巖石地層的管道除了上述保護方法外，還有環氧類、聚脲及混凝土保護層，這些保護方法在國外均有過一些嘗試，但是在國內研究的還不多，有待于進一步探討。

經過中俄雙方多次協調，最后達成一致意見，確定黑龍江穿越管道采用光固化套外保護方案。

5 結束語

定向鉆穿越管道回拖防腐層的保護，特別是對于巖石地層定向鉆穿越，已經日益受到國內外專家的關注。文中提及的回拖管道的保護措施，無論是管中管、光固化套還是其他保護方案，均需要設計和施工人員進一步研究和驗證，管中管方案在國際上還沒有工程應用先例，光固化套方案在德國使用已經比較成熟，在中國還剛剛起步。盡管黑龍江穿越管道采用了光固化套保護方案，但此方案并不一定是最好的方案，光固化套保護方案造價較高，光固化套與管道沒有膠結，且光固化套施工驗收沒有成熟的標準，這些問題均還有待于研究解決。

Abstract:Applying directional drilling method for oil and gas pipeline crossings has become a preferred way in river crossing because of less investment,shorter construction period,no influence on channel,safety and environmental protection.But the anticorrosion layer may be damaged during pullback stage,especially in the rocky stratum.According to the design documents stipulated by both sides of China and Russia,the investigations on several new protection measures of anticorrosion layers were done and finally the light-cured external protection layer was adopted for the Heilongjiang pipeline crossing project.

Key words:China-Russia Crude Oil Pipeline;crossing with directional drilling;pullback;anticorrosion layer protection

（51）Discussion on Anticorrosion Layer Protection at Pipeline Pullback Stage of Directional Drilling in China-Russia Heilongjiang Crossing Project

MA Xiao-cheng（China Petroleum Pipeline Engineering Co.,Ltd.,Langfang 065000，China）,ZHAN Sheng-wen，CHEN Zhe

TE973.4

B

1001－2206（2010）05－0051－02

馬曉成（1980-），男，河南南陽人，工程師，2002年畢業于西安公路交通大學建筑工程專業，現從事管道穿跨越設計工作。

2009-12-04；

2010-06-28