高壓復合軟管內襯修復技術在塔河油田的應用

龐文彬，梁婷婷，王 超，賈 超

中國石油化工股份有限公司西北油田分公司，新疆烏魯木齊 830011

高壓復合軟管具有彈性好、柔軟，耐高壓、耐磨損、耐油、耐溶劑、耐老化，耐H2S、CO2、高CI-等輸送介質腐蝕的特點。采用高壓復合軟管進行管道修復可有效提升管道內防腐性能，延長管道壽命[1]。

1 高壓復合軟管內襯修復技術簡介

高壓復合軟管內襯修復技術是在原金屬管道內襯入一條非金屬管，形成內襯非金屬管防腐性能與原金屬管道機械性能合二為一的管中管復合結構，其修復后的結構與PO管修復后結構基本一致[2]。

1.1 高壓復合軟管結構特點

高壓復合軟管（簡稱HPCH）由內襯層、增強層、保護層三層結構組成，如圖1所示。

圖1高壓復合軟管結構

內襯層為管道提供密封輸送空間，承擔管輸介質耐溫、耐蝕等功能，材質為熱塑性彈性體聚乙烯（PE）和聚氨酯（TPU）。增強層為管道提供強度，承擔內襯安裝施工過程中拉力荷載和輸送運行過程壓力荷載，材質為高強型滌綸長絲纖維。外保護層為管道提供保護，承擔內襯安裝過程磨損，材質為熱塑性彈性體聚氨酯（TPU）。

1.2 高壓復合軟管修復的技術特點

高壓復合軟管裸管承壓為6.0 MPa，最高爆破壓力為18 MPa；管材重量輕，DN100的管材重量僅有2.3 kg/m；施工距離長，單次最長可達到5 km；施工速度快，可達到300～400 m/h；彎頭通過性強，可一次性通過R=5D、R=4D（R為曲率半徑，D為管徑）的彎頭；可修復管道管徑范圍廣，適用于DN70～DN400管道的修復，特別適用于長距離、彎頭多、征地難、涉水的管道內防腐修復作業。

2 高壓復合軟管內襯修復工藝應用

2.1 工程概況

塔河油田八區、十區南區塊整體季節性水域面積廣，季節性河流與塔里木河相連通，生態環境敏感，區域內有民族聚集區，人文環境復雜。為延長管道使用壽命，提高管道內防腐能力，確保管道長期、安全、穩定運行，最大限度地減少因管道腐蝕穿孔對周邊環境造成污染，于2017年11月對TH1027*X井單井集輸管道進行高壓連續復合軟管內穿插修復。

2.2 內襯管管材選擇

為確保TH1027*X井單井管道修復后內穿插層與原管道完全貼合，同時為盡可能降低管道內穿插后通徑變窄對生產過程的影響，選擇了與原管道內徑、壓力相匹配的高壓復合軟管，見表1。

表1 高壓連續復合軟管主材和管件選型

2.3 現場施工工序

（1）施工現場踏勘。施工前組織對TH1027*X單井管道進行全程踏勘和評估，明確待修復管道的埋地走向、彎頭拐點位置、地理地貌環境。TH1027*X井管道全程2.93 km，穿越庫車縣保護區內的林草地，管道沿途無直角拐點。經過評估分析確認，高壓復合軟管穿越過程因扭矩集中造成局部扭轉的可能性低，故將起點操作坑選擇在井場加熱爐出口處，終點操作坑選擇在計轉站進站閥組處，計劃一次性全程穿插修復。

（2）待修復管道斷管作業。確定斷管位置后開挖5 m×15 m矩形操作坑，在利用井口預裝掃線接頭對單井管道進行鹽水掃線后進行空氣吹掃，徹底將管道內部的采出液（氣）置換，確保下一步切割斷管動火施工安全，防止發生爆炸、中毒等事故。

（3）管道內壁吹掃清管作業。利用壓縮空氣為介質推動專業清管器進行管道內部清洗。

（4）內穿插方式選擇及牽引力選擇。內穿插方式選擇：內穿插方式常用的有壓U型穿插法和壓O型穿插法，高壓復合軟管具備高承壓的性能，故此次施工選用壓U型穿插法。施工現場在起點操作坑利用軟管壓U機對高壓復合軟管進行變形縮徑30%～35%，同時人工輔助在壓縮后的管道外部纏繞一層專用膠帶，其作用是固定保持軟管U型狀態，提高軟管的通過性，壓縮前后的高壓復合軟管對比如圖2所示。

圖2 U型壓縮前后的高壓復合軟管對比

牽引力選擇原則：牽引過程最大牽引力不得超過軟管安全許用應力，最大牽引力等于內襯摩擦阻力及管道彎曲產生的彎曲應力之和。在牽引過程中需監控牽引力變化，防止內襯壓力過大，這需要考慮內襯層材料的彈性模量與拉伸強度的時間依賴行為，聚乙烯內襯耐短期承載能力強，耐長期載荷能力相對要低，在穿插安裝過程中應考慮管道內襯對牽引力的耐久性。內襯材料高密度聚乙烯和中密度聚乙烯的彈性模量和安全牽引力隨時間變化的推薦值如表2所示[3]。

表2 高、中密度聚乙烯彈性模量和安全牽引力隨時間變化的推薦值

（5）管道內穿插作業。高壓復合軟管在起點經過軟管壓U機器壓縮變徑處理后，從終點處牽引機引出鋼絲繩捆綁固定在高壓復合軟管前段，牽引其通過待修復原管道，施工過程示意見圖3。牽引機牽引力按表2推薦值進行測算，并根據現場實際氣候、工況條件等進行修正后控制在200～250 kN，牽引速度控制在280～300 m/h，冬季施工時緩慢牽引，并時刻關注牽引力的變化，一旦超值立即停止，通過反復活動接卡后繼續施工。特別需要注意的是在內穿插過程中高壓連續復合軟管與鋼絲繩連接處必須安裝旋轉環，以釋放施工過程中鋼絲繩與軟管傳遞的扭矩，防止局部扭矩集中造成軟管發生扭轉。

圖3 高壓復合軟管施工工藝示意

（6）變形高壓復合軟管的復原。U型變形縮徑高壓復合軟管插入安裝合格后，需要進行壓縮空氣加壓，使空氣的膨脹力沖破膠帶的束縛力，從而使得高壓復合軟管完全復原，并與管道內壁緊密貼合，保持復原力直至管道達到環境溫度后斷開設備。在整個復原變形過程中應持續檢測壓力、溫度的變化，對于采用自然恢復的方式，復原時間應不少于24 h。

（7）試壓投運。管道全程修復完畢后對管道的強度進行試驗，試壓介質為油田產出水，試壓壓力4.0 MPa，打壓時按強度試驗壓力的30%和60%梯次緩慢升壓，各穩壓30 min，當管道無泄漏，無壓降時，繼續加壓到4.0 MPa后停機，穩壓，穩壓時間≥24 h，壓降≤1%，強度試壓合格后進行投運。

2.4 施工難點及技術措施

（1）施工難點。為確保管道內穿插修復后可長期、安全地運行，施工工藝連頭均需做出地面。但個別管道因作業環境受限，工藝連頭點可埋地處置，這是因為連頭點鋼質管道與高壓連續復合軟管膨脹系數不一致，易導致工藝連頭部位松動的緣故。

（2）技術措施。在埋地斷管連頭工藝點處加裝哈佛節裝置，見圖4，即在斷管處接頭涂抹一定厚度的粘接樹脂，膠粘一個同材質的法蘭盤，法蘭盤采用O型密封圈密封，安裝鈦合金內套壓環，與待修復管道擠壓實現高壓連續軟管的緊密固定，法蘭盤利用螺栓緊固，最后焊接鋼套包裹，注入聚合物水泥砂漿，待砂漿凝固后完成連接處理。防腐密封連頭點，并固定牢靠，杜絕因埋地管道材質膨脹系數不同，導致運行管道工藝連頭點松動，引發刺漏隱患。

圖4 斷管處處理工藝

3 結束語

高壓復合軟管內襯修復技術先后在塔河油田TH1027*X、TK87*CH、TP13*井3條共9.29 km老化舊金屬單井管道修復中應用，一次最大修復管道長度2.93 km，解決了穿越大面積水域管道開挖更換的難題，管道修復后設計壓力4.0 MPa、設計溫度70℃，管道修復至今單井生產系統各項參數運行正常，未發生因管徑縮小導致回壓高和管道泄漏污染事件。

[1]葛鵬莉，羊東明，韓陽，等.內穿插修復技術在塔河油田的應用[J].腐蝕與防腐，2014，35（4）：384-386.

[2]秦川，郝靜.淺談城市排水管道非開挖修復技術[J].西南給排水，2015（2）：30-35.

[3]ST/T 4110-2007，采用聚乙烯內襯修復管道施工技術規范[S].