成品油管道內檢測清管技術

王泰 王絢

（中國石油天然氣股份有限公司管道廊坊輸油氣分公司，河北 廊坊 065000）

引言

成品油管道多埋設于土壤中，且部分管段會穿越山川河流，維修成本較高。因此，企業管理者希望管道缺陷處的完整性評價結果能夠盡量貼近實際，從而減少立即或計劃維修的缺陷點數量，降低維修成本。優化維修計劃的途徑之一是在使用國內外標準對缺陷進行完整性評價的過程中，較精準的選取各類數據，如缺陷表征結果、材料力學性能、最大允許操作壓力（MAOP）等，這些數據對完整性評價的結論均有一定影響。對于內檢測數據，缺陷已無法進行更為精確的表征；材料的性能數據往往需要從額外的實驗中獲取；相比之下，對于管道企業而言，通過合理選擇各缺陷處的MAOP值來優化維修計劃是較為可行的方案之一。

一、清管作業中的風險

(1)清管器卡堵是清管作業過程中常見的一種現象，其主要原因多半是因為成品油長輸管道發生變形，或彎頭的半徑發生改變，管道內的污物過多，使得清管器在通過該區域時出現阻塞卡堵現象。當清管器發生卡堵會在一定時間內堵塞成品油的通過，從而造成前后壓差逐步增大。如若不能及時解決卡堵就是使得干管憋壓，最終導致輸氣站內設備憋壓乃至超壓運行，存在爆炸的風險而使得成品油輸送系統癱瘓。(2)清管器在清管作業中的竄氣風險清管器在多次使用后會出現一定的磨損，清管器與管道在匹配過程中過盈量不足，清管器竄氣現象的出現。從而使得成品油泄漏量過大，清管器前后未能形成較高的壓強來推動清管器在管道內的運行。造成清管器運行時間超正常范圍，不能準確的計算清管器到站時間，存在作業失控風險。(3)管道內雜質過多堵塞成品油在開采集輸過程中會在管道留下部分泥沙雜物，在進行清管收球作業中，清管器在運動中，隨著運行距離不斷增加，清管器前泥沙量及雜物量也隨之增加，當泥沙充滿管道時就會造成污物堵塞管道從而使得清管器無法繼續向前。若長時間未能疏通就會引起憋壓風險。

二、內檢測清管實施關鍵技術

（一）清管速度的選擇

清管速度會對清管器的測徑板、雜質及污油量產生一定影響。1）測徑板清管實施階段，泡沫測徑清管和機械測徑清管側重于初步測量管道的幾何變形情況，其次是清除管道雜質。而管道的敷設環境決定了管道存在眾多彎頭，測徑板與彎頭管壁撞擊可能會造成鋁質測徑板非正常變形，而管壁撞擊又分為彎頭外側管壁撞擊和彎頭內側管壁撞擊。測徑板與彎頭外側管壁撞擊主要受清管速度的影響，清管器過彎頭的離心力F與清管器的質量m和清管速度V成正比，與管道彎頭曲率半徑R成反比，可知，清管速度越大過彎頭時的離心力越大，當離心力超過清管器前支撐接觸面的屈服極限時，前支撐接觸面發生變形，測徑板就會與彎頭外側內壁相撞。清管器前支撐接觸面不屈服時的離心力臨界值可以通過計算得到，進而得到清管器測徑板不與彎頭外壁撞擊產生變形的臨界清管速度。由于泡沫測徑清管器支撐接觸面材料的屈服值遠小于機械測徑清管器支撐接觸面材料的屈服值，可知，清管流程中泡沫測徑清管時的速度應小于機械測徑清管時的速度。測徑板與彎頭內側管壁撞擊的可能性主要受清管器與彎頭幾何特性的影響，可以通過清管器測徑板與彎頭內弧側管壁接觸的臨界條件計算出清管器與彎頭的幾何特性數據，進而選擇合適的測徑板參數，避免其與彎頭內側管壁撞擊。2）雜質清管的主要目的是清除管道內的雜質，由清管器原理可知，清管主要依靠皮碗的刮削帶動雜質運動，而清管速度的選擇會影響雜質的運動，從而進一步影響清管效果。對于成品油管道，清管器的運行速度為：式中：Q為管輸排量，m3/h；S為管道內截面積，m2。由式（1）可知，管道內截面一定時，管輸排量越大，清管器的運行速度越大。在成品油管道中，清管器依靠前后壓差驅動，清管時雜質在管道中的主要受力為自身重力、液相的曳拽力及管道壁面的滑動摩擦力。

（二）合理規避對下游設備的影響

在清管收球作業時應當針對液量合理調整進出氣壓力，控制清管器運行速度，排液過程中，遵循多次緩慢排液，使得排液量處于可控范圍內。從而促使成品油在進入預分離后能夠進行有效的氣液分離，不會將大量液體帶入下游設備之中。保證下游設備安全運行。

（三）預防及控制管道內雜質

過多的雜質堵塞造成清管作業運行困難，為防止雜質量過大導致清管器堵塞。應當建立健全清管作業周期檔案。階段性對集氣管網進行清管收球作業，控制管道內雜質滯留量。

結語

（1）內檢測清管實施關鍵技術中詳細分析了清管速度對測徑板、清管雜質的清出、清管污油的影響，便于在不同的清管實施階段選擇合適的速度，達到最優效果。（2）提出了清管實施各階段合格標準的判斷原則，有利于掌握各階段的清管時長。（3）介紹了清管收發球的流程，便于安全、高效地進行收發球，有利于清管流程的正確實施。（4）詳細介紹了清管跟蹤和定位方法，可以及時掌握清管器在管道內的運行情況，便于清管器卡堵時對卡堵位置進行準確、快速地定位。