山區(qū)長輸管道試壓關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用對策

鄭方園

摘要：隨著石油石化工業(yè)的不斷發(fā)展，管道已成為傳輸油氣的主要方式之一，加強油氣管道施工工程控制與工藝優(yōu)選，是確保油氣安全抵達目的地的重要保障，山區(qū)長輸管道的試壓一直是困擾施工的一個難題，主要體現(xiàn)在：高差大，按照標準劃分段落在實際施工中很難操作；段落的劃分要充分考慮進場道路和水源；管線路由起伏大，上水和排水困難；根據(jù)高差和進場道路進行試壓段落的劃分，依據(jù)管線在運行過程中壓力不同（各點的運行壓力由設(shè)計提供），以管線0.9σs作為最大強度壓力，在上水時背壓、進行雙減壓操作，排除管內(nèi)的空氣，減少管內(nèi)空氣的含量，排水時采用一端割孔一端吹掃的方式，減少氣阻的形成，有效地解決了山區(qū)管線試壓時分段和排水困難的問題，既滿足要求又簡單經(jīng)濟，降低施工難度，縮短施工周期。

關(guān)鍵詞：山區(qū)；長輸管道；分段和排水；施工周期；施工要點

1 前言

山區(qū)長輸管道的試壓一直是困擾施工的一個難題，主要體現(xiàn)在：高差大，按照標準劃分段落在實際施工中很難操作；段落的劃分要充分考慮進場道路和水源；管線路由起伏大，上水和排水困難；根據(jù)高差和進場道路進行試壓段落的劃分，依據(jù)管線在運行過程中壓力不同（各點的運行壓力由設(shè)計提供），以管線0.9σs作為最大強度壓力，在上水時背壓、進行雙減壓操作，排除管內(nèi)的空氣，減少管內(nèi)空氣的含量，排水時采用一端割孔一端吹掃的方式，減少氣阻的形成，有效地解決了山區(qū)管線試壓時分段和排水困難的問題，既滿足要求又簡單經(jīng)濟，降低施工難度，縮短施工周期。

2 施工特點

利用各點的運行壓力作為試壓壓力，以減少試壓分段。在上水球前進行背壓，可以避免管線內(nèi)進入大量空氣，影響管線升壓效果。排水時減少管線內(nèi)的氣阻，有利于管線內(nèi)的水迅速的排出，提高經(jīng)濟效益，減少環(huán)境污染。

3.工作原理

油管道在運行過程中受摩擦阻力和重力的影響，各點的壓力是不同的。在摩擦阻力的作用下，距離泵出口的距離越遠壓力衰減的越大。在重力的影響下，與泵出口的高差相差越大，所增加或減少的靜水壓力越大。以各點的運行壓力作為嚴密性試驗壓力，管道的0.9倍屈服強度作為最低點的強度試驗壓力，進行試壓分段的劃分。

4.施工程序及要點

4.1試壓段落劃分

4.1.1根據(jù)設(shè)計提供的壓力進行劃分。

4.1.2試壓時，將按規(guī)定計算的最小試驗壓力增加2%，以彌補因氣溫變化而造成的壓力變化。

4.1.3校核每個試壓管段的最低點、最高點、起點和終點的實際標高。

4.1.4在試壓管段每種壁厚管的最低標高點的實際試驗壓力必須保持低于達到90%最低屈服強度時的壓力。

4.1.5在試壓管段每種壁厚管線的最高標高點的實際試驗壓力必須保持高于運行壓力。

4.1.6管道最大高差計算：

根據(jù)流體力學，流體在管內(nèi)運行時，在摩擦阻力的作用下，運行的距離越長，損失的壓力越多，同時液體在重力的作用下，高點的壓力在重力的作用下，壓力也會降低，高度每增加10m，壓力下降0.1Mpa。本段中最大高差為432m，考慮重力和摩擦阻力的影響，管道試壓最大允許高差為553m（432m+121m）。

4.1.7根據(jù)計算的高差進行段落劃分，水壓試驗分段長度≤35km。

4.1.8以陽泉一段為例，進行試壓段落劃分，根據(jù)各高程點繪制試壓曲線圖。

試壓段落劃分

4.2施工程序

準備工作→安裝試壓裝置→配置上水系統(tǒng)→注水排氣→管道強度試驗→管道嚴密性試驗→排水吹掃→管線連頭。

4.2.1試壓準備

4.2.2試壓頭制作、安裝

4.2.3上水系統(tǒng)

根據(jù)現(xiàn)場情況，選擇地勢較平坦處作為試壓設(shè)備停放場地，并按要求設(shè)蓄水池。

注水泵組和壓力泵組均采用整體撬裝，撬裝塊底座用工字鋼和鋼板制作，以便于遷移和拉運。

提水裝置由打壩形成的儲水緩沖池、過濾器和多級離心泵組構(gòu)成。

試壓連接流程配管規(guī)格經(jīng)強度計算選用，并在試壓前與試壓頭一起進行試壓檢驗合格；

4.2.4管道注水和排氣

用網(wǎng)格過濾網(wǎng)制作過濾箱，將泵的吸入口放在過濾箱內(nèi)，在上水泵的進口管道串聯(lián)過濾器，過濾器設(shè)置濾網(wǎng)以保證水質(zhì)。

作好試驗管段的注水壓力記錄；注水時記錄環(huán)境和水的溫度。

注水泵通過閥門與試壓頭相連，同時閥門的安放位置要適合清管器的長度。在第一個注水清管器前面的管道內(nèi)注入300m長或50m3的沖洗水。水注入后，將流量計復位到0，而后將水轉(zhuǎn)向，注入到第一個注水清管器的后面。第一個注水清管器將被注入的水推出發(fā)射筒。在第一個注水清管器的后面，注入 300m或50m3，并緊跟第二個注水清管器注入試壓水，以類似方式發(fā)射第二個注水清管器，以防形成氣穴。之后流量計應(yīng)再次調(diào)零。注水清管器發(fā)射的準確時間要記錄在案。持續(xù)注水推動注水清管器和沖洗水，直至試壓管段注水完成。

4.2.5管線強度試壓

注水排氣完成后，關(guān)閉與試驗段相連的除測量記錄儀器之外所有附屬設(shè)施閥門。

緩慢地增加試驗壓力，達到試壓段最高點的最低試驗壓力的30%、60%。檢查所有的管件和連接段，看是否有漏水情況。

按每分鐘不大于75 kPa的均勻速率增加試驗壓力，達到試壓段的最高點的最小試驗壓力的100%。維持這樣的壓力直到地面上管子和管件都檢漏完畢，試壓檢查員確定壓力和溫度穩(wěn)定。在低標高點，壓力范圍（開始）為最低試驗壓力加2%，而最高不能超過規(guī)定的 90% 最低屈服強度。

壓力穩(wěn)定后，試壓管段在開始強度測試前，要達到試驗壓力。在穩(wěn)壓試驗的前30分鐘，每5分鐘記錄一次壓力表的讀數(shù)。下個30分鐘，每10分鐘記錄一次壓力表讀數(shù)。以后每15分鐘記錄一次。

從試壓開始，壓力損失超過試壓管段規(guī)定最低試驗壓力的2%時，試壓段將加水返回到原來的試驗壓力。在4個小時穩(wěn)壓后期，要有1個小時的壓力穩(wěn)定期，否則要延長試壓期，直到出現(xiàn)1小時穩(wěn)定期為止。

強度試驗在規(guī)定的最低測試壓力下保持了4個小時，沒有發(fā)生裂管、明顯的壓降或者由于溫度損失要增加水量，則強度試驗驗收通過。

4.2.6管線嚴密性試壓

降壓，將試壓管段最高標高點的壓力降到嚴密性試驗壓力。

從接收端試壓頭泄壓，有利于注水清管器完全進入到試壓頭內(nèi)。排水管要有足夠的強度和按照批準的方法排水。

嚴密性試驗壓力穩(wěn)定后，開始24小時的嚴密性試驗。在整個嚴密性試驗過程中，壓力表繼續(xù)工作。

關(guān)閉通向壓力管線的閥門和切斷與壓力泵的連接。每30分鐘記錄一次壓力、管壁和地表溫度。

檢查外部管道和管件有無漏泄情況，可將漏泄水收集到容器內(nèi)，計算它的數(shù)量。如果試驗管道發(fā)現(xiàn)看得見的漏泄，要停止試驗，修補漏泄，重新按程序開始24小時嚴密性試驗。

在規(guī)定的最低壓力下，嚴密性試驗維持24小時，壓降不大于1%試驗壓力值且不大于0.1MPa，則嚴密性試驗合格，予以驗收。

（作者單位：中石化勝利油建工程有限公司）