非金屬管道在大慶油田應(yīng)用的適應(yīng)性及運維措施

夏蓉

大慶油田工程有限公司

非金屬管道作為一類新型材質(zhì)的管道，具有耐腐蝕性好、內(nèi)壁摩阻小、使用壽命長、綜合造價低、不需陰極保護等優(yōu)點，在大慶油田油氣集輸、供注水、污水系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，可以滿足各類復(fù)雜的介質(zhì)輸送、降低投資、安全環(huán)保的要求，取得了較好的經(jīng)濟效益[1]。

1 建設(shè)現(xiàn)狀及適用性分析

非金屬管道于1994 年開始在大慶油田試驗性應(yīng)用，2004 年開始大規(guī)模推廣應(yīng)用，截至2018 年底，大慶油田已建各類埋地管道約10.3×104km，其中非金屬管道13 512 km，約占總管道長度的13%。

1.1 常用非金屬管道管材分類

（1）玻璃鋼管。該管是一種增強熱固性非金屬管，具有較高的機械強度、良好的耐化學(xué)腐蝕性，使用壽命長；管道內(nèi)壁光滑，不易結(jié)垢結(jié)蠟；管材保溫性能好，導(dǎo)熱系數(shù)僅為鋼的1%；玻璃鋼管的接頭一般采用螺紋連接方式，有效避免了因現(xiàn)場直接粘接出現(xiàn)漏失的問題；玻璃鋼管運輸安裝簡單、方便，管材拉伸強度高。

（2）鋼骨架聚乙烯塑料復(fù)合管。該管是以鋼骨架為增強體，以熱塑性塑料為連續(xù)基材，將金屬和塑料兩種材料復(fù)合在一起形成的管材，輸送介質(zhì)溫度介于0～50 ℃之間，承壓能力相對較低。

（3）連續(xù)增強塑料復(fù)合管。該管是高性能金屬材料與高分子材料復(fù)合而成的一種特殊、連續(xù)的多層撓性復(fù)合管，管道有三層：傳輸層、增強層、保護層。傳輸層和保護層采用化學(xué)交聯(lián)技術(shù)改變了聚乙烯分子結(jié)構(gòu)；增強層以鋼絲編織成網(wǎng)狀骨架或以鋼帶纏繞骨架，提高了管道耐腐蝕性及耐壓性，具有通電加熱解堵、解凍功能[2]。

1.2 條件和范圍

從油田生產(chǎn)條件和材質(zhì)性能來看，非金屬管道可用于油氣田的油氣輸送、注入（水）、供水等系統(tǒng)介質(zhì)的輸送。不同類型的非金屬管道具有不同的材質(zhì)性能，適用范圍和使用條件也不同[3]。根據(jù)各種管材的特點和油氣田輸送不同介質(zhì)的要求，給出了玻璃鋼管、鋼骨架聚乙烯塑料復(fù)合管等非金屬管的適用范圍、輸送介質(zhì)的最高溫度、通常管徑范圍及工作壓力等（表1）。

1.3 在大慶油田的應(yīng)用

非金屬管道在大慶油田目前主要應(yīng)用在水驅(qū)、聚驅(qū)、三元復(fù)合驅(qū)油區(qū)塊中的集油系統(tǒng)、配制系統(tǒng)、注入系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、污水系統(tǒng)中，表2按系統(tǒng)分類對非金屬管道進行了統(tǒng)計。

從非金屬管道的應(yīng)用范圍來看，注入系統(tǒng)應(yīng)用比例最高，占非金屬管道總數(shù)的60.74%；集油系統(tǒng)次之，為26.06%；污水系統(tǒng)占6.83%；供水系統(tǒng)占5.56%；其他系統(tǒng)應(yīng)用比例較低。在注入系統(tǒng)中配制系統(tǒng)應(yīng)用非金屬管道比例最高，主要體現(xiàn)在注入（水）支線上，應(yīng)用比例為55.14%，材質(zhì)以玻璃鋼管為主。

從非金屬管道應(yīng)用管道類型來看，玻璃鋼管道應(yīng)用比例最高，占總數(shù)的65.88%；其次為鋼骨架聚乙烯塑料復(fù)合管道、連續(xù)增強塑料復(fù)合管道，分別占總數(shù)的15.02%、14.35%。

2 現(xiàn)場存在的問題

非金屬管道材料種類多，影響管材質(zhì)量及性能因素復(fù)雜，其原材料、生產(chǎn)工藝、結(jié)構(gòu)特性等與鋼制管道有很大差異，與鋼制管道相比，目前現(xiàn)場存在以下問題：

（1）管道強度不夠，穿孔頻率較高。非金屬管道抗外界沖擊能力差，在裝卸搬運、施工及穿越井排公路時，管材受到外力沖擊容易受到破壞造成穿孔。

表1 非金屬管道適用范圍及使用條件統(tǒng)計Tab.1 Statistics of non-metallic pipeline's application scope and conditions

表2 埋地非金屬管道按系統(tǒng)分類統(tǒng)計Tab.2 Classified statistics of buried non-metallic piplline besed on system km

（2）管道轉(zhuǎn)接處滲漏。連續(xù)增強塑料復(fù)合管連接采用扣壓式接頭，鋼骨架聚乙烯塑料復(fù)合管在與管道連接時多采用電熔方式連接，電熔連接套筒內(nèi)無鋼骨架加強層接頭處耐壓強度均不夠，在管線運行過程中，液體易從縫隙間滲出，出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。

（3）管道穿孔后維修困難，需專業(yè)維修隊伍。目前多數(shù)使用單位還沒有掌握非金屬管道的維修技術(shù)，缺乏現(xiàn)場搶修技術(shù)力量，穿孔后需要專業(yè)廠家維修，維修難度大，周期長且不便；冬季對非金屬管道進行維修時，室外修補條件差，管道修復(fù)質(zhì)量也難以保證。

（4）管道解堵困難。由于非金屬管道承壓較低，若使用解堵車解堵會導(dǎo)致管道爆裂，再次穿孔；若采用電熱解堵，管線易損壞。

3 運行維護措施

非金屬管道的應(yīng)用是一個趨勢，它具有耐腐蝕、抗結(jié)垢、柔性好、壽命長等優(yōu)點，從防腐和環(huán)保角度考慮，尤其適用于低洼區(qū)域。但非金屬管道強度不如鋼管，抗沖擊力差，易被外力破壞，所以應(yīng)用時必須確保產(chǎn)品生產(chǎn)、運輸、施工及管理各個環(huán)節(jié)的質(zhì)量，才能更好地利用非金屬管道的優(yōu)點為油田生產(chǎn)服務(wù)。大慶油田非金屬管道現(xiàn)場運行維護按以下幾個方面實施：

（1）非金屬管材存在剛度差、易受外力破壞等缺點，因此，大慶油田在選用非金屬管材時，充分發(fā)揮不同類型管材的優(yōu)點，根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)及安裝環(huán)境的需要、管道內(nèi)輸送介質(zhì)的不同選擇適用的管材。

（2）非金屬管道輸送介質(zhì)的溫度、壓力滿足非金屬管道技術(shù)參數(shù)要求，不能高于管道限定的溫度、壓力界限；而且非金屬管道不適于管網(wǎng)密集、車流量大以及施工作業(yè)頻繁的區(qū)域；在人為破壞嚴重區(qū)塊不推薦使用。

（3）加強非金屬管道的施工監(jiān)督及施工驗收，施工過程由監(jiān)理及技術(shù)人員現(xiàn)場指導(dǎo)及監(jiān)督，避免因施工問題導(dǎo)致后期系統(tǒng)運行事故，同時保證施工季節(jié)，避免冬季施工；另外，使用單位在施工階段要記錄清楚新建及更換的管道規(guī)格、壓力等級、長度、生產(chǎn)廠家等基礎(chǔ)資料，有助于日后的維修。

（4）大慶油田重視非金屬管道維修隊伍的建設(shè)，在非金屬管制造商的配合下，培訓(xùn)非金屬管道維修人員及組建維修隊伍，加強現(xiàn)場搶修技術(shù)力量。如在大慶漢維長垣高壓玻璃鋼管道有限公司的培訓(xùn)下，目前已有很多采油廠能自行進行玻璃鋼管道的維修，進一步保證了油田的平穩(wěn)安全生產(chǎn)。

（5）非金屬管道的使用單位要加強管理，在日常生產(chǎn)及維護時，盡量減少外力對管道的破壞，同時建立非金屬管道的運行及維修記錄，掌握非金屬管道使用的第一手基礎(chǔ)資料，以便明確非金屬管道損壞的主要原因。

4 建議

（1）提高非金屬產(chǎn)品驗收及檢測能力。目前，在非金屬管道產(chǎn)品性能檢測方面，國內(nèi)僅有中國石油天然氣集團管研院及中國石油規(guī)劃總院建有較為專業(yè)的產(chǎn)品性能檢測實驗室，其他油氣田缺乏對常用非金屬管道產(chǎn)品質(zhì)量進行常規(guī)項目檢測的質(zhì)檢機構(gòu)，不具備相應(yīng)的檢測能力，難以檢測進入油田市場的非金屬產(chǎn)品質(zhì)量。建議建立權(quán)威的第三方檢測部門，配備必要的檢測設(shè)備和人員，以保證管道產(chǎn)品的質(zhì)量[4]。

（2）規(guī)范施工驗收，避免管道施工缺陷。非金屬管道對施工工藝和環(huán)境條件要求較高，目前大部分非金屬管道都是由非專業(yè)施工隊伍施工，由于其對工藝不了解，施工經(jīng)驗不足，極易造成施工質(zhì)量缺陷[5]。建議非金屬管道施工使用具有專業(yè)知識的施工隊伍，同時建議完善非金屬管道的施工驗收標準，保證非金屬管道的施工質(zhì)量和日后的安全生產(chǎn)。

（3）建立大慶油田非金屬管道完整性管理體系。完善完整性管理規(guī)范標準和體系文件，編制非金屬管道完整性的各項管理規(guī)定、體系文件、標準規(guī)范和實施方案，逐步實現(xiàn)非金屬管道管理系統(tǒng)化、標準化和規(guī)范化[6]。

（4）建議非金屬管道的應(yīng)用管理與A5 系統(tǒng)（中國石油采油與地面工程運行管理系統(tǒng)）相結(jié)合，對已建的非金屬管道運行及維修記錄進行及時更新維護，為今后非金屬管道在大慶油田更好的應(yīng)用和維護提供數(shù)據(jù)保障。