某海底管道漏磁內檢測器環路實驗平臺建設

楊秀蘭 肖 冰 郭 鵬

中國石油集團工程技術研究有限公司 天津 300451

由于海洋氣象水文和地質環境條件遠比陸地惡劣復雜,海底管道的服役環境和特殊的結構形式,決定了只能通過管道內檢測實現對海底管道本體的檢測。與之相對應的,國內海管內檢測技術與世界先進水平之間還存在較大的差距,在深水管道漏磁內檢測能力上還是還處于起步階段。漏磁檢測是目前較為成熟且工業應用最為廣泛的管道內檢測技術。據統計,國際上90%的管道內檢測采用該技術。

1 工藝技術方案

該研究是通過模擬海上平臺正常生產氣體或液體條件下,攜帶有漏磁檢測設備的清管器通過發球筒流經海管,最后到達收球筒的整個海管過程,運用科學的方法來開展海底管道漏磁內檢測器的研發實驗。

該試驗裝置設計有發球筒、收球筒、海管試驗管路系統、壓縮空氣系統、高壓給水系統、泄壓系統和自動控制系統。海管試驗管道系統中包括典型的水平直管、立管、彎頭、三通、閥門等。總平面圖見圖一。

系統完成后需要模擬氣運轉和水循環運轉,盡可能模擬正常生產狀態的參數。本研究利用三臺增壓泵和一個緩沖水罐模擬為油田油井的生產外輸；空氣壓縮機撬以及空氣緩沖罐模擬氣田氣井的生產；在流體的流動中將攜帶有漏磁檢測設備的清管器依次輸送通過發球筒、海管試驗管路系統和收球筒,以實現模擬海管缺陷內檢測的過程。

本研究的工藝流程圖如圖二,水經泵增壓后進入供水管路,壓縮空氣來自儲氣罐,空氣-水在Y 形氣液混合器中混合后經穩定管段流至發球筒,經過檢測管段與收球筒后進入回水管路,氣-液兩相在水罐中分離,水儲存于水罐中循環利用,空氣放空。

圖1 某海底管道漏磁內檢測器環路實驗平臺平面布置圖

圖2 某海底管道漏磁內檢測器環路實驗平臺工藝流程圖

本研究實驗平臺主要包括：

(1)泵入口管線、放空管線設計壓力為0.6MPa,泵出口管線、壓縮空氣管線設計壓力為300lb。

(2)增壓泵三臺(P-1001A/B/C),單臺排量為170m3/h,操作條件為吸入ATM/0～35℃；排出3000kpa/0～35℃。

(3)收球筒(PL-1001)和發球筒(PR-1001)各一套,收球筒尺寸為8″(入口)×12″(筒體)；發球筒尺寸為8″(出口)×12″(筒體)；其中兩套收發球筒的操作工況都是3000kpa/0～55℃。

(4)緩沖水罐(T-1001)一個,有效容積為100m3,長寬高尺寸為5.8m×5.8m×4.4m,設計條件為FW+2.7kpa/65℃,操作條件為ATM/0～35℃。

(5)空氣壓縮機撬一套,其中包括螺桿式空氣壓縮機(C-1001)、空氣過濾器(F-1001)、一級往復式空氣壓縮機(C-1002)、一級入口冷卻器(AC-1001)、一級入口緩沖罐(V-1001)、一級出口冷卻器(AC-1002)、二級入口冷卻器(V-1002)、二級入口空氣緩沖罐(V-1002)、二級往復式空氣壓縮機(C-1003)、二級出口冷卻器(AC-1003)。

(6)空氣緩沖罐(V-1003)一個,容積為130m3,尺寸為4.2m(ID)×8.4m(T/T),設計條件為4400kpa/85℃,操作條件為4000kpa/0～55℃。

2 土建專業技術方案

區域內地貌類型屬華北沖擊平原,地型單一,平坦開闊。基礎持力層為粉質粘土,地表下7米左右存在淤泥質軟弱層。地下無暗河溝和流沙層,場地地基土承載力為60Kpa--80Kpa之間。

本場地內不存在地震時可能發生的崩塌、滑坡、泥石流、地陷、地裂等的部位,不存在活動斷裂,其它影響場地穩定性的不良地質作用也不發育,綜合分析屬于穩定場地,場地類別Ⅳ類。抗震設防烈度8度,設計基本地震加速度值0.2g.

2.1 基礎方案 實驗平臺所在場地為填海造地而成的臨海碼頭,屬軟弱地基,周圍為在用生產場地及堆場,為便于施工,經方案對比,各設備基礎均采用天然地基,基礎形式為鋼筋混凝土獨立基礎。

2.2 管線安裝 從收、發球筒起始的試驗管線在出平臺入船塢區段內,以鋼管支架及混凝土管墩支撐固定。

船塢內試驗管道需要考慮試驗工況下水的浮力,因此管墩間距不大于7.5米,管墩鋼底板以4根M16化學螺栓與船塢底板相連。并設可拆裝式管箍,使管道與管墩支座柔性連接,管道即滿足抗浮要求,又能夠在縱向自由伸縮,不產生溫度應力。這一創新設計,節約了安裝溫度補償器的費用,并且施工便捷。

3 配管專業技術方案

3.1 設計條件 通常設計條件(壓力、溫度)取常規長時間的操作工況下,可能出現的最苛刻情況時的壓力、溫度值,這些操作包括所有可能發生的的操作和控制功能,例如節流、關斷、旁通等操作以及其它控制中常用的操作。

所有用于安裝的材料應適用于在海洋環境下使用。所有用于安裝的材料應有效的防止電腐蝕。

3.2 流體泄放 空氣系統的安全閥和泄放閥的泄放應直接排到大氣中；水系統中的泄放應排到開排系統；其它用于保護管道或設備免于堵塞的安全閥和泄放閥的泄放應按照PID 圖排放到閉式的泄放系統；空氣放空應排放到一個安全的區域。

結語

本實驗平臺對工藝流程的正確性、完整性、嚴密性要求較高；利用三臺增壓泵和一個緩沖水罐系統模擬油田油井的生產外輸；空氣壓縮機撬以及空氣緩系統沖罐模擬氣田氣井的生產。本研究的工藝技術路線、工藝設計參數和控制方案均具有國內先進性,可以通過改變流體的輸送順序、壓力、流量等參數來真實模擬海管的單相流、多相流、段塞流等復雜輸送工況。