南堡油田集輸管道帶壓封堵技術應用分析

蔡 彪，龍志宏，邢 澤

中國石油冀東油田南堡油田作業區，河北唐山 063200

新PG2外輸油管道是南堡油田的一條集輸干線，起于新PG2平臺，止于南堡3-2轉油站，管道規格D508 mm×8 mm，設計壓力2.5 MPa。2018年，該管道在定向穿越曹妃甸工業區遷曹公路段出現穿孔事件，為保證管道運行安全，在D508 mm管道上進行不停輸帶壓封堵作業，在連頭段新管道上增加球閥兩個，在新增球閥與上游囊孔之間開孔與D273 mm×7.1 mm新PG2供氣管道連通，以便球閥關閉后，利用氣管道暫時代替油管道輸油。

1 帶壓封堵技術

（1） 基本原理（見圖1）。管道帶壓不停輸封堵技術是一種安全、經濟、快速、高效的在役管道維搶修特種技術[1]，是先將治理段管道兩端分別用旁通管接通，然后封堵主管道，在完全密閉的狀態下，在主管道上按照計劃方案進行治理施工作業，待新管道與主管道連接后，解除封堵，切換到主管道正常輸送介質，最后將旁通拆除，完成現場恢復。

（2）各工序檢驗項目。管道不停輸帶壓封堵風險極高，在實施前進行了大量的準備工作，針對其中的關鍵風險點，制定各工序檢查項目的詳細計劃（見表1），明確了檢查標準和方式，并編制了較為完善的施工方案，以便更好地指導現場施工。封堵過程中根據實際情況不斷優化調整方案，保證了新PG2外輸油管道不停輸帶壓封堵施工的成功實施。

2 帶壓封堵技術應用情況

2.1 施工工藝順序

圖1 不停輸帶壓封堵施工工藝原理

剝離管道防腐層→檢查管道橢圓度及壁厚→組對封堵三通、旁通三通、2 in（1 in=25.4 mm）短節、氣囊三通→焊接三通、短節→焊道檢測→安裝閥門并試壓→組裝開孔機→開孔機與閥門整體打壓→開孔→關閉閥門→拆除開孔機→安裝封堵器→管道封堵→封堵段排空→封堵段氮氣置換→安裝隔離囊→機械斷口→連頭焊接D508 mm球閥→建設D273 mm新管道→無損檢測→新管道試壓→新管道氮氣置換→拆除隔離囊→新管道平衡、導通→解除封堵→安裝塞柄、加蓋盲板。

2.2 施工要點質量控制

（1）開孔位置確認。開孔作業點應選擇在直管段上，盡量避開管道焊縫，使用外卡尺和直板尺測量管道橢圓度，確保上、下游開孔封堵部位的管道橢圓度誤差符合標準要求。防腐層剝離長度為三通兩側外各100 mm之間的管段，打磨環焊縫焊接位置，測量壁厚，避開嚴重腐蝕區域，三通焊縫區域采用超聲波進行檢測并留存記錄。

（2） 可施焊的最高壓力計算。根據標準GB/T 28055—2011[2]進行管道允許帶壓施焊的壓力計算：

式中：P為管道允許帶壓施焊的壓力，MPa；σs為管材的最小屈服極限，MPa，t為焊接處管道實際壁厚，mm；c為因焊接引起的壁厚修正量，mm；F為安全系數；D為管道外徑，mm。經計算P大于管道最大運行壓力，因此在焊接作業期間管道無需降壓運行。

（3）三通安裝。根據現場實際情況確定三通組裝的順序，當三通與管道間縫隙和角度滿足開孔要求后，先點焊后預熱，達到預熱溫度后按照焊接工藝規程進行三通焊接。焊接完成后橫焊縫進行超聲加磁粉檢測，環焊縫進行磁粉檢測[3]，上、下游三通、短節的焊道根據SY/T 4109—2015[3]進行驗收。環焊縫焊接順序見圖2，先按逆時針方向A1焊一圈，再按順時針方向B1焊一圈。

圖2 環縫焊接順序

（4）嚴密性試壓。閥門安裝完成后，將氮氣瓶與夾板閥下側平衡孔相連接，在三通腔體與夾板閥形成的空腔內充入氮氣，然后關閉閥門進行嚴密性試壓，測試壓力為管道運行壓力的1.1倍。第一次升壓至測試壓力的50%，穩壓5 min；第二次升壓至80%，穩壓5 min；第三次升壓至100%，穩壓15 min。穩壓期間檢測三通焊縫閥門與三通連接處，無滲漏點、無壓降則視為合格。

（5）帶壓開孔。開孔前，連接開孔機液壓管，確認各連接部位無松動，開啟開孔機開孔，通過標尺桿記錄開孔尺寸。開孔時，當開孔機切削到預定尺寸后，停機，然后以手動操作開孔機使開孔刀前進5～10 mm，確認孔完全被開透并進行校核，方可上提刀具，要求在開孔作業時管道內介質壓力、流速保持穩定。開孔完成后將刀退出，關閉夾板閥，關閉開孔控制閥，關閉液壓站，通過泄壓閥排出開孔機腔體內的殘余壓力。

（6）帶壓封堵。封堵前檢查封堵器、封堵結合器，選擇合適的封堵皮碗，安裝封堵頭收回主軸，測量封堵尺寸，安裝封堵器至夾板閥，整體嚴密性試驗。封堵時不應進行清管作業，保持管道內壓力穩定、流速5 m/s[4]，封堵時應按照“先下下游封堵，后下上游封堵”的原則進行，過程中密切監聽管道內是否有異常響動，并密切監視液壓站壓力表。封堵到位后，通過平衡孔卸壓可根據泄漏量驗證封堵是否合格，在下游平衡孔處進行排油，從上游平衡孔處注氮吹掃，直至下游平衡孔處檢測的含氧量小于2%為合格。

（7）新舊管道連頭。按原管道設計規范SY/T 4204—2016對新管道進行嚴密性和強度壓力試驗，目測管道無變形、不破裂、無滲漏、壓降不大于試驗壓力的1%為合格[5]。采用爬管器進行機械斷管，管道斷開后放置擋油墻，可燃氣體濃度檢測合格后，即可打火施焊，完成D508 mm管道與D273 mm管道的連通。

（8）管道解封、安裝盲板。提封堵時應按照“先提上游封堵，再提下游封堵”的原則，使用氮氣對封堵腔體內天然氣進行置換，可燃氣體濃度檢測合格后拆卸封堵器，通過鞍形板與開孔結合器螺栓孔的找正對中，將開孔切下的鞍形板隨塞柄恢復到原位置，確保清管器、檢測器順利通過。下塞柄過程中管道內壓力、流速應保持穩定，確認塞柄安裝完畢后，驗證塞堵密封效果，泄壓使用氮氣對腔體內油氣進行置換，拆除開孔機，安裝三通盲板。

3 結束語

新PG2外輸油管道不停輸帶壓封堵施工項目于2019年1月19日至30日進行施工，順利完成新PG2外輸油管道D508 mm切換到供氣管道D273 mm的連通，并置換投產成功。實踐證明，不停輸帶壓封堵技術的成功應用，不僅節約了油田管道的施工成本，而且確保了集輸系統的平穩運行，在實施過程中曾多次優化施工方案，整個過程處于安全受控狀態，同時為今后類似管道改造積累了一定的經驗。