安全生產中油氣管線的檢測分析與研究

李俐瑩 鄭麗華

1大慶油田設計院有限公司

2大慶榆樹林油田開發有限責任公司工程技術研究所

通過不斷地實踐與探索，目前國內外油氣管線監測技術迅速發展，管道外防腐層檢測分析、管體腐蝕活性判別、陰極保護效果檢測評價等多項基本技術都有了新的突破，而且形成了管道平均剩余壁厚不開挖地面檢測、管體變形及應力集中地面檢測分析、偷盜點檢測與判別、天然氣管道內腐蝕預測評估等多項特有技術[1-5]。本文通過國內某油田檢測中心五年來系統檢測統計，發現和驗證了管道發生腐蝕與穿孔的一些特殊規律，并提出了不同區塊的油氣管線防護措施。

1 管道檢測分析成效與作用

管道檢測是油氣管線安全的重要保障[6]，某油田檢測中心五年內對轄區的主要管線進行了多次檢測檢驗，占該油田集輸支干線與注水管線總量的47%，其中主要是開展腐蝕與防護狀況地面檢測評價。

在2015—2020 年期間，該機構檢出油氣輸送管道存在的各類安全隱患40 000多個，需要更換管道長度達700 km。檢出的各類安全隱患中，腐蝕層段破損點18 751處，包括800多處管線處于即將腐蝕或已輕微腐蝕，管體重度腐蝕段4 314 處；偷盜卡點或偷盜后維修補修點603處；占壓1 354處，占壓管段86.13 km；其他各類安全隱患19 506 處。各類安全隱患統計結果見圖1。

圖1 某機構在地面管網腐蝕損傷狀況檢測中發現各類安全隱患統計Fig.1 Statistics of various defects found by an organization in the detection of corrosion damage of the ground pipe network

管道檢測分析對摸清油田管道現狀，分析判別各類隱患缺陷，指導管道維護、更新、維修起到重要的指導作用。

（1）摸清管道狀況，為投資規劃與決策提供支持。哪條管道應該更換或維修，甚至一條管線的哪些區段應該更換或哪些部位應該維修等，均可以通過管道檢測評價來決定，使油氣生產單位的投資規劃更有針對性[7-9]。通過檢測分析，可以摸清管道狀況，明確風險等級，有利于從經濟、安全、生產等多方面，統籌考慮管道維護、維修、應急、日常管理等方面的投入。

（2）維護油田治安，為打擊盜竊分子提供有效手段。油氣田生產過程中盜油盜氣是油氣管線輸送中的首要安全問題，一旦發生泄漏事故將會造成無法挽救的災難性后果。油氣管線監測中如何找到隱藏的盜油盜氣節點及修補點是檢測工作的重點和難點。

（3）判明風險程度，為改線治理提供第一手資料。油氣輸運過程中普遍存在管道占壓、穿跨越區段。由于油田生產的特殊性，很難與居民的生活、工作場所徹底割裂開，管線被房屋建筑、道路或其他設施占壓現象十分嚴重。通過管道檢測中的占壓檢測可以明確占壓管段的安全情況，為油氣田的改線治理提供第一手資料[10-11]。

（4）及時發現問題，為應急搶險提供準確信息。針對油氣管道發生的泄漏事故，應急搶險能夠及時準確地完成事故管段搶修和處理工作，避免能源浪費，減少環境污染與工農糾紛（表1）。

表1 某油田近年來應急搶險事故檢測Tab.1 Inspection of emergency rescue accidents in an oilfield in recent years

（5）利用被檢管道信息系統，使管網動態受控。通過油氣管道檢測摸清了油田管道的具體狀況，糾正了大量檔案錯誤，并建立了被檢管道信息系統。該系統為油田地面管網的日常管理與維護、輔助巡線、泄漏事故預警與快速診斷、管線剩余壽命預測、管線風險點布設與管理、輔助新管網規劃等提供了有效的技術支持。

2 管道檢測問題分析與總結

通過大量的檢測分析，發現和驗證了油氣田管道發生腐蝕與穿孔的一些特殊規律，對用于油氣田的各種防腐技術與工藝及其在不同區塊環境下的適應性有了更為客觀的認識和了解，為今后管線投資規劃、設計工藝、技術選型等標準的修訂提供了堅實的實驗實測數據[12-14]。

2.1 管道更新的依據

2000 年后投產的管道需更換的比例較高，其原因主要是管道材質（防盜雙層管點偶腐蝕及縫隙腐蝕）、施工質量（焊縫缺陷、外防補口缺陷、埋深過淺）、金屬腐蝕特性、制造成型缺陷（小徑無縫鋼管預制成型偏差）、沖刷腐蝕引起的腐蝕穿孔（表2），而非隨管道服役時間而產生的自然腐蝕穿孔。因此，應以管道材質、施工質量、金屬腐蝕特性等作為管道更新的依據。

表2 某油田不同年代管道維修更換長度及比例對比Tab.2 Comparison of length and proportion of pipelines laid in different years in an oil field that need to be repaired and replaced

2.2 管道內防腐技術的選擇

注水管線與混輸管線維修更換比例明顯高于其他管線（表3）。分析其原因，注水管線由于運行壓力高、清水與污水混注導致管線腐蝕結垢非常嚴重，而混輸管線由于介質未經過嚴格處理，含有泥沙等雜質，在單井液直接匯入外輸線的管段會發生嚴重的管底沖刷腐蝕。另外，由于油、氣、水三相未分離，在兩相交界處（油水界面、油氣界面）也會發生嚴重腐蝕。

表3 某油田各類管道維修更換比例對比（2018—2019年）Tab.3 Comparison of the proportion of pipelines requiring maintenance and replacement of various types of pipelines in an oil field(2018—2019)

凈化油與天然氣管線因為介質腐蝕性弱，尤其是凈化油管線，高濃度的油性介質可以在管體內表面形成一層保護膜，降低腐蝕速率，但這兩類管線常常遭到打孔盜漏的人為破壞[15-16]。因此，要提高管道的使用壽命，必須從減緩、控制管道的腐蝕入手，做好盜油、盜氣點的定期檢測工作，從而降低管道的運行成本。由此可知，管道內防腐技術的選擇既要考慮輸送的介質，又要與環境相適應。

2.3 管道外防腐層失效原因分析

統計某油區管道發現，外防腐層破損點平均每千米達到7處，個別管線達到20處以上，老化剝離現象高達15%。

從失效因素統計圖（圖2）中可以看出，管道外防腐層材質選擇和管道施工因素是導致外防腐層失效的主要原因。另外，由其他因素造成的管道損壞后的不及時維修也是導致管道防腐層失效的重要原因。

圖2 某油區管道外防腐層失效原因統計Fig.2 Failure statistics of external anticorrosive coating of pipelines in an oil area

3 管線防護措施

3.1 技術措施

（1）建立健全的管道安全監測制度。科學的管道檢測制度是油氣輸運系統安全運行的重要保障和前提，目前已經普及油田數字化建設，但科學的管理制度還需要繼續深化。

（2）低壓污水管道要盡可能地選擇配套的非金屬材質，常壓混輸管道設計時應該考慮管道的內部涂層處理。

（3）大口徑管道按照管道設計使用標準選用螺紋鋼管，小口徑管道使用無縫鋼管時應遵守設計標準的成型偏差。

（4）要根據地區環境選擇合適的防腐材質。如多雨或地表水系多的地區不適合使用瀝青類防腐層，可以選擇黃夾克防腐；植被多的地區不適合使用瀝青、防腐膠帶類防腐層；井場發生盜油盜氣的區域不太適合使用黃夾克這類具有破損傳遞且不易修復的防腐層。

3.2 專項檢測

鑒于埋地管道隱患多、整體安全性差，且盜油盜氣嚴重，按照解決生產急需和打擊盜油盜氣、確保油區安全和原油穩產的原則，應每年安排一定的資金，針對重點輸油輸氣管道開展周期性的盜油盜氣點巡回普查，對事故頻發、可能會危及油田正常生產以及安全環保、擬更新或大修管道提前檢測評價等進行常年專項檢測。

4 結束語

隨著國家對安全環保要求的不斷加強和油田精細化管理要求的提升，油氣田輸送管線的生產運行已成為一項十分重要的安全管理工作。管道檢測不僅為油田規劃投資與決策提供數據和技術支撐，還在維護油田治安、提高應急搶險能力、防范環境污染等工作中發揮著十分重要的作用。通過統計油氣田管道失效類型和原因，提出根據管道材質、施工質量、金屬腐蝕特性、制造成型缺陷、沖刷腐蝕作為管道更新的依據，同時選擇與介質、環境相適應的防腐技術工藝，這些治理措施對維護油氣田輸送管線的安全運行具有普遍推廣意義。油氣田輸送管線安全工作是一項綜合性防護工程，隨著科研技術的進步和發展，腐蝕防護工藝技術的篩選評價研究、遙感技術和大數據分析手段都為油田管道技術水平提供了廣闊的提升空間。