海底管道內檢測作業安全技術

王 猛 盧 進 趙可天 趙世亮 駱秀媛

（中海油（天津）管道工程技術有限公司，天津 300452）

0.引言

海洋石油由于其產業特性生產與運行大多都以管道為主要輸送方式。采油平臺、FPSO、陸地煉化、下游電廠、化工提煉廠之間就形成了一個巨大的輸送管網。而在這個大的管網背后必須有一個強大的維護管理團隊作為支撐海底管網的安全有序運行。目前，大多數企業都在建立海底管道完整性管理系統，做到海底管道的整個生命周期從設計、制作、安裝到投入使用都可以進行有效追溯。在整套完整性管理系統中清管與內檢測是其中的重要環節。內檢測作業現場實施為后續的海底管道完整性管理奠定堅實的基礎。內檢測作業相較于清管作業現場風險也要大得多，所以要對影響內檢測作業的各個環節加強控制才能得以安全順利實施。對于內檢測實施涉及到的幾個重要環節，海洋石油采油平臺自身的工藝流程，收發球流程、收發球筒附件各部位的相關尺寸，收發球筒到立管、立管到膨脹彎、膨脹彎到主管線、管道的類型、管道長度、管道直徑、管道壁厚、管道容積、管道壓力、管道溫度、輸送介質等都有嚴格條件以及規范要求，在每個環節出現紕漏就會造成內檢測的失敗，發生物體打擊、起重傷害、中毒窒息、硫化亞鐵自燃、高處墜落、人員落水等事故的發生。因此，有必要對管道內檢測的各個環節的危險有害因素進行辨識以及針對辨識出的風險進行管理、技術等手段的必要控制是非常重要的。

1.管道內檢測作業及分類

1.1 管道內檢測的定義

管道檢驗是對管道的診斷，發現識別管道缺陷部位，安全可靠評價是對問題部位進行承載能力評價與分析。為了確保管道功能的完整性，對存在重大缺陷且無法通過可靠性評價的部位開展修復補強工作，從而最大程度地防治管道發生失效而導致安全事故，確保管道安全運行。

1.2 管道內檢測的分類

傳統無損檢測技術。傳統無損檢測技術分為RT（射線）檢測技術、UT（超聲）檢測技術、MT（磁粉）檢測技術、滲透檢測技術、渦流檢測技術和聲發射檢測技術。

油氣管道內檢測技術目前常用的主要方法有漏磁檢測法、超聲波檢測法、渦流檢測法、攝影檢測法、激光檢測法等。

1.3 管道根據輸送介質分類

依據輸送介質可分為原油管道、天然氣管道、成品油管道、生產水管道、蒸氣和壓縮空氣管道。

2.管道設施的組成

管道傳輸是由平臺主流程通過發球筒、立管、膨脹彎、主管道、收球筒實現介質的傳輸。收發球筒由減壓閥、安全閥、單向閥、排空閥、壓力表等附件組成。

2.1 管道對內檢測的風險

（1）管道受第三方破壞或自然地質災害導致幾何變化造成內檢測器具在通過變形處時造成卡堵影響管道的安全運行。

（2）管道上的彎頭曲率半徑不足或連續背靠背彎頭直管連接段達不到內檢測器通過的要求進而造成檢測器不能順利通過或在彎頭處造成卡堵。

（3）管道上存在無格柵三通會造成介質在三通處流失分往另一端支路，不能按預定軌跡進行檢測導致內檢測器滯留在三通處。

（4）管道長時間沒有進行檢測評估，使用年限過長導致內部介質雜質沉積過多造成內檢測設備過度機械磨損或在管道內形成旁通等。

2.2 收發球筒參數對內檢測影響

在進行收發球時對收發球筒參數進行確認，確保收內檢測器對收發球筒相匹配。收發球筒D段尺寸對于收發球作業要求影響很大，在收球時如果存在D段尺寸不足就會造成檢測器停留在閥門處不能關閉閥門造成檢測器無法到達預定位置或者關閉閥門時造成閥門和檢測器設備的損壞。發球時D段過長檢測器不能到達預定發球位置形成有效密封給裝球造成困難或造成發球失敗。發球器各部分尺寸在調研時要認真仔細，每個環節出現紕漏都會在內檢測實施階段，造成發球失敗或設備設施以及人員的傷害。如圖1所示。

圖1 12寸收發球器對應參數

2.3 管道設施其他附件對內檢測的風險

發球筒是由球閥、截止閥、壓力表、快開盲板、過球指示器等安全附件組成。

（1）收發球倒流程時閥門關閉不嚴或損壞都會影響收發球的過程，嚴重時還會造成人員傷害、設備損壞等。

（2）壓力表損壞或者大小量程壓力表讀數誤差造成誤導，導致收發球筒內有殘余的壓力，影響現場收發球作業，嚴重時還會造成人身傷害。

（3）快開盲板連接部件及密封部件密封不嚴，導致可燃氣體、液體的泄漏造成壓力意外釋放，造成火災、爆炸、人員傷害事故的發生。

（4）過球指示器沒有動作或過早動作，造成發球或收球失敗。

3.內檢測實施中的風險性控制

3.1 操作檢測設備主要風險有害因素

（1）收發檢測器作業時，作業前對球筒上的閥門、壓力表、過球指示器等安全附件的情況進行確認，明確閥門操作流程執行順序。保證在倒流程時閥門操作不當，會導致收發球失敗或卡堵的現象，謹防對平臺設備設施、內檢測器具以及作業人員造成嚴重傷害。

（2）同時應對收發球作業時使用的工裝進行計算、測量，如裝載檢測器的托盤、收發球桿、捕獲器等，是否與球筒相匹配，避免在作業時因收發球工裝不匹配造成檢測器未發出、流程憋停、關斷或清管球進入下游流程等事故。因此必須對工裝進行嚴格計算檢查。

（3）在使用捕獲器時，需對盲板至過流三通距離進行測量，收球筒大筒內徑進行測量，選用捕獲器時長度應大于盲板至過流三通的距離，外徑應小于收球筒大筒內徑2cm～3cm。

（4）選用托盤進行搭載檢測器時，應嚴格計算托盤前緣與設備受力情況，托盤長度必須大于檢測設備的長度，保證有效承載。

（5）使用收發球桿進行裝球或收球作業時，應嚴格測量設備與盲板之間的距離，發球時在保證設備動力節起到有效密封時再進行撤桿關蓋操作。收球時如液量較低時，設備通過變徑后即失去動力，應選用具備吊點及鼻環的球桿工具進行取球作業，切勿盲目操作對設備設施造成損壞或是造成未能成功發球、取球事件。

3.2 開關收發球筒時的危險有害因素

收發球大多使用快開盲板方式，由于快開盲板多采用膠圈與卡簧等形式密封且受到現場操作人員技能水平影響極易發生快開盲板處漏氣、錯誤打開方式等，造成因高壓導致管道破裂造成人員傷害和設備損傷，現場油氣泄漏造成安全事故和環境污染。因此必須嚴格遵守以下措施，避免人員的傷害：

（1）對收發球筒進行檢查，保證快開盲板可用。

（2）檢查快開盲板的密封圈，必要時需更換。

（3）在作業前對盲板進行試壓作業，確保盲板無跑冒滴漏現象之后再進行切換流程作業。

（4）閥門的開關需安排專人操作，其他人員嚴禁隨意操作閥門開關。

（5）開、關快開盲板，應按照快開盲板的操作規程進行操作。

（6）任何人在收發球過程中嚴禁處于收、發球筒快開盲板正面和外側面。

3.3 收發球流程操作不當的危險有害因素

在完成裝球之后準備發球時，需明確閥門操作順序，錯誤操作閥門輕則導致球未發出需再次進行裝球作業，重則導致流程關斷，所以現場作業時必須統一指揮，明確閥門開關順序。

在發球作業時，應當先開啟V4、V3閥門，對球筒進行緩慢建立壓力，同時對盲板進行驗漏，如盲板發生泄漏立即停止作業。隨后開啟V2導通旁通流程，待壓力穩定之后關閉V1閥門，流程僅保留一條通路，觀察過球指示器與壓力表讀數變化，如過球指示器明顯動作待壓力表讀數穩定之后即可恢復為正常流程，并進行開蓋確認球完整發出。如圖2所示。

圖2 為發球閥門操作順序

在球到達收球端時，收球端過球指示器及壓力表讀數會有明顯變化，在過球指示器動作之后待壓力表讀數穩定即可開始將收球流程旁通進行取球作業。先打開V1閥門，將主流程通路建立起來，隨后關閉V2、V3閥門，開啟V6、V7、V9、V8閥門，V8及V7開啟使用方式以下流工藝流程為準，如閉排承載較強即可壓力完全泄放至閉排罐中后開啟對空保證壓力平衡即可，如閉排承載有限，需開閉排混合泄壓之后開啟對空保證壓力平衡，完成以上操作即可進行取球作業如圖3所示。

圖3 圖為收球旁通流程

4.有毒有害因素對內檢測的風險影響

管道內介質為天然氣、原油、水、油水混合物、油氣混合物、固體易燃易爆等物質。

由于介質的特性具有易燃易爆、易蒸發和易聚焦靜電特點，當氣體與空氣混合到一定的比例范圍之內時，即形成可爆炸性氣體，造成極大的破壞。同時伴生氣中還有一定的毒性，如果大量泄漏或不合理排放將會造成中毒事件。

4.1 易燃氣體防火、防爆、防靜電措施

（1）采用惰性氣體置換。在混合氣體中加入惰性氣體（如氮氣、二氧化碳、水蒸氣、氬、氦等）隨著惰性氣體含量的增加，爆炸極限范圍縮小。當惰性氣體增加到一定的某一數值時爆炸上下線趨于一致，使混合氣體不發生爆炸。

（2）置換工程中混合氣體應排至放空系統放空。

（3）放空隔離區不允許有煙火和靜電火花產生。

（4）置換管道應配備氣體檢測設備，當置換管道放空口氣體氧含量不大于2%時即認為放空合格。

（5）作業前負責人要對全體作業人員進行安全教育，檢查各種工具、防護用具和其他設施是否安全可靠，按規定穿戴好防靜電勞動防護用品。對設備設施操作前要進行靜電釋放，檢查設備接地連接情況。

（6）FeS在干燥的狀態下遇空氣就會自燃。在含FeS的管道中，收發球作業可選擇水置換球筒，將設備與清出雜質在打開收球筒時和取球作業的瞬間，FeS不會自燃。為避免清除物或清管器具上附著的FeS自燃。

4.2 硫化氫預防措施

4.2.1 硫化氫的綜合信息

硫化氫可能存在于天然氣或與原油相結合的形式存在于原油里。硫化氫氣體是一種酸性氣體，在低濃度狀態下，有一股特殊的臭雞蛋味道。在濃度達到100ppm 以上時，人的嗅覺很快就會被麻痹而失效（見硫化氫物理數據）。硫化氫比空氣要重，蒸汽密度是空氣的1.189倍。硫化氫是極易燃的氣體，它的爆炸范圍是4.3%～46%（與空氣的體積比）。

4.2.2 硫化氫的防護與控制措施

（1）盡可能從上風方向接近可能有硫化氫出現的工作場所。

（2）硫化氫溶于水以及潮濕黏性的隔膜上，因此，所有防硫化氫的呼吸保護設備應配備能罩住整個面部的面罩。

（3）在可能存在硫化氫的環境里工作的人員必須佩戴氣體探測器。

（4）在有可能接觸到硫化氫的作業開始之前，應識別、評價因硫化氫出現而形成的風險，并制訂有效的控制措施。

（5）對可能接觸到硫化氫作業的人員應了解和掌握呼吸保護器和防毒面具等防護用具的性能和使用方法、硫化氫監測儀器的性能及使用方法、人員中毒后的急救知識和技能等。

5.結語

海底管道內檢測對于海底管道完整性管理事關重要。對海底管道內檢測危險有害因素進行辨識與分析，并制訂與之相適應的預防措施是非常重要的。在進行海底管道內檢測前要認真調研設備設施的技術性能參數，現場勘查海底管道所處的環境。采用一管一冊制訂完善的管道檢測施工方案；加強作業過程中的設備、設施、人員環境等因素的有效辨識，做好安全風險預防措施，在充分辨識的基礎上進行技術革新使海底管道內檢測風險降到最低。通過對員工的培訓使員工充分了解海底管道內檢測作業中的風險以及防控措施，提高員工的專業技能，確保內檢測作業在可控范圍內得到有效實施。