石油天然氣長輸管道套管內充填技術分析

葉 勇

（大慶油田工程建設有限公司西南分公司，四川 德陽 618000）

0 引言

石油天然氣長輸管道的保護方法和保護模式一直以來都是一項難題，長期對設計人員造成困擾。據統計中國石油天然氣東北輸油管理局當中的長輸管道共穿越了約390條公路，總長度超過8千米，穿越鐵路約70處，總長度超過1.6千米，穿越河流約310條，總長度超過38千米。我國學者通過研究和分析否定了應用套管對石油天然氣長度管道的保護作用。通過對套管內填充技術進行優化和應用，能夠更好的促進行業的發展。通過這樣的方法能夠有效解決我國長輸管道損壞的問題，促進我國石油和天然氣的有效傳輸。

1 目前套管內充填技術存在的問題

我國普遍應用鋼筋混凝土對穿越公路和鐵路的石油天然氣長輸管道進行保護。根據我國相關設計規定，如果存在長輸管道穿越鐵路和公路的情況，套管內徑必須要大于主管外徑超過30cm[1]。而且在實際應用過程中應用，如果采用人工頂管的施工方法，套管的內直徑必須超過1m。而且這項規定要求主管與套管之間必須留有充足的間隙。根據相關規定如果頂進套管穿鐵路和公路應該合理采用填充套管的方法，可以將泥漿和砂作為主要的填充材料，而且在實際應用過程中不需要對兩側進行封堵，避免使主管受到腐蝕。

2 套管內充填技術

當前混凝土套管處理的方法主要包括以下幾方面內容：第一，應用瀝青麻絲和紅磚對套管進行封堵，這種方法更適合應用于對防水性要求較高的位置；第二，在對套管進行封堵以后注入水泥砂漿，這種方法更適合應用于一些上方壓力較大的部位。第一種方法，在2013年之前應用瀝青麻絲進行封堵來增加排氣管的設計普遍存在，這種方法在實際應用過程中存在封堵不嚴的情況，同時還需要在適當的位置安裝大門和鐵絲網圍欄，避免排氣管遭到破壞；第二種方法，頂進套管在穿越鐵路和公路以后需要采用填充套管的方法，盡可能的應用砂漿材料作為填充物，而且應用過程中不需要設置檢漏管[2]。工程施工之前需要提前做好砂漿配比試驗，并選擇合適的用料和配比，應用硬塑管或者膠管進行注漿工作，注漿之前先對套管的兩段進行封堵，并在套管的頂部放置注漿管開始實施注漿工作。泥漿攪拌均勻以后，應用注漿泵將其打入到膠管內部，并使其進入到管中位置，開始實施注漿工作，在漿液溢出灌漿口時及時停止操作，砂漿凝固以后對填充度進行檢查，如果填充度超過85%，則注漿工作完成，如果低于85%，則需要二次注漿，直到達到標準。

3 新型復合泥漿填充技術

在我國普遍應用的都是鋼筋混凝土套管，體積和質量都較大。我國逐漸提出了新型復合泥漿填充技術。新型復合填充的主要材料包括粉煤灰、水泥和膨潤土，通過一定的賠償能夠實現以下幾方面性能。

第一，流動性。大部分的公路鐵路穿越套管都必須是水平的，通過對套管進行有效填充來實現石油天然氣長輸管道的穩定運行。頂管的長度通常在150m以內，在管道實際填充過程中，需要保證填充物的流動性，應用瑪氏漏斗對流動性進行測量，流動時間要在120s以內才能夠符合要求。因此，想要提高復合泥漿的流動性可以適當在其中添加膨潤土，使復合泥漿符合填充要求；第二，導電性。膨潤土的本身結構為層狀結構，而蒙脫石是膨潤土當中的主要物質。膨潤土具有穩定性強、保水性良好而且電阻低的特點。在填充材料當中加入膨潤土主要以價格較為便宜的鈣基膨潤土為主，并對填充材料進行有效調配，在填充物凝結以后土壤的電阻率在100～200Ω·cm之間；第三，體積收縮率。析水率能夠直接體現出體積收縮率的情況，而且能夠充分反映出漿液的穩定情況。為了能夠保證泥漿的流動性，應該加入大量的水，需要遠超用量。用水量通常要達到水泥重量的一半，才能夠有效保障泥漿的流動性。泥漿在凝固以后能夠析出多余的水分，這部分水屬于高礦化度自由水，能夠直接滲入到地層當中，會對土壤和環境造成污染。因此可以適當應用處理劑來減少泥漿失水的情況。將膨潤土添加到泥漿當中能夠提高泥漿的分散性，較小漿液的析水率，也能夠盡可能的減少對土壤的污染[3]。原本水泥漿的析水率在15%左右，應用膨潤土以后可以將水泥漿的析水率降低到5%以內；第四，強度。雖然強度較高的填充介質能夠有效提高填充質量，但是填充介質的強度也不宜過高。在實際填充過程中復合泥漿的抗壓強度不能超過0.5MPa。

4 結語

總體而言，目前在石油天然氣長輸管道穿越公路和鐵路過程中注漿已經開始廣泛應用填充技術。在填充過程中需要保障主管和套管之間的距離。但是在實際填充過程中存在諸多問題。本文針對這些內容進行分析和研究，并提出了一些有效的解決對策，保障了石油天然氣長輸管道的有效運行。