建設期管道完整性管理探索與現場實踐

蘭乘露

大慶油田有限責任公司第一采油廠監督管理中心

大慶油田第一采油廠開發60 多年來，共建設各類管道34 590 條，總長度達18 963 km，大量管道或埋于地下、或架空過路、或橫穿泡渠，建設范圍輻射繁華鬧市區及交通要道等高后果地區，管道失效帶來的安全環保風險和管理難度逐年加大，如果出現管道失效會造成嚴重的社會影響和經濟損失。近3 年來，第一采油廠管道平均失效率為每年0.254 次/km，失效原因主要為金屬管道外腐蝕與內腐蝕，其中，外腐蝕占比近70%，是管道失效的主要原因。導致外腐蝕發生的主要原因是建設期管道防腐保溫層預制和施工質量不合格，陰極保護系統保護率不達標[1-2]。開展建設期管道完整性管理，可以從工程施工階段有效降低管道運行風險，延長使用壽命，提高管理水平，為運行期管道完整性管理工作的展開提供充分的依據[3]。因此，為了確保管道安全運行，必須要探索開展建設期管道完整性管理工作，從而為管道全生命周期運行筑牢基礎。

1 試點區域

試點工程選擇在南一區西西塊產能建設開展，該區塊工程分為注聚和注水兩部分，注聚工程為薩中開發區南一區西西塊葡Ⅰ5—葡Ⅱ10 二類油層聚驅產能建設；注水工程為薩中開發區南一區西西塊水驅層系井網優化調整、高臺子加密及高效井產能建設。站外管道總建設量為535.61 km，其中注聚工程建設總量為330.625 km，注水工程建設總量為204.985 km。

南一區西西塊產能建設工程是油田公司壓艙石工程的重點項目，同時也是第一采油廠2022 年最大的產能建設工程，管道總建設量占全年管道工程量的80%。該工程管網密度大，達到103.02 km/km2。在南一區西西塊產能建設工程開展建設期管道完整性試點工作，總結經驗與不足，可以更好地指導第一采油廠乃至油田公司今后其他管道類工程建設期管道完整性管理工作。

2 試點實施情況

南一區西西塊產能建設工程依據《中國石油天然氣股份有限公司油田管道完整性管理手冊》《大慶油田有限責任公司生產管道完整性管理辦法》《采油一廠管道完整性管理辦法》等系列標準文件及管理辦法，分別在產品預制、出廠、入場、施工、驗收等階段開展建設期管道完整性試點工作。

2.1 施工階段完整性管理

（1）開展管材質量的驗收檢測和抽檢工作，形成管材質量驗收和抽檢數據記錄。

（2）開展管道預制過程的驗收檢測和抽檢工作，形成管材預制過程質量的驗收檢測和抽檢數據記錄。

（3）開展管道焊接與補口質量的驗收檢測和抽檢，形成管道焊接和補口質量驗收檢測和抽檢數據記錄。

2.2 驗收階段完整性管理

管道在驗收前，針對所有站外管道開展基線檢測和評價，對于基線檢測中發現的缺陷，及時修復[4]。基線檢測內容包括：

（1）管道中心線測量。包括所有站外管道坐標、高程測量。

（2）管道外防腐層檢測。包括所有站外金屬管道、破損點檢測、外防腐層整體狀況（絕緣電阻率）、埋深檢測。

（3）陰保有效性檢測。對施加強制電流陰極保護的管道測試通點電位和斷電位；對采用犧牲陽極保護管道測試開路電位和通電電位[5]。

此外，還應進行管道建設各階段的數據收集，依據完整性管理的數據要求，對同一屬性的數據項進行校驗和整合[6]。

2.3 工作量

按照建設期管道完整性管理程序，開展建設期完整性管理工作。具體工作量見表1。

表1 建設期完整性管理工作量Tab.1 Workload of integrity management during the construction period

3 試點具體工作

3.1 母材質量的驗收檢測和抽檢

母材質量分別由油田公司物資部門、預制企業進行驗收檢測，建設單位進行抽檢。

（1）油田公司物資部門應進行母材質量的驗收檢測，參照GB/T 8163—2018 標準要求，檢測內容及抽樣規則見表2。

表2 母材質量檢測參數及抽樣規則Tab.2 Quality testing parameters and sampling rules for base materials

（2）預制企業在母材到場后，應對母材逐根進行尺寸和外形、內外表面質量的驗收檢測。

（3）建設單位應擇機對母材質量進行監督抽檢，測試指標見表3 所列參數，抽樣規則為母材總批次的2%。

表3 母材質量監督抽檢參數及抽樣規則Tab.3 Sampling parameters and rules for quality supervision and inspection of base materials

3.2 預制過程的質量監控

預制企業在管材預制過程中按標準進行防腐用原材料、除銹質量、涂覆過程、成品管檢驗等質量監控，確保防腐管道預制產品質量滿足標準要求。當檢測結果中存在不符合工作時，應立即停止作業，并加倍抽樣。如果加倍抽樣仍然存在不符合工作時，判定該批次產品或作業嚴重不符合工作，應立即整改，整改可重新涂覆處理[7]。

管道預制過程質量檢測方法可參照GB/T 23257—2017、SY/T 0442—2018、GB/T 50538—2020，內容及抽樣規則見表4。

表4 預制產品質量自檢參數及抽樣規則Tab.4 Quality self-inspection parameters and sampling rules for prefabricated products

成品管出廠檢驗按照表5 要求的技術參數開展管道防腐（保溫）層質量自檢。

表5 管道防腐（保溫）層質量的自檢參數Tab.5 Self-inspection parameters for the quality of pipeline anti-corrosion (insulation)layer

3.3 施工材料質量驗收檢驗

（1）施工焊接原材料、補口補傷原材料檢驗，按照管道類型，分別參照GB/T 23257—2017、GB/T 50538—2020 標準中的相應要求進行抽檢，抽樣規則為每批抽檢1 組。陰極保護工程用原材料，按照陰極保護類型，參照GB/T 21448 標準中相應要求進行抽檢，抽樣規則為每批抽檢1 組。

（2）建設單位應對成品管防腐（保溫層）質量抽檢根據管道類型（表6）所列參數進行檢驗，檢驗可按管道總批次的40%進行抽檢。

表6 管道防腐層質量抽檢參數Tab.6 Sampling parameters for quality inspection of pipeline anti-corrosion layer

3.4 管道施工質量監控

3.4.1 施工單位監測

施工單位在管道施工過程中，按標準SY/T 4204—2019《石油天然氣建設工程施工質量驗收規范油氣田集輸管道工程》、SY/T 4122—2020《油田注水工程施工技術規范》進行焊接質量及補口質量的驗收檢測和抽檢。

焊接質量：施工單位在焊接實施前，進行焊接工藝評定試驗，以確保焊接過程符合標準要求。每道焊縫完成后均進行焊縫外觀質量檢驗，焊縫外觀應檢查焊縫表面、焊縫寬度、咬邊深度等。在外觀質量檢驗合格后按SY/T 4204—2019《石油天然氣建設工程施工質量驗收規范油氣田集輸管道工程》、SY/T 4122—2020《油田注水工程施工技術規范》相關要求進行焊縫無損檢測。

補口補傷質量：施工單位在補口補傷實施前，進行補口補傷工藝評定試驗，以確保補口補傷過程符合標準要求。在管道補口補傷過程中，施工單位組織對所有防腐層補口補傷后進行表面質量、電火花檢漏。每條管道進行補口補傷剝離強度測試，抽樣規則為補口數的1‰。

管道防腐層破損點檢測：施工單位在管道竣工驗收時，應對所施工的管道進行全線防腐層破損點檢測，檢測可參照基線檢測中的防腐層破損點檢測要求進行。

3.4.2 建設單位抽檢

焊接質量抽檢：建設單位應組織焊接質量抽檢，焊接質量抽檢參數為焊縫外觀檢測和無損檢測，抽樣規則為焊口數量的1‰。

補口補傷質量抽檢：建設單位應組織補口補傷質量抽檢，補口質量抽檢參數為表面質量檢查，抽樣規則為焊口數量的1‰。

防腐層破損點抽檢：建設單位在管道竣工驗收時，應組織管道防腐層破損點抽檢，檢測可參照基線檢測中的防腐層破損點檢測要求進行。抽樣規則為管道總條數的5%。

3.5 管道基線檢測

管道基線檢測由具有資質的第三方檢測機構組織開展檢測。

3.5.1 管道中心線測量

方法要求：在管道正上方按照按GB 50026—2007《工程測量規范》和GB/T 18314—2009《全球定位系統（GPS）測量規范》，采用載波相位差分測量技術方法，使用GPS-RTK 在固定解狀態下進行管道中心線測量，管道中心線測量采集精度不低于亞米級；采用CGCS 2000 國家大地坐標系和1985國家高程基準；優先采用管道所在省份的CORS 網信號實施測量，無CORS 信號地區可布設控制網，測量控制點的設置應符合GB 50026—2020 的要求[8]。

檢測時機：管道中心線采集在管道下溝后、回填前進行。

測量儀器要求：經計量檢定合格，并在計量檢定有效期內。測量儀器在投入使用前應進行穩定性校驗和精度校驗，將檢驗結果進行備案，經校驗不合格的儀器不得使用。穩定性校驗采用相同的工作參數對同一位置的地下管線進行不少于2 次的重復探查，重復探查的定位及定深結果相對誤差不大于5%。精度校驗管線點探查的水平位置偏差不大于50 mm，高程偏差不大于75 mm。

測量實施要求：管道附屬設施數據采集包括標志樁、測試樁、警示牌、套管、第三方交叉管道、水工保護、穿跨越、閥室、陰極保護設施等信息。對于定向鉆、隧道、河流或峽谷跨越無法測量的部分，應對設施的起點、終點進行測量，同時結合原始設計圖紙由內業完成中心線成果。測量過程中，遇到慢彎、變坡應加密測量。

3.5.2 外腐蝕檢測技術要求

方法要求：按照鋼制管道及儲罐評價標準SY/T 0087.1—2006《埋地鋼質管道外腐蝕直接評價》，采用交流電流衰減法與皮爾遜法相結合的方式，對管道的外防腐（保溫）層整體絕緣性能、缺陷點和管道埋深進行檢測，具體實施詳見作業文件KT/OIM/ZY 0507《油田管道外防腐層檢測作業規程》。管道外腐蝕檢測應由具有相關資質的檢測單位進行[9]，檢測時機在新建管道外腐蝕檢測管道回填土自然沉降密實后進行，宜在管道回填后3 個月到1 年內完成。

外防腐保溫層破損點檢測技術要求：當土壤凍結厚度大于30 cm 時，不宜進行外防腐保溫層破損點檢測。外防腐保溫層破損點可采用人體電容法檢測，參照Q/SY DQ1229—2021《油田埋地鋼質管道腐蝕與防護檢測方法》執行。未施加陰極保護的管道，應在破損點檢測修復后再進行1 次破損點檢測，第2 次檢測結果為后期運行的數據。

外防腐層絕緣電阻率檢測技術要求：外防腐層絕緣電阻率可采用交流電流衰減法檢測，測量參照GB/T 19285—2014《埋地鋼質管道腐蝕防護工程檢驗》執行。測試采樣點間距不超過30 m，且單根管線測量點數量不少于5 個。

管道埋深測量技術要求：埋地金屬管道埋深可使用管道電流測繪儀進行測量，可與外防腐層絕緣電阻率檢測同步進行。管道埋深檢測時，管道電流測繪儀接收機機身平面必須與管道走向垂直，底刃垂直接近地面，保持靜止不動2～3 s 后進行埋深數據讀取。測試管道埋深處，必須同時記錄坐標及高程。

3.5.3 管道陰保有效性測試

針對有陰極保護的管道，開展自然電位、通/斷電電位的測量。

自然電位測試技術要求：管道自然電位測量方法要求參照GB/T 21246—2020《埋地鋼質管道陰極保護參數測量方法》執行。管道自然電位測試應在未施加陰極保護、沒有受到電干擾影響、不存在異種金屬連接或已施加陰極保護完全斷電24 h 以上的管道上進行。同一管道自然電位測試點數不應少于1 個，且相鄰兩測試點間距不超過1 km[10]。

通/斷電電位測試要求：通/斷電電位測試參照GB/T 21246—2020《埋地鋼質管道陰極保護參數測量方法》執行。通/斷電位測試前應確認陰極保護運行正常，管道已充分極化。通/斷電測試應至少在管線起點、終點以及管線中間位置進行測量，且相鄰兩測試點間距不超過1 km。犧牲陽極開路電位測試前應斷開犧牲陽極與管道的連接。

4 應用效果

為了確保試點工作順利開展，制訂了《第一采油廠南一區西西塊產能建設工程管道完整性管理實施方案》。成立以主管廠長為組長，施工、監理、檢測、廠家等單位全員共同參與的管道完整性管理組織機構，明確各單位各部門職責，分別從產品預制、出廠、入場、施工、驗收等階段開展產品質量控制、施工質量驗收等工作，形成領導有力、層次清晰、齊抓共管的工作局面，為管道完整性管理工作提供堅強保障。

4.1 預制階段產品質量控制

先后四次組織監理、施工單位深入油氣管道和預制產品生產廠家深入管道預制企業監督檢查，對產品生產過程關鍵質量控制點和以往容易發生的質量問題進行技術交流和質量預警，加強廠家生產過程質量控制意識，從源頭上提高產品質量。

4.2 產品入場質量抽檢

在每一批次管線、補口材料入場后，組織監理、施工單位進行材料入場驗收，驗收合格后委托檢測單位進行檢測，檢測合格后方可投入使用；對關鍵質量指標委托第三方檢測單位進行抽檢，共抽檢熔結環氧粉末內防腐層14 組、聚乙烯外防腐層9組、聚氨酯泡沫防腐保溫層21 組，合格率達到100%；對進場管線開展“二接一焊”無損抽檢及防腐層質量驗收，清退不合格管道106.9 km，把控進場產品質量。

4.3 施工過程質量驗收

施工單位嚴格執行“三檢制”和工序交接檢查驗收制度。監理單位通過旁站、平檢、巡檢等方式實時跟蹤施工過程質量管理，做到不合格堅決不驗收不放行，建立健全基線檢測運行機制，確保基線檢測數據齊全準確，建設單位嚴格質量管控，多次開展焊接及無損檢測、補口補傷等專項檢查活動，共計無損檢測抽檢162 道，合格143 道，合格率達到88%；電火花抽檢233 處，合格225 處，合格率達到96.6%；剝離強度試驗抽檢102 處，合格96處，合格率達到94.1%，發現的質量問題全部及時整改，規范了參建各方質量行為，確保工程質量全面受控，建設期管道完整性管理全部達到標準規范的要求。

4.4 管理效果

通過在南一區西西塊產能建設工程開展建設期管道完整性管理試點工作的過程中，制定了建設期管道完整管理機制，明確了各方管理職責及義務，提升了質量管理意識，建立了管道動、靜態信息資料，資料完整率和準確率達到95.0%，實現了管道資料更新及時率達到100%、檢測計劃的完成率達到90%的管理目標，工程實體質量有了明顯提高，取得了良好的管理效果。

5 結束語

經過一年來的建設期管道完整性試點工作，通過從制定活動方案、成立組織機構，到產品預制、出廠、入場、施工、驗收等階段進行質量控制，工程質量全面受控，有效延長了管道使用壽命。建設期管道完整性管理可以從本質上保證管道的安全運行，確保管道的安全性和有效性，建議在今后涉及管道類工程建設時，相關建設單位或業主能夠充分認識到建設期管道完整性管理的重要性，在開工前制定管道完整性管理制度，配齊相關經費，加強建設過程中產品質量和施工質量的嚴格管控，為管道安全運行筑牢基礎。