任曉輝

(中國石化勝利油田安全環(huán)保質量督查中心，山東東營 257000)

隨著油田生產(chǎn)管網(wǎng)的老化，管線穿孔頻繁，形成了許多潛在的安全隱患，其中高壓注水管線穿孔危害最具代表性，帶來的后果也最嚴重。因此，必須強化注水管網(wǎng)的安全監(jiān)管，采取有針對性的防控措施，有效降低注水管網(wǎng)風險。

1 注水管網(wǎng)危險性分析

1.1 本體危險性分析

a) 高壓。目前，油田注水管網(wǎng)泵壓平均在10 MPa以上，部分泵壓高達30 MPa以上。在高壓的環(huán)境下輸送介質，容易發(fā)生管線穿孔、甚至爆裂的事件，尤其在管線焊口處、附件(壓力表、放壓閥)接頭處等應力相對脆弱的部位[1]。

b) 高溫。由于地層開發(fā)需要，油田注水的溫度一般都在70 ℃以上，一旦發(fā)生泄漏，員工存在被突然噴出的高溫熱水燙傷的風險。

c) 腐蝕性。地層水礦化度高，在輸送過程中加劇了對金屬管壁的腐蝕，容易發(fā)生穿孔事故。造成油田注水井管線發(fā)生腐蝕的因素很多，主要包括油田注水中高礦化度的雜質離子引起的電化學腐蝕、溶解氧引起的氧腐蝕、二氧化碳引起的酸性腐蝕和硫酸鹽還原菌(SRB)引起的硫化氫腐蝕[2]。

1.2 危險部位分析

就注水管線實際運行來說，管線的不同部位發(fā)生穿孔的概率不同，易發(fā)生穿孔的部位主要集中在：①管線焊口處，由于焊接質量問題造成穿孔；②管線彎頭處，由于流體變向沖刷造成穿孔；③管線底部，由于攜帶少量細砂的磨損、沖刷，造成底部穿孔；④管線附件(絲扣頭、壓力表、閘門等)穿孔、斷裂、手輪飛出等；⑤使用時限長的管線，由于長時間沖刷，腐蝕，導致本體壁薄發(fā)生穿孔。

1.3 管理難點分析

a) 使用時限長，老化嚴重。以某采油廠為例，全廠注水支干線222條，長198.6 km，使用年限小于5年的52.1 km，占總長度的26.2%；5～10年的70.1 km，占總長度的35.3%；大于10年的76.4 km，占總長度的38.5%。單井注水管線總長456.3 km，使用年限小于5年的198.8 km，占總長度的43.6%；5～10年的132.5 km，占總長度的29%；大于10年的125 km占總長度的27.4%。

b) 先進監(jiān)測技術應用程度低，預判困難。注水管網(wǎng)發(fā)生泄漏、爆裂難以預測，對周圍操作的人員帶來潛在危險。但目前先進的監(jiān)測技術在注水管網(wǎng)的安全管理方面應用程度低，大多通過觀察壓力、外觀檢查來發(fā)現(xiàn)存在的隱患，管理難度較大。

2 風險防控措施

2.1 安裝過程安全管理及防控

a) 設計階段風險防控措施:①注水管網(wǎng)重大施工項目由有設計資質的設計部門按規(guī)范出設計圖紙；②設計選擇合適的路線：居民區(qū)、道路、水系等敏感區(qū)域應采取有針對性長遠性的保護措施，確保未來施工及運行的長效性和可行性，如管廊帶、高等級防腐措施、高規(guī)格管道、備用管線、套管保護、設立警示標志等設計；③根據(jù)輸送介質的流速、壓力、溫度和性質確定材質的壓力等級、防腐方式等,居民區(qū)、人行道、綠化帶等敏感區(qū)域的注水管網(wǎng)，以及注水站、配水間內(nèi)取樣閥、放空閥、壓力表接頭等薄弱環(huán)節(jié)，設計時提高壓力等級；④涉及地面工程的相關部門(單位)對設計圖紙進行會審，一致通過后再轉入實施階段，否則重新設計。

b) 開工建設階段風險防控措施:①施工隊伍具有相應施工資質，必須具有適應壓力管道安裝需要的質量體系，具有所申請范圍內(nèi)壓力管道的安裝業(yè)績和安裝能力；②鋼管、管件、閥門按設計規(guī)定的型號、規(guī)格及技術參數(shù)定貨；③材料到貨時要按供貨合同及出廠質量證明書進行驗收。設備、材料入場，向監(jiān)理部門報驗，報驗合格后方可使用；④業(yè)務部門牽頭組織基建工程、安全、監(jiān)理等相關部門進行開工驗收，資質、現(xiàn)場條件不符合有關要求不予開工。

c) 竣工驗收階段風險防控措施:①管道投產(chǎn)前進行清掃及強度和嚴密性實驗；②業(yè)務部門牽頭組織基建工程、安全、監(jiān)理等相關部門進行竣工驗收。

2.2 使用過程安全管理及防控

a) 教育培訓。形成安全培訓教育制度，定期組織員工集中學習相關規(guī)章制度和操作規(guī)程，日常利用班前會、安全提示等形式對存在的注水管網(wǎng)風險進行識別和分析[3]。

b) 巡回檢查。密切關注配水間水表讀數(shù)及干線壓力，如發(fā)現(xiàn)異常，立刻查找原因。加強對隱患管線的巡回檢查頻次，盡快整改消除。配水間閘門、控制閥出現(xiàn)滲漏、關不嚴現(xiàn)象立即更換。配水間內(nèi)操作應注意：①配水間內(nèi)操作、維護時，一人操作，一人監(jiān)護。開關閘門嚴格遵守操作規(guī)程，緩慢開關，側身操作；巡檢、操作結束后，及時離開，盡量縮短逗留時間。②配水間流程操作維修保養(yǎng)時嚴格實行“先泄壓，后修?！钡脑瓌t，且人體不可正對所修保的零部件可能脫落、頂出的方向。③配水間門窗向外開啟，確保緊急情況時逃生通道通暢。④嚴禁無關人員進入配水間，禁止冬季在配水間內(nèi)取暖。

c) 安全警示。對位于生活區(qū)、辦公區(qū)、學校附近、人員密集區(qū)等地方的管線采取管線加裝套管、管線兩側建造防刺墻、管線上方設立醒目標志等安全措施。隱患管線上方位置要設立高度超過1 m的安全警示標志，強化識別。采取送達“安全隱患告知函”等方式對隱患周圍居民開展定期風險告知。

d) 定期檢測。開展定期檢測工作時應注意：①注水流程和管線按期進行管線壁厚檢測。②重點加強易腐蝕部位的檢測，并繪制檢測點位圖，采用合理的方式進行檢測。③測厚前必須截斷壓力并放空，確保測厚人員安全。④配水間建立管理檔案，記錄管線、閥門、壓力表更換、維修情況，記錄穿孔維修情況，并定期組織風險分析。管線檢測情況建立檔案，內(nèi)容包括配水間名稱、管線規(guī)格、投入使用時間、檢測日期、檢測點位圖、檢測數(shù)據(jù)、檢測結論等。⑤管線檢測結果，壁厚小于安全壁厚最小值的，要視情況對管線進行整體或局部更換；流程或金屬附件如有滲漏現(xiàn)象，要對管線或附件進行整體或局部更換；檢測合格的管線，也應采用科學性路徑進行維護[4]。

e) 隱患排查治理。按照安全隱患分級管理的原則，建議按照注水管網(wǎng)的穿孔頻次及設施設備使用年限、使用地點建議對隱患分A、B、C三級，A級隱患：管線穿孔頻次≥5次/月的注水干線及生產(chǎn)8年以上的配水間隱患；管線穿孔頻次≥10次/月單井管線隱患;5 m之內(nèi)被建筑物占壓的注水管線隱患；生活區(qū)、辦公區(qū)、學校附近、人員密集區(qū)的配水間、注水管線、井口等隱患。B級隱患：管線穿孔頻次2～5次/月的注水干線及投產(chǎn)年限5-8年配水間隱患；管線穿孔頻次5～10次/月單井管線隱患；5～10 m之內(nèi)有建筑物占壓的注水管線隱患。C級隱患：管線穿孔頻次≤2次/月的注水干線及投產(chǎn)年限≤5年配水間隱患；管線穿孔頻次≤5次/月單井管線隱患。A級隱患由采油廠負責整改消除，B級隱患由管理區(qū)負責整改消除，C級隱患由班站負責整改消除。

3 監(jiān)測技術應用

a) 輸差檢漏法。輸差檢漏法是根據(jù)管線的始端輸入量等于管線的終端輸出量的原理。在生產(chǎn)過程中，管線進出口瞬時流量往往是變化的，影響的原因有以下因素：如管線內(nèi)介質具有壓縮性；溫度的影響；流量計的計量誤差等。但在正常情況下，以上幾個因素產(chǎn)生的影響是相對穩(wěn)定的。如果出現(xiàn)這種穩(wěn)定狀態(tài)被破壞，就可以基本斷定管線在運行過程中有異常發(fā)生。

b) 負壓波法。按照流體力學理論，管網(wǎng)出現(xiàn)泄漏異常時，管道內(nèi)外的壓差，泄漏處產(chǎn)生壓力變化，即負壓波，負壓波按照一定的波速沿泄漏點向兩端傳播，可以根據(jù)兩個端點采集到的壓力變化的時間差，來初步判斷泄漏點的大體位置。

c) 電位差法。在管線下方一定深度鋪設裸露低壓線路，自身線路有阻值R1，如有滲漏，線路經(jīng)液體浸濕，阻值會發(fā)生波動R2，并通過電阻的波動值R，確定泄漏點。此方法需考慮地質條件、土壤情況、天氣情況會給檢測結果帶來影響。

d) 示蹤劑造影法。在管線內(nèi)充滿水，保持一定低壓，將示蹤劑注入管網(wǎng)，從而形成整條管線的造影。

e) 攝像法。將管線清空后，在管線入口放入移動攝像機，拍攝管線內(nèi)部腐蝕情況。此方法投入較高，能及時發(fā)現(xiàn)管線內(nèi)部腐蝕情況。

4 結語

油田注水管網(wǎng)的安全管理與風險管控是一項長期的、復雜的工作，需要各級人員嚴格落實責任，加強安全管理，并積極采取高科技手段提高本質安全化水平，減少直至杜絕注水管網(wǎng)穿孔事故的發(fā)生。