丁鵬，雷普瑾，余志斌，霍晉，董欣，李海艦

水溶管道封堵技術在長北氣田的應用

丁鵬，雷普瑾，余志斌，霍晉，董欣，李海艦

（長慶油田長北作業(yè)分公司，陜西 西安 710016）

介紹和對比了不同類型的管道封堵技術，著重闡述了水溶管道封堵技術的優(yōu)勢、適用范圍，同時以長北氣田某高壓天然氣輸送管道修復項目作為工程案例，闡述了水溶管道封堵技術在天然氣輸送管道維修中的應用。最后，提出了水溶管道封堵技術選擇的建議。

水溶；管道封堵；管道修復

1 前言

天然氣及石油管道經(jīng)過多年運行之后, 由于管道制造本身的缺陷、環(huán)境的腐蝕沖蝕以及第三方破壞等因素，不可避免的會產(chǎn)生各種損傷和失效，帶來嚴重的生命財產(chǎn)損失。如何經(jīng)濟、安全、高效地恢復管道的安全運行受到了社會的極大關注，因此對管道動火焊接修復相關的封堵技術研究具有十分重要的意義。

天然氣一般都采用鋼制無縫管道進行密閉輸送，由于緊急維修、改建、新建等的要求，需要在天然氣管道上實施焊接等動火作業(yè)。天然氣管道動火時需要有可靠、安全的可燃氣體隔離封堵技術，否則會導致爆燃事故的發(fā)生。本文所著重介紹的水溶性管道封堵工藝，提供一種對天然氣、凝析油、凝析油水天然氣混合液的管道隔離封堵技術，能快速完成管道的絕對隔離封堵，確保管道焊接作業(yè)安全，縮短管線動火周期，節(jié)約費用。下面就從工藝技術、經(jīng)濟效益、安全性等方面，將傳統(tǒng)封堵工藝和新型水溶封堵工藝作對比分析[1]。

2 管道封堵工藝技術介紹

在動火作業(yè)中，目前氣田上應用較廣泛的隔離措施是僅置換或者置換+傳統(tǒng)隔離封堵工藝。但因天然氣中含有凝析油，凝析油吸附于管壁上或者以凝析油水混合物形式積存于管道低點位置，隨著溫度的升高一段時間后，凝析油蒸汽就會揮發(fā)出來，當達到一定的濃度就會在動火焊接點引起閃爆，給動火作業(yè)帶來了很大的風險。故最安全的方法應該是在焊接點附近形成絕對隔離，將會避免事故的發(fā)生。

下面以天然氣管道焊接動火為例，對幾種工藝進行介紹。

2.1 傳統(tǒng)管道封堵技術

2.1.1 僅氮氣置換工藝技術

直接向管道內(nèi)連續(xù)注入置換氮氣，直到在管道氮氣出口處可燃氣體檢測為10%LEL以下，則認為氮氣置換合格。

2.1.2 氮氣置換+隔離封堵工藝技術

在氮氣置換完成之后，進行隔離封堵。按照封堵技術的不同，分為油脂墻封堵工藝、隔離球封堵工藝。

（1）油脂墻封堵工藝：管道氮氣置換后，用滑石粉和油脂按一定的比例均勻攪拌后，在需焊接的管口兩端處分別筑一面油脂滑石粉混合墻，用來阻止焊接火花與油氣的接觸，可以實現(xiàn)暫時的隔離。

（2）隔離球封堵工藝：管道氮氣置換后，把隔離球放入管道待焊接兩端的管道內(nèi)，充氣后可實現(xiàn)對動火點附近暫時隔離。

2.2 水溶管道封堵技術

管道氮氣吹掃之后，對待焊接管道內(nèi)進行清潔，確保管道動火點附近管壁無殘余油漬。將符合管道內(nèi)徑的水溶脂裝置放入需焊接管道內(nèi)，用水溶膠將水溶脂板與管道粘在一起，可以做到絕對密封，氣體檢測合格后即可動火。投產(chǎn)之后，該封堵材料遇采出水即可溶解，不影響下游設備的運行。

具體安全措施及操作步驟如下：

（1）關井放空。按照管道隔離圖紙，對需要動火焊接管段進行隔離并放空。

（2）吹掃。選擇氮氣的注入口和排出口，從上游處連接氮氣車，用氮氣吹掃該處管段，主要目的清除管線內(nèi)的可燃氣體，直到氮氣排出口氣體檢測合格，結束氮氣吹掃作業(yè)。

（3）隔離。根據(jù)隔離圖紙進行隔離，并掛牌上鎖，確保動火管線處絕對隔離。

（4）切割。確認動火管道壓力為零后，使用冷切割器在特定的動火部位處作業(yè)。

（5）封堵。對焊接管道內(nèi)進行清潔，將與管道內(nèi)徑相符的水溶管道封堵板分別安裝在動火部位的上下兩端進行封堵。

（6）氣體測試。封堵成功后，使用可燃氣體測試儀進行持續(xù)檢測，確保可燃氣體為零。

（7）動火焊接。按照動火作業(yè)計劃書進行動火作業(yè)，并對動火點進行無損檢測，合格后方可投產(chǎn)。投產(chǎn)后，該封堵材料遇采出水即可溶解。

3 管道封堵技術經(jīng)濟效益對比

3.1 影響關井時間

水溶管道封堵技術與傳統(tǒng)封堵工藝相比管道修復時間短，產(chǎn)能損失小，經(jīng)濟效益好。以長北氣田CX支線改線為例，具體時間對比如表1。

表1 傳統(tǒng)封堵工藝和水溶管道封堵工藝對比

以上CX支線改線為例，CX支線全長2.7 km，傳統(tǒng)封堵工藝氮氣置換要達到可燃氣體濃度在10%LEL以下，故氮氣置換所需時間較長。水溶管道封堵技術節(jié)省了氮氣置換和封堵的時間，總共節(jié)約11 h。

3.2 成本經(jīng)濟效益對比

該CX支線井目前配產(chǎn)32.8×104m3/d，與傳統(tǒng)封堵工藝相比，可以節(jié)約11 h時間（參照表1），影響氣量可達15×104m3，以1 m3天然氣價格1元計算，相比傳統(tǒng)封堵工藝節(jié)約15萬元。

4 管道封堵技術綜合對比

天然氣輸送管道動火作業(yè)是一項高危作業(yè)，動火點位置必須做到絕對隔離，同時可燃氣體濃度必須降低到可接收范圍。下面就各種封堵技術安全性作以對比。

（1）僅氮氣置換，是最不安全的一種方法。缺點較多：大多數(shù)天然氣輸送管道都含凝析油，隨著環(huán)境溫度的升高，管壁上殘余的凝析油可燃組分會揮發(fā)出來，在焊點附近形成易爆性的混合氣體，焊接時容易引發(fā)爆炸；置換周期很長，可燃氣體檢測很難達標，如出現(xiàn)管道應急搶險狀況，則無法滿足及時焊接動火的需求；停產(chǎn)時間長, 經(jīng)濟損失較大。

（2）油脂墻封堵工藝優(yōu)點：油脂隨氣流進入生產(chǎn)系統(tǒng)，無須后期清管作業(yè)。缺點：氮氣置換時間長，且施工工序復雜, 氮氣消耗較多；油脂封堵點位置不易確定。如果離焊接位置過近，油脂受熱容易融化，會造成隔離失效；油脂墻不能承壓，稍有背壓就會損壞，造成燃爆的事故，有的甚至造成人身傷亡，因此大直徑管道不適用油脂墻封堵工藝。故該方法不是最優(yōu)選的工藝。

（3）隔離球封堵工藝優(yōu)點：隔離球適用各種不同直徑的管道。缺點也較多：氮氣置換時間長，且施工工序多，氮氣消耗多；由于隔離球不能溶解于水，故后期必須進行管道二次清管，故只能用于可以清管的管線；強度不夠，不能承背壓。故該方法也不是最優(yōu)選的工藝。

以上三種封堵工藝各有缺點，都不是最優(yōu)選的工藝技術。下面介紹水溶脂管道封堵工藝技術：

水溶脂管道封堵工藝優(yōu)點：

（1）可以承背壓0.1 MPa；

（2）操作方便，安裝簡單，安全快捷，特別是對不易接近的區(qū)域（如：山區(qū)、沙漠）；

（3）無須較長時間的氮氣置換，節(jié)約時間，產(chǎn)能損失小，經(jīng)濟效益最優(yōu)；

（4）焊接結束后，只需正常解除隔離開井投產(chǎn)，天然氣自帶產(chǎn)出水即可溶解該材料，對下游生產(chǎn)設備無影響；

（5）不需要二次清管作業(yè)，節(jié)省時間，在搶險焊接時候使用最為合適。

長北氣田現(xiàn)場使用情況：在CX支線改線動火工程中應用1次，成功完成了含凝析油天然氣管線動火封堵，并且在封堵應用現(xiàn)場實現(xiàn)了可燃氣體絕對隔離（可燃氣體濃度檢測值均為零），確保含凝析油天然氣管線動火作業(yè)更快捷、更安全、更實用。

5 結束語

本文介紹了水溶管道封堵技術的原理、施工工藝和施工方法，并對其技術特點和應用情況進行綜合對比，同時結合了長北氣田的應用情況，認為該技術能夠有效封堵管道，可以為動火焊接提供安全保障。該方法比傳統(tǒng)的管道封堵方法具有明顯的優(yōu)勢和較好的應用前景。

［1］劉忠，趙宏林.一種新型的管道封堵器[J].石油機械，2006，34（1）：33-34．

Application of Water-soluble Pipeline Isolation Technology in Changbei Gas Field

（PetroChina Changbei Operation Company, Shaanxi Xi'an 710016, China）

Different types of pipeline isolation technologies were introduced and compared. The advantages and application scope of water-soluble pipeline isolation technology were emphatically expounded. At the same time, taking a high pressure natural gas pipeline repair project in Changbei gas field as an engineering case, the application of water-soluble pipeline isolation technology in the maintenance of natural gas transmission pipeline was described. At last, some suggestions on choosing water-soluble pipe isolation technology were put forward.

water-soluble; pipeline isolation; pipeline repair

2019-12-17

丁鵬（1984-），男，工程師，陜西省西安市人，2008年畢業(yè)于西安石油大學石油工程專業(yè)，從事氣田油氣集輸技術工作。

TE832

A

1004-0935（2020）03-0319-03