孫天禮,徐嶺靈,周 鋒,李 霄,曹 臻,李 怡

(中國(guó)石化西南油氣分公司采氣二廠，四川 閬中 637400)

川東北地區(qū)某高含硫氣田集輸管網(wǎng)沿線為復(fù)雜的山地丘陵地貌，采用“輻射狀+枝狀+復(fù)線”的方式敷設(shè)[1]，地面海拔380～1 300 m，地形落差大，沖溝陡崖、丘陵斜坡等地貌相互交錯(cuò)，集輸管道具有彎頭多、上下陡坡多的特點(diǎn)，在內(nèi)檢測(cè)過(guò)程中，容易出現(xiàn)內(nèi)檢測(cè)器卡堵[2-3]，甚至造成管道異常憋壓、停產(chǎn)等事故[4]，因此有必要對(duì)內(nèi)檢測(cè)卡堵原因進(jìn)行分析，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提升技術(shù)和管理水平，保障氣田安全平穩(wěn)生產(chǎn)。

1 內(nèi)檢測(cè)作業(yè)

1.1 管道情況

該酸氣管道全長(zhǎng)3.098 km，2014年12月10日投產(chǎn)，甲烷平均體積分?jǐn)?shù)85.85%，二氧化碳平均體積分?jǐn)?shù)7.59%，硫化氫平均體積分?jǐn)?shù)為5.01%，日均輸送60×104m3含硫天然氣，管道規(guī)格為φ168.3 mm×8 mm，管道工作壓力為7～8.5 MPa，采用L360QS無(wú)縫鋼管，管道外防護(hù)采用“外加電流陰極保護(hù)+聚氨酯防腐”聯(lián)合防腐蝕的方式，發(fā)球端管線出站后向東沿開闊梯田敷設(shè)，垂直穿過(guò)山坳后再穿越國(guó)道，繼續(xù)向東敷設(shè)穿越另一個(gè)山坳后到達(dá)收球端，沿線地貌單元為丘陵，坡度較大，線高程圖如圖1所示。

圖1 作業(yè)管段高程

1.2 內(nèi)檢測(cè)簡(jiǎn)介

幾何變形檢測(cè)是通過(guò)測(cè)量變形檢測(cè)器感應(yīng)探頭的形變來(lái)完成管道的幾何形變測(cè)量，漏磁檢測(cè)則是在鋼質(zhì)管道材料的高磁導(dǎo)率基礎(chǔ)上，檢測(cè)器上的永磁體磁化金屬，根據(jù)磁敏元件接收到的漏磁信號(hào)判斷缺陷[5]。由于小管徑管道在清管或內(nèi)檢測(cè)作業(yè)過(guò)程中，卡堵的風(fēng)險(xiǎn)更高，該次作業(yè)檢測(cè)彎頭曲率半徑均為管道直徑的1.5倍(彎頭角度為90°)。

1.3 卡球經(jīng)過(guò)

每段管線智能檢測(cè)主要工作內(nèi)容包括：(1)管道預(yù)清潔(由清管結(jié)果的清潔度決定次數(shù)，盡可能保證管道內(nèi)無(wú)過(guò)量的污物,以提高檢測(cè)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度)；(2)驗(yàn)證性清管兩次(包含測(cè)徑板清管1次，確保幾何變形檢測(cè)器能夠順利通過(guò))；(3)幾何變形檢測(cè)1次(檢測(cè)管道無(wú)明顯形變，漏磁檢測(cè)器可以順利通過(guò))；(4)漏磁檢測(cè)1次；所有作業(yè)均采用酸氣作為動(dòng)力源，其工作流程見(jiàn)圖2。

圖2 智能檢測(cè)工作流程

因漏磁檢測(cè)器比幾何變形檢測(cè)器重量更重，漏磁檢測(cè)前，更換萬(wàn)向節(jié)等機(jī)械連接件以確保運(yùn)行過(guò)程安全。發(fā)球端氣源為25×104m3，管道溫度為54 ℃，漏磁檢測(cè)器出站發(fā)球時(shí)壓力從7.15 MPa上升至7.19 MPa出站，運(yùn)行36 min后發(fā)球端壓力維持在7.8 MPa，收球端未聽(tīng)到進(jìn)球響動(dòng)，按照產(chǎn)量預(yù)先計(jì)算(運(yùn)行速度為1.5 m/s)大約36 min檢測(cè)器應(yīng)到達(dá)收球筒，且隨后20 min兩端壓力均無(wú)變化(見(jiàn)圖3)，判斷檢測(cè)器發(fā)生卡滯，根據(jù)運(yùn)行時(shí)間與平均運(yùn)行速度計(jì)算檢測(cè)器發(fā)生卡滯點(diǎn)距離收球站約400 m。

圖3 漏磁檢測(cè)器兩端運(yùn)行壓力變化

1.4 原因分析

漏磁檢測(cè)器的密封盤主要功能為通過(guò)密封盤使檢測(cè)器上下游產(chǎn)生壓力差，提供檢測(cè)器運(yùn)行動(dòng)力，促使漏磁檢測(cè)器向前運(yùn)行，一旦密封盤失效，則檢測(cè)器可能停止移動(dòng)[6]，同時(shí)出現(xiàn)一定程度的節(jié)流效應(yīng)。

2 處置措施

2.1 上游提產(chǎn)增壓和下游泄壓引流解卡

從目前國(guó)內(nèi)管道清管或內(nèi)檢測(cè)解卡經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，多采用單一的提高卡堵點(diǎn)上游壓力的方式[7-8]，迫使卡堵清管器移動(dòng)。

漏磁檢測(cè)器發(fā)生卡滯現(xiàn)象后，首先采取了正向增壓推球的方式解卡，上游發(fā)球端生產(chǎn)井由10×104m3/d提產(chǎn)至管中輸氣量為35×104m3/d，輸送介質(zhì)平均流速達(dá)到3.3 m/s，剛開始能從收球筒監(jiān)聽(tīng)到檢測(cè)器在管道內(nèi)不連貫移動(dòng)摩擦的聲音，解卡期間上下游最大壓力差達(dá)到1.7 MPa，提產(chǎn)半小時(shí)后漏磁檢測(cè)器移動(dòng)摩擦聲音基本消失。

考慮到正常生產(chǎn)狀態(tài)下管道中介質(zhì)流速有限，關(guān)井后采用下游放空引流增大上下游壓力差的方式繼續(xù)正向推球4次[9]，期間最大壓力差高達(dá)2.7 MPa，但過(guò)程中未監(jiān)聽(tīng)到漏磁檢測(cè)器有任何移動(dòng)摩擦產(chǎn)生的聲音，隨后再次開井對(duì)管道沖壓，采用正向增壓的方式繼續(xù)推球，發(fā)現(xiàn)收發(fā)球筒兩端壓力基本持平，無(wú)法建立起壓力差，說(shuō)明漏磁檢測(cè)器密封失效，單一的正向提產(chǎn)增壓或下游泄壓引流的方式無(wú)法成功解卡。

2.2 追發(fā)救援清管器

在前期解卡失敗的基礎(chǔ)上，分析確定漏磁檢測(cè)器密封失效，采取單一的增大壓力差，提高推力的方式無(wú)法解卡，于是采取正向追發(fā)帶定位儀的救援球解卡[8]，為保證救援球不與漏磁檢測(cè)器發(fā)生強(qiáng)烈的撞擊，按不超過(guò)0.2 MPa/s的速度緩慢逐步增大壓力差，同時(shí)最大壓力差不超過(guò)3 MPa的原則發(fā)射救援清管器，救援清管器密封盤過(guò)盈量為5.29%。

為便于判斷救援清管器是否到達(dá)漏磁檢測(cè)器停滯位置，采取“探管儀+跟蹤儀+地面標(biāo)記盒” 的方式聯(lián)合找球[10-11]，在36號(hào)樁附近，依據(jù)兩種儀器信號(hào)顯示以及明顯的節(jié)流效應(yīng)聲音確定此處為卡球點(diǎn)?？c(diǎn)距離收球端井站約500 m，位于進(jìn)站前上坡管道過(guò)渡到水平管道的彎頭處。

第一階段，正向擠推漏磁檢測(cè)器。在漏磁檢測(cè)器卡點(diǎn)、收球筒處設(shè)置專人監(jiān)聽(tīng)，17∶01發(fā)出救援清管器，25 min后到達(dá)卡點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)節(jié)流效應(yīng)聲音立即消失，隨后發(fā)球端壓力上漲，最高壓力差達(dá)2.2 MPa，救援清管器皮碗受到上游巨大的推力，擠推漏磁檢測(cè)器移動(dòng)產(chǎn)生摩擦管壁的聲音，持續(xù)5 s后聲音消失，清管器停止移動(dòng)。

第二階段，反向放空引流。關(guān)井狀態(tài)下，切斷收球筒與下游聯(lián)系，在發(fā)球端放空泄壓，利用反向放空引流建立壓力差推動(dòng)清管器，當(dāng)收球端與發(fā)球端壓力差達(dá)到0.4 MPa時(shí)，清管器跟蹤儀顯示卡球點(diǎn)的漏磁檢測(cè)器與救援清管器一起向發(fā)球端后退了大約300 m，現(xiàn)場(chǎng)節(jié)流效應(yīng)聲音消失。隨即發(fā)球端停止放空，19∶00再次開井向流程增壓正向推球，19∶03跟蹤儀顯示漏磁檢測(cè)器及救援清管器過(guò)原卡滯點(diǎn)，19∶07兩個(gè)球進(jìn)站，19∶30檢測(cè)器順利取出，檢查發(fā)現(xiàn)漏磁檢測(cè)器密封盤破損嚴(yán)重(見(jiàn)圖4)。

圖4 漏磁檢測(cè)器密封盤破損

3 結(jié) 論

(1)若未發(fā)生嚴(yán)重密封盤破損，在安全范圍內(nèi)，控制壓力差最大能建立到2.5 MPa，發(fā)球端增大產(chǎn)量，收球端放空引流正向加壓推球應(yīng)能解卡。

(2)若單一的正向增壓的方式無(wú)法解卡，可嘗試正反向交替建立壓力差推球，若密封盤破損不嚴(yán)重，皮碗尚能發(fā)揮作用，理想情況下可使檢測(cè)器脫離卡點(diǎn)。

(3)在內(nèi)檢測(cè)器密封盤破損的情況下，正向追發(fā)帶定位器的救援清管器，同時(shí)正反向交替加壓在卡點(diǎn)位置重新建立密封，對(duì)漏失球產(chǎn)生推力，從而解卡。