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国外油气管道投产技术标准先进性分析

2017-09-28 09:55:47 

近年来,中国多条大型油气长输管道陆续投入运行。大口径、高压力油气管道投产技术成为研究热点。管道投产技术对于保障管道安全高效运行非常重要,但目前国内缺少专门针对管道投产的技术标准,我们普遍的做法是各管道企业按照体系文件和以往工程实践经验,成立投产领导小组,制定管道投产技术方案等。



随着中国-缅甸、中国-哈萨克斯坦和中国-俄罗斯等跨国管道陆续投入运行,国内陆续开展了国外管道技术标准的研究,通过借鉴国外标准的先进理念,有助于提高国内标准技术水平。经过对ISO 国际标准以及美国、加拿大、澳大利亚、英国和俄罗斯等发达国家的综合性管道技术标准筛选,在一定程度上能够代表近年来国外管道投产的技术水平和发展趋势。国外管道投产技术的先进理念和推荐做法,为我国制定油气管道工程投产技术规范提供参考依据,以推动我国该项技术的规范化、程序化进程。

一、国内外管道投产标准

国内标准有:国家标准GB 50369- 2006《油气长输管道工程施工及验收规范》、GB 50251-2003《输气管道工程设计规范》、GB/T 21448-2008《埋地钢制管道阴极保护技术规范》;行业标准SY/T 5536-2004《原油管道运行规程》、SY 4208-2008《石油天然气建设工程施工质量验收规范 输油输气管道线路工程》;中石油企业标准Q/SY GD0161-2012《输油气管道运行分析技术要求》、Q/SY GD0028-2013《离心式输油泵操作维护修理规程》等。

国外标准包括:ISO(International Organization for Standardization 国际标准化组织)标准ISO 13623-2009《管道输送系统》;美国标准ASME B31.8-2012《气体输送和配送管道系统》;加拿大标准CSAZ662-2007《油气管道系统》;澳大利亚标准AS 2885.1-2012《气体与液体石油管道-设计与施工》、AS 2885.3-2012《气体与液体石油管道-运行与维护》;英国标准BS PD 8010-1-2004《管道规范-第1 部分: 陆地钢质管道》;俄罗斯标准РД 153-39.4-056-2000《干线输油管道运营技术规程》等。

二、管道试压

俄罗斯在高寒地区管道试压技术标准理念比较先进,如:在大落差地区根据试验压力等级划定试压管段长度。倾向于液体试压,普遍进行高强度水压试验,最低满足0.95 倍管材标准屈服强度,最高可达1.1 倍管材标准屈服强度;综合使用观测泄漏迹象和探测泄漏声音、添加荧光剂和增臭剂、测试土壤成分以及计算管道压力下降趋势等技术确定试压过程泄漏的大致区域;零度以下管道试压技术要求,包括低温条件压缩机性能参数、管道设施保温设计、管道散热过程分析、添加甲醇等制备低温冷冻液体;新建管道投产延迟条件下(10 天、6 个月、1 年和3 年)重新试压;运行管道腐蚀换管、增输和内检测条件下强制周期性试压。

ISO、美国、加拿大和英国管道试压标准也有其各自的先进理念,输气管道地区等级和管道设计系数更为细化;试压管段长度划分无强制性要求;倾向于进行水压试验,严格限定气体试验压力;美国管道试压标准等级为0.95~1.05 倍管材屈服极限,加拿大管道试压标准等级为1.1 倍管材屈服极限;中低压、中小管径输气管道合并进行强度试验和严密性试验,持续时间超过24h。

美国、加拿大、俄罗斯和英国同样在输油气站工艺管道试压标准上与国内标准有不同的理念,根据工艺管道运行压力大小确定试压类型,如运行压力较高,不强制进行严密性试验,或者强度试压和严密性试压同时进行(即采用强度试验压力和严密性试验持续时间),如运行压力较低,可以只进行严密性试验;输油站工艺管道再试压周期(每8年不少于1次);根据严密性试验数学模型确定合理的严密性试验稳压时间;强度试验升压过程中检测管道中的空气含量,保证管道试压压力的准确性;分别规定了强度试验升压过程和降压过程中的压力控制速率; 规定了输油气站水压试验的安全距离(15m)。

三、管道清管

针对新建管道清管,普遍存在的问题是管道清管质量不能完全保证,特别是大落差、地形起伏较大的输气管道,由于试压方式和水质,以及清管球质量、强度和磨损等原因,管道清管后残留水问题尚不能完全清除,对管道安全运行造成隐患。GB 50369-2006《油气长输管道工程施工及验收规范》要求,试压前清管次数不应小于2 次,以开口端不再排出杂物为合格。ISO 13623-2009 和英国标准BS PD 8010-1-2004 规定,管道投产前应进行多次清管,以保证清管质量,确保清除试压水残留物及制管铁锈等杂质。因此,建议借鉴国外标准进行多次清管,规定管道低点、阀体、支线、盲管等位置的清管质量指标。

针对输气管道易发生冰堵现象,收球筒设计不宜太短。GB 50251-2003 规定清管器收发球筒的快开盲板60m 正对范围内不应有任何建筑物,由于站场用地指标紧张,该条款在站场设计中造成诸多不便,甚至难以满足,因此,建议清管器收发球筒设置以站场围墙为分割界限,或者适当降低该参数范围。

俄罗斯管道清管技术标准的先进性在于:清管装置和清管方式更为多样化(可分离式清管器、高速液流冲洗/气流吹扫、拉伸式清管器、液体置换);原油管道清管周期每季度不少于一次;管道输送能力降低3%及以上时进行紧急清管;遴选管道准稳态运行数据确定管道有效直径;聘用专业承包商负责清管器跟踪,检测清管器信号的间距不超过1km;原油管道清管作业危险区域为管道轴线两侧25m 范围,天然气管道清管作业危险区域为管道轴线两侧40~100m 范围。

四、管道投产试运

1 关键设备试验

国内管道投产前编制《试运投产前条件确认检查表》,针对管道线路、临时设施、自动化仪表系统、电气系统和通信系统等进行专项验收。ASME B31.8-2012 和ISO 13623-2009 规定管道投产前,监控系统和控制设备应进行功能性试验,如:清管器与收发球筒之间的内部联锁、管线紧急停输和压力流量控制;管道置换气体前进行阀门现场试验,确认运行状况等。因此,建议借鉴ASME B31.8-2012,管道投产前,针对清管器收发球筒锁定、ESD、调节阀进行功能性试验,以及阀门现场试验。

2 管道投产试运周期

针对管道投产试运行,国内标准为引用标准,缺少管道整体试运技术指标要求,如:SY/T 5536-2004《原油管道运行规程》规定预验收前按SY 4208-2008《输油输气管道线路工程施工及验收规范》规定进行单体试运。整体试运时通过启停设备、倒换流程,检查站内工艺管线、阀门、设备、仪表及自动化系统的运行状况。

俄罗斯标准РД 153-39.4-056-2000《干线输油管道运营技术规程》规定管道注油72h 期间视为输油管道综合试运转。输油站自动化仪表和远程控制系统连续带负荷运行72h 无故障,认为输油站综合试运转通过验收。辅助系统、压力保护系统和输油泵的试运转应在输油站综合验收之前进行。俄罗斯标准规定了管道投产试运行的时间,以及输油站设备/系统试运转的验收要求,具有借鉴意义。

3 管道投产延迟管理维护

管道投产延迟可能会产生事故隐患,目前管道实行建管分离体制,新建管道竣工后如投产滞后,这期间管道运行管理可能处于闲置状态,国内标准缺少相关要求。

澳大利亚标准AS 2885.1-2012《气体与液体石油管道-设计与施工》规定管道试压后延迟运行,如果试压后未吹扫介质,介质中应添加防腐剂,或者试压介质应选用缓蚀性介质,并采取措施防止由于热膨胀引起超压;如试压后吹扫介质,管道应用惰性气体进行干燥,防止管道发生内腐蚀。管道投产延迟期间,阴极保护系统和杂散电流检测周期不超过60 天,管道电位每年检测一次。

英国标准BS PD 8010-1-2004 规定管道试压完成后投产延迟,试压介质应不进行吹扫,如:干燥的惰性气体、粗制柴油和水,以防止管道内部发生腐蚀。如使用水,应保证排除管道中的空气或水中不含腐蚀性物质。管道应保持较小的正压力(0.016MPa),并定期进行密封性检查,直至管道投产。

此外国外标准对管道阴极保护系统投运时间要求高,俄罗斯标准РД153-39.4-056-2000《干线输油管道运营技术规程》规定管道在铺设和回填之后30 日内将新管段接入电化学保护设备。GB/T 21448-2008《埋地钢制管道阴极保护技术规范》规定新管道在埋地后6 个月内投入运行,若不能投运的,应采取临时阴极保护措施。

国外标准关于管道投产延迟条件下的管理要求,对于保障新建管道安全运行具有重要意义。建议参考国外标准制定《油气管道投产运行和工程交接规范》,保证管道由建设、投产到运行管理的平稳过渡。规定应包括,一是,管道投产试运行条件,如:水、氮气置换过程,在投产技术方案中规定输量、输送介质物性参数、稳定运行时间、运行压力等级等参数;二是,管道运行管理交接技术条件,如:管道试运行状态评价、关键设备使用状况等。

4 管道运行参数分析

针对管道试运行过程监控,Q/SY GD 0161-2012《输油气管道运行分析技术要求》侧重于管道运行参数监视、控制和特定事故处置方法。俄罗斯标准重视管道异常工况的分析处理,如:俄罗斯标准РД 153-39.4-056-2000 规定管道运行参数、流量平衡表的分析至少每2h 控制中心和公司调度部门进行1 次;管道运行参数出现显著变化,应确定异常原因,预测未来一段时间管道运行状态等。

5 输油泵紧急切断

Q/SY GD0028-2013《离心式输油泵操作维护修理规程》规定了就地停机和站控停机操作规程,侧重于针对泵轴承、电机轴承、泵体温度以及泵机组振动速度规定报警值和停机值。

俄罗斯标准РД 153-39.4-056 -2000 规定输油泵机组停车分为两个层级,即,紧急工况和运行参数超标,建议借鉴俄罗斯标准进行补充完善。

一是,停泵,包括设备、工艺管道面临洪水灾害或存在泄漏威胁;转动部件起火或产生火花;中心控制室发现泵操作人员状况信息消失可能引起紧急情况;原油进入润滑油系统等。

二是,泵机组保护装置应当根据下列运行参数切断泵机组,包括最低润滑油压力、泵轴承和壳体温度过高、机械密封泄漏量超过允许值、电动机振动值超限、电动机载荷过大、电动机控制电路故障。

6 管道投产试运行评估报告

针对管道投产试运行评估报告,国内标准无强制性要求,仅编制管道投产技术方案。澳大利亚标准AS 2885.3-2012《气体与液体石油管道-运行与维护》规定管道试运行结束,在完成管道系统管理控制交接之前,应编制管道试运过程评价报告,包括,一是,施工遗留问题清单和整改时间节点;二是,设计文件更新与竣工记录的对比;三是,管道运行操作人员培训;四是,环境管理计划;五是,SCADA 和PLC 等软件应用许可证交接;六是,管道施工维修机具库存、备件位置文件。对于管道投产后运行管理具有重要意义。

五、结语

ISO、美国、加拿大、澳大利亚、英国和俄罗斯等国家管道投产技术标准可供国内借鉴的主要为:

一是,针对管道试压技术,普遍进行0.95~1.1倍管材标准屈服强度的高强度水压试验,解决零度以下试压技术的瓶颈问题,建立管道投产延迟条件下重复试压和运行管道周期试压的准则。

二是,针对管道清管技术,新建管道进行多次清管以确保清管质量,基于评估管道输送能力确定清管周期周期。

三是,针对管道投产试运过程,管道监控设备应进行功能性试验,重视管道投产延迟条件下的运行管理,包括惰性介质充填、阴极保护系统维护检测等。

四是,强调投产过程中管道运行参数分析,基于紧急工况和参数超标确定离心泵停输操作。



文章来源:管件大数据

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