中俄黑龙江定向钻穿越回拖管道防腐层保护探讨

马晓成，詹胜文，陈吉吉

（1.中国石油天然气管道工程有限公司，河北廊坊065000;2.中油管道物资装备总公司，河北廊坊065000）

中俄黑龙江定向钻穿越回拖管道防腐层保护探讨

马晓成1，詹胜文1，陈吉吉2

（1.中国石油天然气管道工程有限公司，河北廊坊065000;2.中油管道物资装备总公司，河北廊坊065000）

油气管道定向钻穿越方式因其投资少、工期短、不影响航道、安全环保等优点，成为河流穿越的首选方式。但在回拖过程中，特别是在岩石地层中，有可能损伤管道防腐层。文章针对中俄原油管道黑龙江穿越段的实际情况，根据中俄双方设计文件的规定，对几种新型管道防腐层保护措施进行了探讨，最后确定黑龙江穿越管道采用光固化套外保护方案。

原油管道；定向钻穿越；回拖；防腐层保护

1 工程简介

中俄原油管道黑龙江穿越工程位于中俄两国边境，是俄罗斯斯科沃罗季诺泵站至中国漠河泵站石油管道系统的组成部分，连接着俄罗斯境内从斯科沃罗季诺泵站到入土点的管段与中国境内从出土点到漠河泵站的管段，是中俄原油管道的控制性工程。

黑龙江穿越点位置在莫赫纳特伊岛端点以东20 m处，穿越长度1 052 m，其中俄罗斯境内占54%，中国境内占46%。

中俄双方专家就黑龙江穿越方案进行过多次技术交流，最终确定穿越方案为对穿式定向钻方案。管道设计压力6.4 MPa，管径820 mm，壁厚15.9 mm，采用K60级直缝埋弧焊钢管。双管同管径平行敷设，一条为主管道，另外一条为备用管道，平行间距25 m，备用管道在主管道的下游。

黑龙江穿越位于中国最北端，气候寒冷，地质条件极其复杂，上覆盖8～18 m的卵砾石，下部为变质砂岩。

2 问题的提出

定向钻穿越岩石地层时，由于孔洞不圆滑、控向精度较低等原因，防腐层易受损。对于大管径管道，由于管道刚度大，在经过弹性弯曲段时，更容易损坏防腐层。因此，管道回拖过程中防腐层的保护问题受到中俄专家的重视。

3 设计的防腐方案和施工技术方案

对于防腐方案，中俄双方设计文件均规定如下：

黑龙江穿越段管道采用出厂带三层聚乙烯加强级防腐层的管道，根据俄罗斯标准OTT-04.00-27.22.00-КТН-005-1-03《三层聚乙烯加强级外防腐》（4型），出厂防腐层厚度不小于3mm，考虑到安全，订货时进行了加强，要求厚度不小于3.5mm。

定向钻穿越补口采用特制的抗拉拖和抗磨蚀的聚合物热收缩套，符合俄罗斯标准OTT-04.00-45.21.30-КТН-002-1-03《定向钻用聚乙烯热收缩套》（4型，定向钻专用）。每一道口采用3个热收缩套，一个用于补口，另外2个用于定向钻拖拉过程中保护补口收缩套。

考虑到施工过程中可能会对防腐层造成破坏，设计文件做了如下规定：

中方设计文件规定：根据РД-17.01-60.30.00-KTH-007-1-04《馈电法检查输油干线防腐状态》指导文件的要求，在定向钻穿越黑龙江的管道回拖后，应采用馈电法对管道防腐层进行检查；如果馈电法检查不合格，则对穿越管段采用超声波仪进行内测径诊断，同时增加牺牲阳极作为以后运营过程中的防护措施。

俄方设计文件规定：水下铺设的油管段绝缘电阻率不应低于250 kΩ·m2。在这种情况下，当平均电流密度不高于1.3 μA/m2时，相对于电源连接地的穿越末端的土壤自然电位的偏移应是300 mV。考虑到不可能通过开挖来消除阴极极化发现的缺陷，在区段电阻不符合设计值时，定向钻区域需连接临时阴极保护装置。

从中俄双方的设计文件看，如果防腐层遭到破坏，应采用增加牺牲阳极的形式进行补充保护。

另外，在定向钻施工过程中，应尽量使导向孔符合设计轨迹，并进行4次扩孔和充分的洗孔，保证定向钻孔洞圆滑、平缓过渡。

在穿越设计方案中，考虑采用负浮力控制措施，让管道在回拖过程中保持悬浮状态，尽量减少孔壁对穿越管道防腐层的损伤。

4 新型管道防腐层保护措施探讨

4.1 管中管方案

此方案为俄方提出的建议。俄方建议先穿越一条钢套管或塑料管，然后将输油管道从中间通过，以保护穿越管道防腐层，我们分析此方案存在以下问题：

（1） 钢套管或厚壁塑料管对阴极保护具有屏蔽作用。如果后期防腐层出现漏点，无论是牺牲阳极还是强制电流均不能对管道防腐层漏点形成保护，使得这些措施完全失效。

（2） 采用钢套管或塑料管需要增大定向钻扩孔直径，势必进一步增大了定向钻的穿越风险。

（3） 钢套管费用较高；大管径塑料管穿越的技术难度较大，因缺少此类管的穿越经验，可能遇到意想不到的风险。

（4） 采用管中管方案大大增加了施工和材料费用，也进一步增大了穿越风险，同时延长了施工工期。

4.2 光固化套方案

为了防止防腐层在定向钻穿越过程中受到破坏，采用德国PSI管道配件有限公司生产的Fibertec光固化套对防腐层进行加强，光固化套的制造根据欧盟标准EN12068/DIN30672C/50DVGW《用于与钢管外防腐相接的外有机涂层带和可缩材料》，加强后使得管道防腐层在水平定向钻施工时具有较强的抗机械外力冲击和较高的力学性能。其抗压强度为150 MPa，抗冲击强度57.5 kJ/m2，抗剪切强度达到0.615 MPa。

光固化套采用缠绕式施工，然后采用自然光或者特种光源在规定时间内固化（-40℃以上工作）。在一定强度的自然光下，固化时间20～120 min，在特种紫外光灯下，固化时间2～20 min。用光固化套保护的管道如图1所示。

图1 光固化套保护管道示意

此方案存在的问题：

（1） 在国内长输管道上缺少相关的使用经验，其保护效果缺少应用实例支持。

（2） 低温施工和工作性能需要进一步验证。

（3） 此方案是对原防腐层的加强措施，由于地下定向钻穿越工程的不确定性，穿越完成后地下漏点也不能保证完全排除，如存在漏点，需继续按原设计方案增加牺牲阳极进行保护。

4.3 其他保护方案

采用定向钻穿越岩石地层的管道除了上述保护方法外，还有环氧类、聚脲及混凝土保护层，这些保护方法在国外均有过一些尝试，但是在国内研究的还不多，有待于进一步探讨。

经过中俄双方多次协调，最后达成一致意见，确定黑龙江穿越管道采用光固化套外保护方案。

5 结束语

定向钻穿越管道回拖防腐层的保护，特别是对于岩石地层定向钻穿越，已经日益受到国内外专家的关注。文中提及的回拖管道的保护措施，无论是管中管、光固化套还是其他保护方案，均需要设计和施工人员进一步研究和验证，管中管方案在国际上还没有工程应用先例，光固化套方案在德国使用已经比较成熟，在中国还刚刚起步。尽管黑龙江穿越管道采用了光固化套保护方案，但此方案并不一定是最好的方案，光固化套保护方案造价较高，光固化套与管道没有胶结，且光固化套施工验收没有成熟的标准，这些问题均还有待于研究解决。

Abstract:Applying directional drilling method for oil and gas pipeline crossings has become a preferred way in river crossing because of less investment,shorter construction period,no influence on channel,safety and environmental protection.But the anticorrosion layer may be damaged during pullback stage,especially in the rocky stratum.According to the design documents stipulated by both sides of China and Russia,the investigations on several new protection measures of anticorrosion layers were done and finally the light-cured external protection layer was adopted for the Heilongjiang pipeline crossing project.

Key words:China-Russia Crude Oil Pipeline;crossing with directional drilling;pullback;anticorrosion layer protection

（51）Discussion on Anticorrosion Layer Protection at Pipeline Pullback Stage of Directional Drilling in China-Russia Heilongjiang Crossing Project

MA Xiao-cheng（China Petroleum Pipeline Engineering Co.,Ltd.,Langfang 065000，China）,ZHAN Sheng-wen，CHEN Zhe

TE973.4

B

1001－2206（2010）05－0051－02

马晓成（1980-），男，河南南阳人，工程师，2002年毕业于西安公路交通大学建筑工程专业，现从事管道穿跨越设计工作。

2009-12-04；

2010-06-28