非金属管线在姬塬油田的应用与评价

罗政权 杨立雷

（1.中国石油长庆油田分公司 第五采油厂，陕西 西安710200；2.西安长庆科技工程有限责任公司，陕西 西安710018）

姬塬油田地层水矿化度普遍较高，最高达到100g/l以上，具有腐蚀性强的特点。随着油田的持续开发和建设的不断进行，金属管线腐蚀、结垢日趋严重，2005年起姬塬油田采出水处理回注系统开始探索使用非金属管线，目前地面系统中使用的非金属管线琳琅满目，性能特点各不相同，评价优选既满足油田开发需要又经济实惠的管线是摆在我们面前的一项重要工作；同时对更好更快的支撑油田的发展，实现“低成本”开发的战略，具有重大的现实意义。

1 非金属管线的性能评价

目前姬塬油田地面系统主要使用以下几种非金属管线：玻璃钢复合管、柔性复合高压输送管、塑料合金防腐蚀复合管、HCC纤维增强复合防腐内衬。

1.1 非金属管线的性能特点

1.1.1 玻璃钢复合管

玻璃钢复合管是以CPVC/PVC塑料合金为内衬层、然后缠绕玻璃钢作为增强结构层，经过加温固化后，再在管材两端粘接上可供连接的钢制螺纹接头而制成的一种非金属管材。具有耐腐蚀性好、轻质高强、内壁光滑、节能效果好、使用寿命长、安装连接方便的特点。但同时强度低、韧性差、抗外挤能力差、易折损，使用范围有限。单位长度有限，连接频繁，接头密封性差、失效频率高，易损坏，难修复；施工条件要求高。管线之间通过螺纹式钢制接头连接，管线规格为DN40-DN200，压力等级1.6MPa~32MPa，单根管线长度6m。

图1 玻璃钢管线实物图

1.1.2 柔性复合高压输送管

柔性复合高压输送管是一种高分子聚氯乙烯管道，由改性高分子聚合物芯管、高强度纤维丝（绳）或钢丝（绳)增强层、改性聚合物弹性体防腐保护层三部分构成，具有柔性好、质量轻、输送流体阻力小，单根管长、可盘绕，使用中可自由弯曲，使用寿命长的特点。管线之间可以通过扣压、螺纹、法兰、活接头等连接方式进行连接，管线规格为DN50-DN150、压力等级6.4MPa-32MPa，单根管线长度不小于20m，最长可达1000m。

图2 柔性复合管实物图

1.1.3 塑料合金复合管

塑料合金复合管是近年来出现的一种新型输送管道，其应用范围已经从注水、注聚合物扩大到油田输油以及在化工厂里输送各种腐蚀性液体等。具有优良的防腐性能和流体力学性能。管道内表面极度光滑，液体流动时阻力极小，不易结垢；强度大；韧性好；耐冲击；耐磨损损；寿命长；重量轻；施工方便；螺纹连接，安装快，效率高。

图3 塑料合金复合管结构示意图

1.1.4 HCC纤维增强复合防腐内衬

HCC纤维增强复合防腐内衬涂层以高性能的防腐树脂为基体，高强度的纤维作为增强体，厚度0.5mm～0.75mm，内涂层形成光滑的管壁和亲水疏油的表面，可以有效地抑制蜡晶体的粘附和沉积，同时也具有较好的防垢能力和防腐性能，强度和热稳定性较好，施工也较为简单。适应管径¢48mm~¢219的钢质管道。

不受管道弯头的影响，可连续施工。一次挤涂长度可达3km。该技术可延长管线寿命2~3倍。

图4 HCC内衬施工示意图

图5 使用一年后HCC内衬示意图

1.2 非金属管线性能对比

目前在用的几种非金属管线性能对比（表1）。

1.3 非金属管线经济分析对比

同种规格的不同非金属管道价格不同，选取压力等级为20MPa，DN65、DN100两种规格的非金属管道为例与20#无缝钢管进行比较。(表2)

表1 在用几种非金属管线特性对比表

表2 不同材料管线价格对比表

2 现场应用评价

2.1 玻璃钢管应用情况

玻璃钢管于2005年起应用于姬一联合站、马家山脱水站站外采出水回注的注水干、单井注水管线，目前姬塬油田已应用玻璃钢管线24.75km。由于该管线对沟壑地形适应性差，在上山下沟时接头处容易出现脱落、断裂、渗漏等情况，修复时间过长，严重影响采出水正常回注。

2.2 柔性复合管应用情况

柔性复合管于2007年开始相继应用于姬二联、姬五联、姬七联、罗1撬等站外采出水回注干线，共计55.5km，该管线安装方便、无接头、建设周期短，能够适应油田沟壑地形，投运至今运行情况良好。

2.3 塑料合金复合管

塑料合金复合管于2010年起应用于姬五联脱硫酸根试验的浓水（硫酸根水）回注，共计4.4km，目前应用效果较好，由于该管线应用时间短，效果有待进一步评价。

2.4 HCC纤维增强复合防腐内衬

目前已在姬五联、姬十六转站外回注干线以及单井回注管线开展现场试验，共计应用19.74km，现场应用情况良好。由于该技术应用时间短，效果有待进一步评价。

3 结论及认识

3.1 非金属管道具有优良的耐蚀性能、良好的水利条件，摩阻小、压降小，内壁光滑，管内不易结垢；在采出水系统的处理、输送、回注各环节推广应用非金属管道是可行的，也是必要的。

3.2 非金属管道相对钢管的使用成本低很多，同时非金属管道内壁光滑，不易结垢、结蜡，又节省了管道清垢、清蜡费用，也节省管道运行能耗，因此，采用非金属管道具有显著的经济效益。

3.3 玻璃钢线管、塑料合金管属于硬管，在地形沟壑起伏比较大的区域安装比较困难，使用过程中管道接头、地势陡峭的管道底部等易发生脱口、断裂。因此，地势起伏比较大的区域应选用柔性复合管，站外地势较平坦的区域以及站内可选用玻璃钢管线。

4 问题及建议

4.1 目前油田注水管道压力等级一般在 16MPa~ 25MPa左右，随着油田的开发，大于25MPa高压注水井在逐年增加，甚至高达32MPa，目前在用的几种非金属管道压力在25MPa以内时规格系列较全，大于25MPa压力等级的规格几乎均在DN50或DN32以内,制约了非金属管道的应用范围，应适时开展高压（32MPa）、大规格的非金属管道应用研究和调研。

4.2 塑料合金管、HCC纤维增强复合防腐内衬技术在油田采出水系统应用时间较短，尚未进行全面评价，建议适当扩大试验应用并结合现场应用开展室内试验评价，进行优选定型。

4.3 针对陕北鄂尔多斯盆地地形起伏较大、湿陷性黄土土质等特点，管道施工过程要严格要求，管道接口处必须设置止推座、支墩，保障管道的稳定性，管沟开挖、回填须符合相关规定。