浅谈流动性沙漠油气集输管道保护措施

李凯，熊竹顺，李雷，闫逸超

中国石油塔里木油田分公司(新疆库尔勒841000)

浅谈流动性沙漠油气集输管道保护措施

李凯，熊竹顺，李雷，闫逸超

中国石油塔里木油田分公司(新疆库尔勒841000)

地处于塔克拉玛干沙漠腹地的西部某油田由于地处沙漠地区，常年风沙天气，各类油田集输管道在运行过程中，出现了裸露、移位、穹起、扭曲、剪切等多种情形，直接威胁集输管道的安全运行。为了避免这些问题的出现，从管线全生命周期来进行管理，通过设计、施工、运行、维护等几方面对流动性沙漠地区的管道运行提出一些保护措施，经过现场实践应用表明，这些措施切实可行，可为以后的压力管道管理提供借鉴。

流动性沙漠;油气集输管道;保护措施

地处于塔克拉玛干沙漠中部的西部某油田，属于干旱沙漠地区，气候特点为温暖带大陆性干燥气候，冬季寒冷，夏季酷热。干旱少雨，光照充足，流动沙丘占80%以上，由于整个沙漠受西北和南北两个盛行风向的交叉影响，风沙活动十分频繁而剧烈，全年有1/3是风沙日，而且常发生大风或沙暴，大风风速达300m/s，沙丘年推移速度20～30m，据测算低矮的沙丘每年可移动约20m［1］。

油田各类油气水管线有375km，处于沙漠地区，管线铺设掩埋物为细沙，管道长时间运行之后，由于风沙影响，沙丘推移，使得集输管线出现了裸露、移位、穹起、扭曲、剪切等情况，极大地影响了油田的安全生产。

经过近几年对沙漠认识的加深以及现场经验的增加，提出从设计、施工、运行、后期管理等几方面采取措施来防止管线出现类似情况，以保证管线的安全生产。

1 设计措施

1.1 管道材质的选用

1)非金属管线抗剪切力差，对于平缓、15km以内短距离的管道采用玻璃钢管线、钢骨架复合管、柔性复合管。

2)对于长距离、沙丘起伏较大的管线，采用金属材质或柔性复合管。

3)靠近公路，便于维护维修施工，优先选用柔性复合管，远离公路，不便于车辆进出，选用金属材质20#无缝钢管+内防腐施工工艺。

4)介质温度＜65℃，优先选用柔性复合管，温度≥65℃选用金属材质20#无缝钢管+内防腐施工工艺。

5)公路两旁、生活区周围有咸水浇灌绿化带，靠近绿化带较近地方采用非金属抗腐蚀材质。

1.2 管线走向的选择

1)管道走向应尽量避开沙丘落差大于6m的铺设。

2)尽量沿公路敷设管道，最好在避风坡一侧，以减少流动沙丘的影响。

3)管道的水平及竖向转弯，根据具体情况分别采用弹性敷设、冷弯弯管和热煨弯头来处理。在地形允许的情况下，优先采用弹性敷设方式。

4)在管道平面与纵向发生变化且无条件弹性敷设时，采用冷弯弯管，必要时采用热煨弯头。

1.3 管道标志的设计

1)管线标志桩、转角桩设计由原来的填埋式改为管卡式，避免长时间风沙将标志桩、转角桩推移、掩埋、损坏，不便于对管道的运行管理。

2)管卡式标志桩原则上应布置在焊口位置处，与焊口信息一起存档，并定期通过GPS焊口信息确认管线移位情况。

2 施工措施

2.1 沙丘落差处理

沙漠地区，特别是沙丘相对高差特别大的地区，就需要根据设计要求对线路施工作业带的坡度和宽度进行控制。如图1所示沙丘顶部需要挖方，底部需要填方。鉴于施工成本问题，避免承包商错误认为施工作业带的坡度和宽度只要能够满足焊接工序的要求即可，而需严格遵守设计规定的坡度和宽度［2-3］。

图1 沙丘处理示意图

2.2 管道埋深处理

在沙漠地区，管线明确区可以使用机械进行开挖，但在机械开挖的过程中，如图2所示，必须保证管线顶部距离管窿底部距离＞1.2m，保证在顶部以上的管窿被风沙推移后，管线的埋深符合要求，另外沙漠地区的土壤为松散的细沙，管沟开挖时会自然放坡，管道也会随坡溜下沟底，且对防腐层不会造成破坏。需要注意的是，管道下溜时，会将一定量的流沙带入沟底，造成管沟深度不够。在管线密集区域需要人工开挖时，必须要进行人工浇水，稳固沙壁，以保证管线的埋深需求和施工安全。

图2 管线埋深控制示意图

3 GPS信息压力管道管理

管线焊接完成下沟后，利用GPS记录管道焊口X、Y绝对坐标值，以及焊口焊接作业人、确认人信息，焊口内防补口作业人、确认人信息。形成一系列的点坐标，输入大地地图中，可以得到一条完整的管道走向图。应用GPS信息压力管道管理包含以下几方面:

1)编号。对每道焊口进行编号如图3所示，该编号是本道焊口的唯一编号，方便后期的直接定位。

2)闭环。每道工序涉及的人员对所属工作负责的内容进行签字确认，形成有效的信息且闭环管理。

3)管理。基础信息汇总收集如图4所示，项目所属单位进行确认，资料归档存于该项目基础档案资料中。

4)对比。每年抽取5%焊口进行定位确认管理，并对裸露管线进行的移位情况进行对比，确认管线信息。

5)确认。为以后管道判断、快速确认管道、维修处理等作用提供了基础信息，简化处理步骤。

图3 现场管线焊口编号

图4 焊口GPS定位信息

4 防风固沙措施

通常情况下，沙漠地区地形主要有沙丘、沙垄以及少数较平坦的沙滩3种。管道在沙漠地区敷设完成后，有效固沙，防止沙丘移动吞没管线是管线保护措施重要一环。通常情况下，采取种植草方格和设置阻沙栅栏防沙固沙的方法［4-5］。

沙漠地区采用草方格固沙，草方格主要由麦秆、芦苇制成。即将芦苇直接埋入沙层中，在流沙上扎成方格状半隐蔽式沙障。具体做法为:芦苇埋入深度约为150～200mm，露出地面高度约为200～300mm，草方格大小为1m×1m，草方格边厚约为50mm，草方格密度1.5kg/m3，用铁锹拥沙踏实使之牢固。管线草方格一般设计宽度12m，其中上风向7m、下风向5m，特殊风口位置适当加大为上风向9m，下风向7m。

5 后期维护管理

1)建立集输管线巡检台账，定期掌握管线运行情况，发现管道覆土厚度＜1.2m时，及时进行掩埋。

2)每年对筛查出来的与重要功能、关键部位、易损材质、环境影响等多种因素有关联的管线进行埋深检测，并进行登记，发现隐患，及时整改。

3)每年定期对管线保护草方格进行补扎，确保符合设计要求。

4)对发生扭曲、变形、穹起等管线进行重点监控，待单井停产作业时及时对管线局部更换，避免发生严重泄露事故，并保证管线的埋深。

5)由建设单位定期对承包商、监理、工程员、运行人员、维护人员等进行培训，即对管线施工、运行、维护等开展沙漠地区管线敷设、施工、防风固沙等专业性培训。

6 结论

采取了所述的各项措施后，各类油气集输管道安全运行均得到了有效保护，从2013～2014年对管线裸露、移位、穹起进行排查的结果来看，异常数量大幅度下降，说明措施有效果。

通过这些保护措施的落实，可得出流动性沙漠对油气集输管道的破坏是存在的，而且是严重性的结论。因此，在设计阶段要充分考虑流动性沙漠特点，针对现场实际情况，选择合适的管材。施工阶段选择针对流动性沙漠的专项施工应对措施，保证焊接、防腐、埋深、防风固沙等工序严格执行。最后后期的维护也显得尤为重要，在管道运行寿命期间，要不断的通过发现问题、分析问题、解决问题来确保油气管道的正常运行，延长其使用寿命。

［1］杨兴华，何清，霍文，等.塔克拉玛干沙漠南缘风沙跃移运动研究-以策勒为例［J］.中国沙漠，2012，32(4):910-914.

［2］徐国斌，杨建.沙漠地区长输管道工程监理工作要点［J］.新疆石油与天然气，2006，2(1):82-84.

［3］SY 0401-98输油输气管道线路工程施工及验收规范［S］.

［4］张安.大口径长输管道沙漠地区施工技术［J］.油气田地面工程，2013，32(8):104.

［5］梁金强，赵晓梅，孙松，等.沙漠油田管道纵断面的设计［J］.新疆石油与天然气，2013，9(2):97-99.

For the oil/gas gathering pipelines in some western oilfield locating in Takelamagan desert，there are some phenomena such as bareness，displacement，arch，distortion and shear，which threat the safe running of the oil/gas gathering pipelines.In order to avoid the phenomena，some protection measures for the oil/gas gathering pipelines in flowing desert are proposed from the design，construction，running and maintenance of the pipelines.The application result shows that themeasures are feasible，which can provide reference for themanagement of pressure pipelines.

flowing desert;oil/gas gathering pipeline;protectionmeasures

李凯(1983-)，男，工程师，现主要从事油气开采工作。

王梅

2014-09-19