水溶管道封堵技术在长北气田的应用

丁鹏，雷普瑾，余志斌，霍晋，董欣，李海舰

水溶管道封堵技术在长北气田的应用

丁鹏，雷普瑾，余志斌，霍晋，董欣，李海舰

（长庆油田长北作业分公司，陕西 西安 710016）

介绍和对比了不同类型的管道封堵技术，着重阐述了水溶管道封堵技术的优势、适用范围，同时以长北气田某高压天然气输送管道修复项目作为工程案例，阐述了水溶管道封堵技术在天然气输送管道维修中的应用。最后，提出了水溶管道封堵技术选择的建议。

水溶；管道封堵；管道修复

1 前言

天然气及石油管道经过多年运行之后, 由于管道制造本身的缺陷、环境的腐蚀冲蚀以及第三方破坏等因素，不可避免的会产生各种损伤和失效，带来严重的生命财产损失。如何经济、安全、高效地恢复管道的安全运行受到了社会的极大关注，因此对管道动火焊接修复相关的封堵技术研究具有十分重要的意义。

天然气一般都采用钢制无缝管道进行密闭输送，由于紧急维修、改建、新建等的要求，需要在天然气管道上实施焊接等动火作业。天然气管道动火时需要有可靠、安全的可燃气体隔离封堵技术，否则会导致爆燃事故的发生。本文所着重介绍的水溶性管道封堵工艺，提供一种对天然气、凝析油、凝析油水天然气混合液的管道隔离封堵技术，能快速完成管道的绝对隔离封堵，确保管道焊接作业安全，缩短管线动火周期，节约费用。下面就从工艺技术、经济效益、安全性等方面，将传统封堵工艺和新型水溶封堵工艺作对比分析[1]。

2 管道封堵工艺技术介绍

在动火作业中，目前气田上应用较广泛的隔离措施是仅置换或者置换+传统隔离封堵工艺。但因天然气中含有凝析油，凝析油吸附于管壁上或者以凝析油水混合物形式积存于管道低点位置，随着温度的升高一段时间后，凝析油蒸汽就会挥发出来，当达到一定的浓度就会在动火焊接点引起闪爆，给动火作业带来了很大的风险。故最安全的方法应该是在焊接点附近形成绝对隔离，将会避免事故的发生。

下面以天然气管道焊接动火为例，对几种工艺进行介绍。

2.1 传统管道封堵技术

2.1.1 仅氮气置换工艺技术

直接向管道内连续注入置换氮气，直到在管道氮气出口处可燃气体检测为10%LEL以下，则认为氮气置换合格。

2.1.2 氮气置换+隔离封堵工艺技术

在氮气置换完成之后，进行隔离封堵。按照封堵技术的不同，分为油脂墙封堵工艺、隔离球封堵工艺。

（1）油脂墙封堵工艺：管道氮气置换后，用滑石粉和油脂按一定的比例均匀搅拌后，在需焊接的管口两端处分别筑一面油脂滑石粉混合墙，用来阻止焊接火花与油气的接触，可以实现暂时的隔离。

（2）隔离球封堵工艺：管道氮气置换后，把隔离球放入管道待焊接两端的管道内，充气后可实现对动火点附近暂时隔离。

2.2 水溶管道封堵技术

管道氮气吹扫之后，对待焊接管道内进行清洁，确保管道动火点附近管壁无残余油渍。将符合管道内径的水溶脂装置放入需焊接管道内，用水溶胶将水溶脂板与管道粘在一起，可以做到绝对密封，气体检测合格后即可动火。投产之后，该封堵材料遇采出水即可溶解，不影响下游设备的运行。

具体安全措施及操作步骤如下：

（1）关井放空。按照管道隔离图纸，对需要动火焊接管段进行隔离并放空。

（2）吹扫。选择氮气的注入口和排出口，从上游处连接氮气车，用氮气吹扫该处管段，主要目的清除管线内的可燃气体，直到氮气排出口气体检测合格，结束氮气吹扫作业。

（3）隔离。根据隔离图纸进行隔离，并挂牌上锁，确保动火管线处绝对隔离。

（4）切割。确认动火管道压力为零后，使用冷切割器在特定的动火部位处作业。

（5）封堵。对焊接管道内进行清洁，将与管道内径相符的水溶管道封堵板分别安装在动火部位的上下两端进行封堵。

（6）气体测试。封堵成功后，使用可燃气体测试仪进行持续检测，确保可燃气体为零。

（7）动火焊接。按照动火作业计划书进行动火作业，并对动火点进行无损检测，合格后方可投产。投产后，该封堵材料遇采出水即可溶解。

3 管道封堵技术经济效益对比

3.1 影响关井时间

水溶管道封堵技术与传统封堵工艺相比管道修复时间短，产能损失小，经济效益好。以长北气田CX支线改线为例，具体时间对比如表1。

表1 传统封堵工艺和水溶管道封堵工艺对比

以上CX支线改线为例，CX支线全长2.7 km，传统封堵工艺氮气置换要达到可燃气体浓度在10%LEL以下，故氮气置换所需时间较长。水溶管道封堵技术节省了氮气置换和封堵的时间，总共节约11 h。

3.2 成本经济效益对比

该CX支线井目前配产32.8×104m³/d，与传统封堵工艺相比，可以节约11 h时间（参照表1），影响气量可达15×104m³，以1 m3天然气价格1元计算，相比传统封堵工艺节约15万元。

4 管道封堵技术综合对比

天然气输送管道动火作业是一项高危作业，动火点位置必须做到绝对隔离，同时可燃气体浓度必须降低到可接收范围。下面就各种封堵技术安全性作以对比。

（1）仅氮气置换，是最不安全的一种方法。缺点较多：大多数天然气输送管道都含凝析油，随着环境温度的升高，管壁上残余的凝析油可燃组分会挥发出来，在焊点附近形成易爆性的混合气体，焊接时容易引发爆炸；置换周期很长，可燃气体检测很难达标，如出现管道应急抢险状况，则无法满足及时焊接动火的需求；停产时间长, 经济损失较大。

（2）油脂墙封堵工艺优点：油脂随气流进入生产系统，无须后期清管作业。缺点：氮气置换时间长，且施工工序复杂, 氮气消耗较多；油脂封堵点位置不易确定。如果离焊接位置过近，油脂受热容易融化，会造成隔离失效；油脂墙不能承压，稍有背压就会损坏，造成燃爆的事故，有的甚至造成人身伤亡，因此大直径管道不适用油脂墙封堵工艺。故该方法不是最优选的工艺。

（3）隔离球封堵工艺优点：隔离球适用各种不同直径的管道。缺点也较多：氮气置换时间长，且施工工序多，氮气消耗多；由于隔离球不能溶解于水，故后期必须进行管道二次清管，故只能用于可以清管的管线；强度不够，不能承背压。故该方法也不是最优选的工艺。

以上三种封堵工艺各有缺点，都不是最优选的工艺技术。下面介绍水溶脂管道封堵工艺技术：

水溶脂管道封堵工艺优点：

（1）可以承背压0.1 MPa；

（2）操作方便，安装简单，安全快捷，特别是对不易接近的区域（如：山区、沙漠）；

（3）无须较长时间的氮气置换，节约时间，产能损失小，经济效益最优；

（4）焊接结束后，只需正常解除隔离开井投产，天然气自带产出水即可溶解该材料，对下游生产设备无影响；

（5）不需要二次清管作业，节省时间，在抢险焊接时候使用最为合适。

长北气田现场使用情况：在CX支线改线动火工程中应用1次，成功完成了含凝析油天然气管线动火封堵，并且在封堵应用现场实现了可燃气体绝对隔离（可燃气体浓度检测值均为零），确保含凝析油天然气管线动火作业更快捷、更安全、更实用。

5 结束语

本文介绍了水溶管道封堵技术的原理、施工工艺和施工方法，并对其技术特点和应用情况进行综合对比，同时结合了长北气田的应用情况，认为该技术能够有效封堵管道，可以为动火焊接提供安全保障。该方法比传统的管道封堵方法具有明显的优势和较好的应用前景。

［1］刘忠，赵宏林.一种新型的管道封堵器[J].石油机械，2006，34（1）：33-34．

Application of Water-soluble Pipeline Isolation Technology in Changbei Gas Field

（PetroChina Changbei Operation Company, Shaanxi Xi'an 710016, China）

Different types of pipeline isolation technologies were introduced and compared. The advantages and application scope of water-soluble pipeline isolation technology were emphatically expounded. At the same time, taking a high pressure natural gas pipeline repair project in Changbei gas field as an engineering case, the application of water-soluble pipeline isolation technology in the maintenance of natural gas transmission pipeline was described. At last, some suggestions on choosing water-soluble pipe isolation technology were put forward.

water-soluble; pipeline isolation; pipeline repair

2019-12-17

丁鹏（1984-），男，工程师，陕西省西安市人，2008年毕业于西安石油大学石油工程专业，从事气田油气集输技术工作。

TE832

A

1004-0935（2020）03-0319-03