国外沙漠地区油气田集输管道标志桩优化设计

程浩力 齐丹丹 刘震 耿一臻 王鹏 胡京民 姜雄

1中国石油工程建设有限公司北京设计分公司

2国家管网集团北方管道公司榆济管道有限责任公司

3国家管网集团工程建设本部

4中国石油工程建设有限公司

目前中国石油企业以“一带一路”为契机持续推动海外油气领域合作，在中东及非洲地区不断拓展油气田项目。在阿拉伯半岛的阿联酋、沙特、西非的尼日尔等国家，油气田普遍在沙漠之中，由于暴晒及风吹沙蚀，标志桩栽设后在一两年内字体就会完全褪去导致无法识别，这样标志桩就失去了运营管理、警示公众的作用。因此，在该类地区油气田项目中，设计一种适应沙漠气候的标志桩尤为必要。

通常标志桩采用玻璃钢、钢筋混凝土、PVC等材质，但玻璃钢材质桩体虽轻便但易褪色，钢筋混凝土桩较重，PVC长期暴晒易老化，这三种材质均不适合在海外沙漠油气田环境中使用。由于沙漠油气田在海外，很多材料通过国内采购，考虑到运费、材料成本、安装便易性等因素，标志桩易采用可在现场场区（OGM、CPF等站内）集中快速制作及安装的材料，标桩应在运营使用中不会由于字体剥落而无法辨识。SY/T 6064—2017《油气管道线路标识设置技术规范》、API RP 1109—2017《Line markers and signage for hazardous liquid pipelines and facilities》等国内外标准规范[1-7]对线路标志桩设置及设计做了要求。虽然张耀坦等学者[8-15]对国内外标志桩标准作了一定研究，梁金国等学者[16-19]对沙漠地区管道设计及运营管理作了一定研究，但针对适用于海外沙漠地区油气田集输管道标志桩的设计及制作鲜有相关研究，因此未解决工程中遇到的实际问题。为解决目前常规标志桩褪色失效的问题，结合国内外沙漠地区设计、施工及运营经验，对标志桩进行了优化设计。

1 标志桩构造

1.1 整体构造

设计的标志桩基本构造如图1所示。桩体为角钢材质，上部焊接两块钢板，底部为基础；铭牌可以在现场安装也可在预制场集中安装。整个桩体主体可以在场区完成焊接组装，运至现场直接安装，节省现场安装时间。

图1 标志桩示意图Fig.1 Schematic diagram of marker pile

1.2 标识牌

标识牌结构见图2，主要分为两部分：背板采用350 mm×250 mm×3 mm的钢板，在场区同桩体角钢直接焊接安装；铭牌采用320 mm×220 mm×2 mm 铝板制作。通用警示语/词组可订购，采用冲压或蚀刻方式完成，刻蚀深度为0.8 mm，刻蚀工艺可按照中石油三化文件CDP-S-OGP-AC-005-2013-2《油气管道工程测试桩技术规格书》中第6.3 条“测试桩铭牌”中的做法，采用电解刻字加工。里程/编号等数字通过钢模现场刻印，铝制铭牌现场安装时铆钉在钢背板上。由于中东及非洲地区历史上多为英法殖民地，标识牌用语可以采用英法同阿语或本地通用语的双语，具体根据业主/运营单位要求制作。

图2 标识牌示意图Fig.2 Schematic diagram of signboand

标识牌分为上下两块，最上部为通用警示牌（图3），铭牌蚀刻警示标语、运营单位名称及紧急联系方式，该块铭牌为通用固定内容（具体内容业主/运营单位可定制），为避免风蚀导致字体不清，可定制冲印或蚀刻相关内容成品，使字体凹刻于铝板。下方铭牌为管道标识牌，主要涉及管道一些设计参数：尺寸、介质、桩号及穿越类型及穿越里程等内容（图4a）。这些变量文字及数字可制作冲压钢模（数字和字母钢模），现场安装时直接根据现场实际情况冲压刻印（图4b）。

图3 警示牌示意图Fig.3 Schematic diagram of warning board

图4 桩号/穿越标识牌示意图Fig.4 Schematic diagram of pile No./crossing sign

1.3 桩体

由于沙漠地区风蚀沙埋的影响，标志桩不宜采用矮小桩体，根据API RP 1109《Line Markers and Signage for Hazardous Liquid Pipelines and Facilities》的建议，桩体露出地表至少1.2m(4ft.)。考虑到成本及制作难易，桩体可采用40 mm×3 mm 等边镀锌角钢制作。为减少规格便于采购，角钢规格也可考虑使用站内结构普遍使用的规格。

1.4 基础

由于沙漠流动性，为保持桩体稳定性，结合实践，可根据现场情况采取两种类型的桩体基础（图5）。

图5 基础示意图Fig.5 Schematic diagram of foundation

第一种为混凝土基础，桩体钢管底部焊接150mm×150 mm×3 mm 钢板作为固定件，浇灌400 mm×200 mm×100 mm 混凝土底座（C15），为减少现场安装工作量，可在场区同桩体一并预制并完成组装；第二种为当现场混凝土稀缺时，可采取底部焊接400 mm×400 mm×3 mm 钢板，角钢桩体套上DN 200 或DN250 的150 mm 长的钢管，点焊到底板上，起到配重及回填后稳定桩体作用。钢管可采用站场或线路常用规格钢管尾料截取。根据API RP 1109 第5.2 条的要求，钢制基础距离管道至少满足0.3 m（12 in）净间距，以免管道遭受雷击等危害。

2 不同结构桩体指标比较

本优化的标志桩同玻璃钢及钢筋混凝土结构桩的各指标比较见表1。

表1 各类型管道标示桩指标比较Tab.1 Comparison of indicators of various types of line markers

3 结论

油气管道标志桩对油气田管道的完整性管理有着重要的意义[20]，经优化设计的标志桩文字标识由于采用了铝板冲印/蚀刻方式，具备了以下突出特点：

（1）字体凹陷，可避免掉漆后无法辨识的情况。运营管理人员巡线过程中也可以采用红色记号笔对凹陷字体描摹，确保可视性。

（2）由于均采用金属材料，且可现场制作，不用养护，具备制作周期短的特点。除了第二块铝制标牌外，连带基础均可在场区一次性制作完成，可以集中拉运，沿线直接安装。

（3）整体成本基本等同于玻璃钢材质桩体，相对钢筋混凝土桩具备明显的轻便性，不仅节省运费，安装过程可减少人员及工作量。