油田输油管线更换改造工程施工技术应用探析

张娟

中国石化胜利油田分公司地面工程建设监督中心 山东 德州 251500

1 工程概况

A油田输油管线的更换改造工程包括定向钻地段和浅埋及开挖穿越部分。具体细节如下：（1）管线施工长度为7.6km，其中定向钻深穿长度为2.9km，浅埋及开挖穿越部分长度为7.5km。（2）定向钻地段采用Φ508×7.8 L360M直缝埋弧焊钢管，采用3PE外防腐，不进行保温。浅埋及开挖穿越部分采用Φ508×7.2 L360M螺旋缝埋弧焊管，2PE外防腐，管顶埋深距离自然地坪1.2m，埋地敷设管线30mm泡沫黄夹克保温。（3）开挖穿路外加钢保护套管采用Φ813×8 Q235B螺旋缝埋弧焊钢管。

2 输油管道更换改造工程施工准备工作

为保证A油田输油管线更换改造工程的成功，成立了有效的施工管理机构，由专业管理人员和技术人员组成，全面负责管理工程施工及执行技术要求，确保工程质量达标、施工安全和环境保护。同时，施工机构制定了科学管理制度，建立了施工计划、质量控制、安全生产和物资管理等规范化流程和控制措施，以提高施工效率和确保工程按时完成。在前期施工准备中，通过制定详细的施工方案和方法、采购材料、安排足够工作人员、采购机械设备和布置施工现场等工作，为后续施工打下坚实基础，提高施工效率和施工质量。

3 输油管道更换改造工程施工技术措施及具体实施

3.1 防腐管运输与保管

防腐管的交接、运输、保管和布管是管道工程建设中防腐防腐蚀保护的重要环节。防腐管交接应在交接单上注明材质、规格、钢号、表面质量、数量等信息，并由接收方仔细检查确认。防腐管运输前，应采用专业设备进行装卸运输，避免重压和损坏。防腐管保管应按照要求进行室内有盖存放，避免长时间暴露于室外。布管前应对防腐管进行清洗和应有的处理，确定管材接口的方位和轴线，避免裂缝和损坏。这些环节的精细管理和有效配合可以提高防腐管工程的质量和安全，确保工程的顺利完成。

3.2 管道焊接施工

（1）施工前准备工作。在进行管道焊接施工前，需要做好充分的准备工作，以确保焊接质量和施工的顺利进行。进行施工区域的清理和准备，清除杂物和障碍物，标明安全警示标志。对焊接设备进行检查和维护，检查并配备好焊接辅助工具、防护设备和消防器材等。制定详细的施工计划和工艺流程，明确焊接顺序、焊接方法和参数等。

（2）确定合格的焊接人员。对焊工进行资质审核，包括焊接工作经验、焊接技术等方面的评估。必要时，还可以进行焊接技能考试，确保焊工具备必要的技术能力。提供适当的焊接培训和安全培训，使焊工了解焊接操作规程、焊接安全要求和应急处理措施。建立焊接人员的考核和监督机制，定期进行焊接质量的检查和评估。

（3）做好焊材技术管理。在管道焊接施工中，需要做好焊材的技术管理工作。确保所使用的焊材符合国家标准和规范要求，具备合格证明和质量保证文件。做好焊材的存储和保管工作，防止焊材受潮、弯曲和受损。焊材的标识和追溯必须清晰可辨，以保证焊材的质量可控。对焊材进行检验和试验，确保焊材质量稳定可靠，符合焊接要求。

（4）做好焊材技术管理。焊材技术管理是管道焊接中至关重要的一个环节，焊接质量好坏很大程度上取决于焊材的质量和使用。为了确保焊接质量可控，需要选择符合标准和规范要求的焊材，并做好存储和保管工作，防止受潮和破损。同时，还需要对焊材进行常规检验和试验，确保其质量稳定可靠，以保证焊接质量和工程的长期稳定性。建立焊材技术档案和台账，方便查验和追踪分析。通过严格的焊材技术管理，可以有效提高管道焊接质量，确保管道安全稳定运行。

3.3 管道焊接技术措施

3.3.1 焊接方法

综合考虑现场施工环境和要求，技术人员采用以下焊接方法进行直管段的焊接：下向焊和熔化极气体保护焊相结合。此方法能够提供良好的焊接接头质量和高效率的施工过程。

对于焊条选择，使用纤维素焊条E6010作为底层焊，该焊条具有良好的焊道穿透力和流动性，适合在焊接管道时产生高质量焊缝。而填充盖面焊可选择E71T8-NiIJ焊丝，该焊丝具有良好的抗裂性能和耐候性，适用于填充和覆盖焊接。这种组合方式能够满足焊接强度和稳定性的要求，同时提供了高效的施工工艺，有助于提高施工效率和保证焊接质量。但请在实际施工前进行焊接工艺试验和参数调整，以确保最佳焊接效果。

3.3.2 严格把握焊接要求

焊接是一项精细的工艺，对工序和技能水平都有着很高的要求。为了确保焊接质量和安全性，严格把握焊接要求，包括材料、工艺、设备、环境等方面的要求。选用了符合要求的焊接材料和设备，如严格按照规范选取焊条、焊丝等，确保其质量和性能符合焊接要求。注意焊接工艺的选择和控制，确保焊接参数、工艺流程等符合标准和要求，达到焊接强度和稳定性的要求。焊接过程中采取了良好的通风、防火等安全措施。

3.3.3 特殊条件下焊接技术措施

在特殊条件下进行焊接时，采取了一些特殊的技术措施以确保焊接质量和安全性。在高温环境下焊接，采取了冷却措施或使用耐高温材料。在下大雨后湿润环境下焊接，采用了预烘烤焊材和增加气体保护措施。在有风的外部环境下焊接，采取了风向屏蔽措施。在有腐蚀性介质的环境下焊接，选用了耐腐蚀焊材和增加保护措施。在狭小空间内焊接，确保了通风和安全出口。

3.3.4 焊接质量检验

焊接质量检验是确保焊接接头符合规范要求和工程质量的重要环节。常见的焊接质量检验方法包括目测检验、非破坏性检测和破坏性检测。

目测检验是最简单且常用的方法，通过肉眼观察焊缝外观、几何形状等来评估焊接质量。非破坏性检测方法包括超声波检测、涡流检测、磁粉检测等，用于检测焊缝内部的隐性缺陷，如气孔、裂纹等。破坏性检测则是指对焊接件进行破坏性试验，如拉伸试验、硬度试验等，评估焊接接头的强度和硬度。

焊缝外观、焊缝表面宽度、焊后错边量和咬边的最大尺寸是焊接质量检查的重要指标。焊缝外观应平整、光滑无裂纹、气孔等缺陷。焊缝表面宽度要符合设计要求，过宽或过窄都可能影响焊接强度。焊后错边量是指与母材平面的高度差，应在规定范围内。咬边的最大尺寸指焊接边缘的过剩材料，应不超过规定尺寸，以保证焊接强度和外观质量。通过对这些指标的检查，可以评估焊接质量和确保焊接接头的可靠性（见表1）。

表1 咬边的最大尺寸

选择适当的焊接质量检验方法取决于所需的检测精度和敏感度，以及施工要求和规范的要求。在进行任何质量检验前，必须明确检验标准和要求，并严格执行。同时，在检验过程中应确保仪器设备精准可靠，操作人员经过专业培训并具备相应的资质。

3.3.5 无损检测

对输油施工进行了无损检测。这种无损检测（NDT）是一种用于检测材料和构件缺陷的技术，而无需破坏或影响其完整性。常用的无损检测方法包括超声波、涡流、磁粉、射线等。通过这些方法，可以检测出焊接缺陷、材料疏松、裂纹、孔洞等问题，以保证焊接过程的质量和安全性。

3.4 管沟开挖施工

管沟开挖施工是一项比较常见的工程施工项目，其质量和效果直接影响到管道的安装和使用。以下总结了管沟开挖施工的技术要点、开挖深度的确定以及施工技术要求。

施工技术要点包括挖掘方法，保证土壤稳定和支护等，确保开挖的安全和质量。需要根据不同的地貌、土壤条件和材料特性，选择合理的挖掘方法和支护结构，例如手工开挖或机械开挖等。同时，要进行相关的安全防护和工地管理工作，确保施工过程安全有序。

开挖深度的确定直接影响到管道安装和使用的效果，该深度的确定需符合土地安全、设计要求等。一般情况下，开挖深度应该考虑地面冻融情况和管道的使用要求，深度一般在1.2-2.0米之间。

开挖施工技术要求包括对挖掘土壤的处理和回填，支护结构的要求等。特别需要注意的是，施工过程中应保证开挖斜侧的平整度和光滑度，避免对管道的损坏和影响。

3.5 定向钻穿越施工

3.5.1 地锚坑及排浆池

施工中需要挖掘、砌筑浆池和地锚坑。浆池分为两个，每一个尺寸大约为15米宽、20米长、2米深。在浆池里铺设塑料彩条布，然后用砖墙将池子四周固定在一起。墙高为1米，之后使用水泥将它和排浆池四周紧密连接，以防止塌方。一共有两个地锚坑，分别位于主管和光缆套管的中心线上。地锚坑的尺寸大约为5米宽、2米长、1.6米深。出土点处的排浆池和地锚坑尺寸如图1所示。

图1 地锚和钢管桩之间焊接连接示意图

3.5.3 钻机及配套设备就位

施工中采用了GD2200-L一台和GD3500-L一台的定向钻设备，这两台设备满足了回拖力计算要求。这些设备可用于施工时的定向钻探工作，确保按照设计和规范要求进行导向轨迹的确定，并满足规范要求的最小曲率半径。

3.5.4 钻导向孔

为确保施工安全和控向精度，我们按照“数字管道”要求建立了穿越曲线数据库，并采集了每个测站点的控向数据。钻导向孔的钻具组合为9-1/2"牙轮钻头+造斜短节+7"无磁钻铤+5-1/2"钻杆。在开钻前，我们认真分析地质资料，确定控向方案，泥浆与司钻密切配合，随时对照地质资料和仪表参数分析成孔情况，确保准确出土和良好的孔道质量。钻导向孔时做到了出土准确、成孔优良（图2）。

图2 导向孔施工示意图

3.6 解封回填

解封回填是在钻完导向孔后的一项重要工作，用于封堵钻杆和孔口，防止泥浆或其他物质的渗漏。在解封回填过程中，我们根据工程要求选择合适的填充材料，如水泥浆、砂浆等，对导向孔进行密封和固结。同时，我们注重施工质量控制，确保回填的均匀性和密实性，并进行必要的监测和检查，以确保工程的安全和稳定。

4 施工技术成果

经过严密设计、科学组织、精细管理和密切配合，2022年7-9月，A油田输油管道更换工程取得了圆满成功。整体工程施工优良率超过90%，成功实现了预期的工作目标。工程交付合格率达100%，工程设备和材料质量合格率也达到100%。焊接一次合格率达到96%以上。顾客满意度综合评分超过90分。在HSE管理方面，成功实现管理目标，没有发生火灾、爆炸事故，也没有重大事故和污染物未达标排放。工程质量符合国家、省、市相关标准，达到合格要求。