大口径高落差长输管道的水压试验与吹扫

1、大口径高落差长输管道的水压试验与吹扫聂振东 1 田波 2(1. 胜利油田油气集输总厂 ; 2. 胜利石油管理局胜中社区摘要:近年来我国已进入长输管道高速建设时期 , 管道建设所经过的地形地貌日 趋复杂, 口径也不断增大 , 对于大口径、高落差段的长输管道 , 试压和吹扫作为工 程竣工投产前的最后一道质量保障工序 , 其技术要求和施工难度也日益增加。关键词:长输管道; 水压试验; 吹扫西气东输管道工程全长 3900km , 主要施工难点概括为 三山一塬 , 五越一网 , 地 形地貌变化频繁 , 工程建设难度较大。其中的 9A 标段, 行政区域位于甘肃省山丹县 境内, 线路长度 90km, 包含了

2、典型的地形地貌特征。管线所经地段高差变化较大 , 线路最低点位于管线起点的 BI001桩, 高程 1583 13m; 最高点位于终点附近 , 高程 2595 7m 。全程最大高差 1012 57m, 是典型的大口径、高落差管道。1 施工方案的制订进行水压试验前 , 管道管沟必须回填完成 , 管道通球、测径合格 , 试压合格后方 可进行管道吹扫。施工程序如下 :清管测径 准备工作 配置上水系统 注水排气 管线 强度试验 管道严密性试验 排水吹扫。(1 试压参数的确定。西气东输管道工程 9A 标段管径规格 1016mm , 材质 X70, 管材壁厚分为 21、17 5和 14 6m m 三种, 设

3、计压力 10 0MPa 。其中壁厚 21、17 5mm 的管线为穿越和阀室特殊用材 (共 529m , 单独试压 , 总体试压时按照一类地区 14 6m m 计算。根据设计要求 , 管线采用水压实验。强度实验压力具体参数值应根 据段落划分高差计算 , 试压段内最低点的管道环向应力不超过 0 95倍的管材屈服强 度(13 16MPa , 最高点处管道压力不低于设计强度试验压力 (11MPa 。试压时 , 将按 规定计算的最小试验压力增加 2%, 以弥补因气温变化而造成的压力变化。(2 试压水源的选择。按照就近原则 , 选择了流水口水库和祁家店水库作为试压 水源。压力要求 , 可计算出壁厚 14

4、6mm 的管线水压试验高差最大为 216m 。管道分 段必须满足上述条件 , 同时考虑利用线路高差重复使用试压用水 , 以减少水资源的浪 费。分段点还应尽可能接近水库干渠 , 方便上水。经过调查及计算 , 最终将全线分为 六段 , 将上水点设在一、二段分段点和四、五段分段点。2 试压准备(1 试压头制作、安装。根据试压分段 , 制作试压头 8个, 采用 1016 26 2/21/17 5 管材制作 , 试压头长度 10m , 预先安装用于收发多个清管器的注水口和压力、温度 测试仪器、仪表接口(见图 1 。试压头完成各种部件的安装后 , 彻底检查所有的垫片、 O 形环、管 件、阀门和组件 , 确

5、保无漏、无损 , 然后对试压头进行 1h 的水压试验 , 压力达到最大 试验压力的 1 25倍。检查无渗漏即为合格。图 1 试压头配管示意图(2 压力泵装置配置。压力泵装置由 2台高压泵、 200kW 电源和贮水池组成。 贮水池的容量根据每个试压段落升压所需水量确定。(3 提水装置配置。根据设计资料和竣工测量成果 , 第五、六分段 (BI050-BJ001 最大高差 361m , 第二分段高差 179 1m, 在四、五段连接处设一提水泵组 , 进行三、 四、五、六段的上水 , 在一、二段连接处设一提水泵组 , 对一、二段上水。试压连接 流程配管规格经强度计算选用 , 上水管与离心泵相匹配并在试

6、压前与试压头一起进 行试压检验合格。3 技术难题及相应措施3 1 注水排气39油气田地面工程第 28卷第 3期(2009 3第一个注水清管器前面的管道内注入 250m 3的冲洗水。水注入后 , 将流量计复 位到零, 而后将水转向 , 注入到第一个注水清管器的后面。第一个注水清管器被注入 的水推出发射筒。在第一和第二个注水清管器之间注入 250m 3水后, 再向第二个注水清管器后持续注入试压水 , 发射第二个注水清管器 , 之后 持续注水推动注水清管器和冲洗水 , 直至试压管段注水完成。(2 管线水压试验的压力能否稳定 , 关键是注水时能否将管内空气排净。低点注 水时, 通过控制试压段接收端的外

7、排空气量 , 即可实现接受端压力表读数不低于最大 落差时的静水压力 ; 高点注水时 , 还应在接受端通过空气压缩机给管内空气增压 , 然 后再通过控制试压段接收端的外排空气量 , 来保持清管器的行走速度。(3 要将管道内的压力提高到注水泵的最大承受压力 , 以减少高压注水时的工作 量。如果可能 , 在试压首末端选择高点进行排气。 3 2 升压控制(1 强度试验。缓慢地增加试验压力 , 达到试验压力的 30%。检查所有的管件和 连接段, 观察是否有漏水情况。继续增大压力至试验压力的 60%, 检查漏水情况和 系统的完整性 ; 然后根据试压计划继续增压力。按每分钟不大于 75kPa 的均匀速率 增

8、加试验压力 , 达到试压段最高点的最小试验压力的 102%。维持这样的压力直到 地面上管子和管件都检漏完毕。如果从试验开始压力损失就超过试验管段规定最低 试验压力的 2%, 试验段将加水返回到原来的试验压力。在 4h 稳压后期, 必须至少 要有1h 的压力稳定期 , 否则要延长试压期。如果强度试验在规定的最低测试压力下 保持了 4h, 没有发生裂管、明显的压降或者由于温度损失要增加水量 , 则强度试验 就可验收通过。(2 严密性试验。强度试压完成后 , 将试压管段最高标高点的压力降到 10 5M Pa (为最低 , 进行严密性压力试验。从接收端试压头泄压 , 有利于注水清管器完全进入 到试压头

9、内。排水管要有足够的强度 , 并按照批准的方法排水。严密性试验压力稳 定后, 关闭通向压力管线的阀门并切断与压力泵的连接 , 开始 24h 的严密性试验。在 整个严密性试验过程中 , 每 15min 记录一次压力和实际时间 , 每 1h 记录一次管壁和 地层温度。要检查外部管道和管件有无漏泄情况 , 如果可能 , 将漏泄水收集到容器内 或者计算它的数量。如果试验管道发现看得见的漏泄 , 要停止试验 , 修补漏泄, 重新 按程序密性试验维持 24h, 如果没有出现最大为 1%(105kPa 的压力降 , 则严密性试验 合格, 予以验收。达到满意的严密性试验结果后 , 试验段准备排水 , 拆卸所有

10、的现场 接头和仪表。3 3 管道卸压试压经过检查员验收通过后 , 要尽快按照一定的速率减压 , 防止引起颤动 ; 减压 的整个过程中要特别小心 , 要缓慢地开关泄压阀 , 防止水击荷载损伤组装管道 , 阀门 一定不要完全打开降压 ; 在试压管段的高点位置 , 压力不要降低到 300kPa 以下, 防 止从高点排水。 3 4 管道排水排水管道采用 DN150钢管, 每隔 25m 用预埋砼墩(1 5m 1m 1m 加弧形钢板固定 并在排水端固定排水管以免排水时摆动 ; 通过空气压缩机 , 向管内注入空气 , 将第二 个注水清管器驱回发射头 , 将水从试压段内排出。在出发点接收到第二个注水清管 器之

11、后, 将第一个注水清管器推回出发点 , 尽量将管内剩余积水排掉。3 5 扫线排水完成后撤去试压头 , 在试压段两头安装收发球筒 , 准备扫线。要保证扫线速 度和质量 , 清管器要达到在 300kPa 的压力下每小时推进 4km 的速率要求 , 则要求空 压机总压缩量超过 150m 3/min 。储气段压力根据两端管段的长度计算确定 , 一般不 高于 0 6M Pa 。增加皮碗清管器 , 直至清管器到达接收头时 , 清管器前没有活水。用 皮碗清管器排水后 , 再用泡沫清管器 （每隔 1h 放射一次 , 直到泡沫清管器在接收时 干燥、不出现变色 （因灰尘造成 。同时应在清管器发射前和接收后称测其重量 , 泡 沫清管器增加的重量应小于 1 5kg 。当接收到 3个泡沫清管器 , 干燥且没有发生颜 色变化, 即为扫线合格。4 结语水源至蓄水池间连通渠应尽量保持洁净 , 蓄水前应将冲洗浊水外排 , 蓄水池应分 割成多级沉淀池