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废弃油气管道清洗技术标准

2019-10-21 10:06:46浏览:19 来源:清洗联盟   

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废弃油气管道清洗技术标准

20 世纪中国石油天然气管道建设进入了 40 多年的老龄化时期。接近使用寿命的上限。我国废弃管道处置技术储备薄弱,工程案例较少,研究尚处于起步阶段,特别是管道清洗方面,缺乏相应的标准规范指导施工。基于此,对国内外废弃油气管道清洗标准规范、技术现状和典型案例进行调研,总结其适用范围,分析其存在问题,为管内残留物清洗技术体系的形成提供指导,也为我国废弃油气管道的科学废弃处理提供理论支撑。

随着城市规模的扩大,新建建筑物占压或离管道太近,存在较大安全隐患。废弃管道处置主要有拆除和就地处置两种方式,不管采取哪种处置方法,管道清洁度都是重要考虑因素,因此,管道清洗必不可少。特别是就地处置的管道,最终会腐蚀穿孔,残留物会渗透到管道周围,污染地下水、土壤等,对管道清洁度要求更为严格。基于此,对国内外废弃油气管道清洗标准规范、技术现状和案例进行调研,总结其适用范围,分析其存在问题,为管内残留物清洗技术体系的形成提供指导,也为我国废弃油气管道的科学废弃处理提供理论支撑。

1 国内外清洗标准规范

1.1 国外清洗标准规范

加拿大CSA Z662-2007《油气管道系统》,对就地废弃的管道,要求清空管内介质,吹扫或者清洗管道,物理上隔离管道与其他系统的连接。美国 A*****E B31.4- 2012《液态烃和其他液体管线输送系统》,仅对废弃管道进行了一般性的要求,如物理隔离、介质置换和清洗、管道两端密封等,要求宜使用惰性气体介质吹扫内部气体,确认管道可以在没有液态烃的情况下替代气体,但更换后要求易燃混合物不能存在。澳大利亚AS 2885.3- 2012《气体与石油液体管道》,要求用不易燃烧液体置换管内烃类和蒸汽。英国 BS PD 8010-1-2004《管道实用规程》,要求管道物理隔离,清空,并在废弃前清洗介质,以确保废弃管道中没有危险物质。

1.2 国内清洗标准规范

对于废弃管道清洗质量标准,国内仅有中石油企业标准《管道管理与维护手册》有部分规定 :清管器运行速度≤ 5 m/s,天然气管道出口处天然气含量≤ 3%,原油成品油管道内残存油品量不高于有效管容的 5%。SH/T 3547-2011《石油化工设备和管道化学清洗施工及验收规范》、HG 20202-2014《脱脂工程施工及验收规范》、《压力管道安装》等标准、参考书籍也仅对新建、改建、扩建管道的清洗质量指标作出了规定。

2 国内外清洗技术现状

废弃管道残留物按照无机物和有机物划分,无机物主要是油气中含有的各种盐类、泥沙、硫化物,常见的垢盐有碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶(注水管线)等。有机物主要是油垢,如石蜡、凝油、胶质、沥青质。对管道的清洗,目前国内外普遍采用物理清洗法、化学清洗法、物理 -化学结合法以及蒸汽清洗法。

2.1 物理清洗法

物理清洗法包括高压水射流清洗、机械清洗、清管器清洗、喷砂清洗、电子跟踪式清洗、爆炸法清洗等。(1)高压水射流清洗。高压水射流清洗是用水作为清洗介质,通过高压泵和专门喷嘴,泵压力能转化为高速流体动能,高压高速的水射流以强大的冲击力正向或切向冲击管道内表面的污垢,产生很大的瞬间动量,使管子内壁上的污垢直接脱落,达到清洗目的。

(2)机械清洗。机械法清洗通过电动机驱动,带动各种清洗头(如刀具,钢丝刷等)旋转,与管道表面进行摩擦处理从而达到清洗管道的目的。该方法一般使用多个特制的清管器,例如带有锥形皮碗和弹性底座的清管器,带有刮板和锥形皮碗的球形清管器等。在长输管道上广泛使用。机械清洗电源不易控制,弯管施工困难。

(3)清管器清洗。清管器指用弹性可压缩高发泡聚氨酯为主要原料,制成的炮弹或球状工具。清管器清洗技术由成套设备和多种技术组成,其主体包括清管器发送系统、接收系统、电源及相关检测技术。该技术尤其适用于长距离管道清洗。

(4)喷砂清洗。喷砂清洗用压缩空气做高速喷射动力源,将石英砂等磨料喷射到管道内壁污垢上,使管内锈垢脱落。喷砂清洗可分为干喷砂和湿喷砂。

(5)电子跟踪式清洗。电子跟踪式清洗由皮碗式清管器、电子发射机、电子接收机、通过指示仪组成,只要用于管道检测。当管道障碍物较大,管道严重变形时,电子跟踪器就会被卡住,通过电子信号就能测定管道有问题的位置,还能及时检测电子清管器的行程。

(6)爆炸法清洗。根据污垢的性质和厚度,爆炸法清洗采用管道内线性装药(冲击载荷源)和水作为压力传递介质,进行爆炸清洗。由于水是不可压缩的流体,当线性装药沿管道的传播方向爆炸时,瞬时冲击波通过压力传递介质均匀地作用于污垢和管壁上。污垢无法承受冲击波作用,变得松散,附着力下降。管壁受弹性变形,污垢与管壁分离。

a) 化学清洗法

化学清洗法是在管道中加入相应的化学清洗剂,待清洗剂与污垢充分混合一段时间,通过化学溶解、皂化反应、中和反应、氧化还原等反应清洗管道内壁残留油垢。然后用水或蒸气进行吹扫、清洗。一般主要包括碱洗和酸洗。

(1)碱洗。碱液与油垢主要发生皂化反应、化学溶解、 氧化还原反应等。油垢由大分子长链有机物组成,碱液具有很强的化学活性,可以将大分子有机物水解成具有亲水性的低分子。同时对管壁腐蚀性较小。建议碱液加热到70~80 ℃使用,此温度下碱液化学活性大,分解油垢速率高。

(2)酸洗。去除无机盐垢层。通常用稀硫酸、稀盐酸清除厚氧化皮和铁锈(一般管道除锈使用),用盐酸除 去硅酸盐、钙盐等。

b) 物理-化学结合法

输油(气)管道污垢成分很复杂,单独使用某一种方法进行清洗,都有其弊端,不可能达到很好的清洗效果。如单纯用化学法清洗,反应时间长、清洗不干净、不彻底,容易造成现场污染,间接提高清洗成本。同样,单独用清管器清管也很难达到较理想的效果。多种方法的联合清洗是今后清洗发展的趋势。已经开发了各种实用的复合清洗技术,如 :清管器清洗+化学清洗、高压水射流清洗+化学清洗、机械清洗加化学清洗、清管器清洗+化学清洗+蒸汽清洗等。

c) 蒸汽清洗法

通过高温高压作用下的饱和蒸汽,对管道表面的结蜡、油垢进行溶解,使其黏度降低,同时流动性更好。同时,过饱和蒸汽可以有效切入任何细小的孔洞和裂缝,将结蜡、油垢从管壁剥离。该方法简单直接,与残留物反应较快,通用性强。不管残留物的成分如何,该方法都能使其液化和脱落,特别适合管径较小的管道清洗。对于长输管道的清洗,该方法还得需要清管球的配合,施工工艺还需进一步研究。

3 国内外清洗案例

2010 年,捷克 CEPSa.s 管道服务公司对拉脱维亚一段管道进行弃置,排干原油后,对管道清洗时使用的就是组合清洗,即清管列车与水基型清洗液相结合,清洗效果良好。国内某家公司采用的化学清洗列车由若干段塞组成。环保型化学清洗剂添加在不同的段塞之间。根据实际情况选择不同的化学清洗剂。使用气体或水作为驱动介质推动化学清洗列车前进,并且列车从管道中被清洗。通过管道清洗完成。

2016 年 10 月,中国石油天然气集团公司首次将管式清洗剂与清洗剂相结合的清洗技术应用于废管道残留物的清洗过程。试验段是铁秦线最大的蜡沉积段 。并取得了试验的成功,具体清洗技术方法暂未公开。

4 结语

国外尽管提出了废弃油气管道清洗的目的和要求,但对清洗的质量指标和具体技术方法没有具体的要求。泰国和拉脱维亚尽管提出了管道清洗后的油脂浓度指标,但也缺乏通用性。清洗的质量指标主要的考虑因素就是环保,清洗的最终标准应该以管壁残留物剩余含量作为目标较为合适,单纯检测清洗后的清洗液中的油脂含量是不准确的。例如拉脱维亚和泰国的相关标准。而国内目前仅有中石油对废弃阶段管道清洗进行了一定的研究,尚缺乏废弃管道清洗的完整技术研究,没有一个通用性、系统性的清洗施工工艺。因此,废弃油气管道还需要根据管道所处地域、管道类型、管内残留物及清洗目的的不同,进行完整清洗技术和清洗施工工艺研究,逐步建立废弃管道清洗等相关技术标准,完善管道全寿命周期最后一个管理环节,降低废弃管道处置成本,提高处置效率,达到安全、质量、环保要求,解决废弃油气管道隐患问题。

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