输油管道泄漏在线封堵技术应用及探讨

吴睿

摘要：管道运输 （Pipeline transport） 是用管道作为运输工具的一种长距离输送液体和气体物资的输方式，是目前最高效，最低廉的运输方式。目前全国油气长输管道长度约为16万公里，油气管道运输的可靠性将直接关乎国家的经济发展，是国家发展的能源大动脉。而管道的腐蚀穿孔、突发性的自然灾害（如地震、滑坡、河流冲刷）以及人为破坏等都会造成管道泄漏乃至破裂，威胁到长输管道的安全运行，如果处置不及时，将导致重大的财产损失，人身伤害，环境污染等，随着国家《安全生产法》、《环境保护法》的颁布和习主席“绿水青山就是金山银山”的提出，对管道输油运输安全和应急处置提出了新的要求，在不停输或者带压情况下开展在线封堵尤为重要。本文结合传统封堵技术，介绍了两种新式封堵方法，为输油管道运输泄漏后在线封堵提供借鉴。

关键词：输油管道  应急处置   在线封堵

输油管道泄漏后处置，分为几类，按照是否停输带压作业分为，停输泄压后封堵作业和在线不停输封堵作业;按照封堵器选择分为：对开式卡具封堵作业，管帽封堵作业，柔性堵漏封堵作业等。使用时按照各自使用范围和缺陷点的具体表现来定选择相应合适的堵漏器具。我们通过分析优缺点和现场实际需求，发现如下问题：一是传统封堵器无法有效实现1Mpa以上的在线封堵作业;二是存在安装速度慢，作业风险高的问题。针对以上问题，作业人员通过技术攻关，新开发了两种封堵器：下口径泄漏压3Mpa以下可操作高压封堵器和泄漏压2Mpa低压快速封堵器，两种新的封堵器集合传统封堵器的优点，优化和传统封堵方式的缺点，将输油管道泄漏应急处置提高到了新的高度。

一、传统封堵器存在的优缺点分析

1.对开式卡具封堵器

优点：修复后强度高，可永久性使用;缺点：开式卡具重量大，在安装时需要吊车辅助，在输油管道泄漏情况下，焊接需要对防腐层进行剥离，带引流对开式卡具还需要现场工艺管道压力符合要求，焊接工作量大，不能满足现场快速封堵作业要求，基本用在非泄漏情况下或者工艺处置完成后不带压力的封堵作业。

2.管帽封堵器

优点：焊接量小，相对轻便;缺点：管帽封堵要求管线泄露油品泄露压力低，且焊接前需要提前剥离防腐层。而且在12点方位外的其他点泄漏封堵难度很大，基本用在微小泄漏下抢修或工艺接口的计划性封堵作业。

3.柔性堵漏夹具封堵器

优点：携带方便，现场和实现快速安装，不需要焊接，可实现15mm以下，泄漏压力≯2Mpa的泄漏点封堵作业;缺点：柔性堵漏卡具封堵器无法有效实现大口徑管线泄漏封堵，柔性带受力面大，对于有三层PE防腐层的管道，安装完成后因为防腐层有弹性形变，封堵完成后易发生二次泄漏，只能短期使用，无法长期使用，如果要实现永久性封堵需要配合B型套筒进行二次焊接封堵作业。

二、对封堵器开展实际封堵验证

1.实验平台

为实现封堵器封堵实验，作业人员设计只做了一套试压平台。

由大排量高压水泵作为动力源，抽取水箱洁净水向已充满水的模拟输油管道充压，使管道有相对足够的水压，来模拟管线长时间稳压泄漏情况。

性能：

（1）水箱存水大约40方水，利用旁通阀组实现压力调节，为确保人员安全，设定压力为0-2.75Mpa可调;

（2）采用双泵并联，泄放流量20m?/h情况下，可坚持稳定泄压状态60分钟以上，同时可由外部自来水作为补充水源;

（3）平台所有焊口进行X光和着色探伤，二级合格;

（4）干线管道上有安全阀和排气系统，对实验作业进行安全防护。

2. 封堵实验结果

为便于研究，我们设定泄漏条件为：泄漏孔径10mm，泄漏点在12点钟方向，泄漏点形式为点状腐蚀穿孔，泄漏管道管径为Φ559mm。通过实验数据可以看出，在引流情况下，除柔性堵漏卡具堵漏器无法实现封堵外，其余封堵器都可以实现2Mpa以下封堵作业，但当引流停止后，超过1.5Mpa就会出现二次泄漏情况。而对于公司输油管道静压点达到4Mpa的实际情况，显然目前产品无法实现这一目标，这给公司安全生产带来隐患。

三、新设计的要求

1.设计要求

结合实际情况和实验数据，对传统封堵器优缺点进行分析，作业人员对优点进行了集中，计划构思设计一种携带方便，最好不需要焊接，操作安全，封堵压力有所提高的封堵器设想。考虑到管线泄漏至具备处置条件的压力衰减和实验平台极限，设立如下目标：

（1）安装快速，要在40分钟内实现封堵;

（2）自密封压力达到2.75Mpa以上;

2.设计方案

针对这一目标，工作人员提出了高低压配合的组合封堵器涉及方案：

（1）高压带引流可焊接泄漏封堵器;

（2）高压带引流非焊接泄漏快速封堵器。

3.2.1可焊接泄漏封堵器设计

可焊接泄漏封堵器思路是科实现高泄漏压力情况下的永久性快速封堵，需要考虑到超过2Mpa时的人员安全和平台能力，设计参数为泄压封堵压力≮2.75Mpa，设计采用轨道设计，带8组滚轮，方便在管道上360度位置快速移动安装，对角方向设置配重平衡块，便于旋转操作;采用液压单一点给力，密封面自动平衡设计，结合限位槽，密封面受力自动平衡;2道硬密封，中间有橡胶密封，表面为迷宫槽，与管道密封结合，形成迷宫槽式密封结构，密封效果更佳;采用定位销设计，管帽安装到管道上，马鞍面会自动骑正，密封贴合度更好，在测试过程中直接从高到低开始实验，当高压实验成功时， 默认适用于低于该压力情况。

经过测试看出，封堵压力除设备故障外，2.75Mpa泄漏压均一次成功，且时间均在20分钟内完成，实现了设计目标。

3.2.2非焊接泄漏快速封堵器设计

非焊接泄漏快速封堵器主要为补充可焊接的缺失部分，即快速实现堵漏，先实现堵漏，再进一步配合其他管帽实现永久性封堵，考虑到没有多余遮挡，对操作人员安全造成威胁，参数设定为：泄漏压力≤2Mpa下快速封堵，10分钟内完成快速封堵，且自密封保压压力达到2.75Mpa以上，该设计有五部分组成，分别为管道隔离垫块，锁紧刚性链条，导向轮，封堵块，压紧装置，管道隔离垫块是为防止链条与管道防腐层面接触，容易出现因防腐层弹性形变发生预紧力降低而泄漏的问题;锁紧刚性链条为去掉传统柔性堵漏带接触面过大的问题;导向轮是将锁紧力导向为垂直方向，增大同等链条预紧力下垂直方向的压力，封堵块是按照管道直径配置，弧形贴合良好，带有橡胶密封面，压紧装置可由液压扳手和扭力扳手开展操作，预紧力设置在40Nm。

同样，通过实验平台开展测试，从数据得到，非焊接式泄漏快速封堵口在2Mpa时，可快速实现封堵作业，实现了设计目标。同时我们在后期还做了一项实验，就是在完成封堵后，对封堵器自密封压力进行了测试，按照管线静压，极限压力设定为4Mpa，从数据得到，两种封堵器，在完成封堵后，在条件具备情况下，可以实现4Mpa范围内的管线压力波动，对一些紧急管道，可在4Mpa范圍内实现启输。

四、应用效果

在2016年6月份，兰州原油末站DN50mm小口径管道腐蚀穿孔，穿孔大小6mm条装腐蚀孔，泄漏压力0.5Mpa，应急处置过程中，第一次采用柔性堵漏封堵器进行堵漏，安装发现，柔性堵漏带对管径有要求，在DN≤100mm以下的管道，因为自身设计缺陷，预紧螺杆过长，导致封堵压块不能获得足够预紧力，后采用新设计非焊接式封堵器，实现了快速封堵，应用效果良好。

并在后期应急抢修演练中也得到很好的验证。

五、结论及发展方向

（1）输油管道泄漏后，三层Pe防腐层的清除是一项麻烦又危险的作业，使用快速封堵器先封堵后清除防腐层，会是抢修作业更安全。

（2）传统柔性堵漏卡具，在带有防腐层管道泄漏封堵时，因为防腐层的弹性形变，会使柔性堵漏带预紧力降低，如果使用传统柔性堵漏卡具封堵，需要高度关注二次泄漏的问题。

（3）焊接式快速堵漏封堵器是集合了对开式卡具和管帽的优点而开发，在完成安装和引流情况下，防腐层清除和焊接变得更加安全。

（4）焊接式快速堵漏封堵器因为有导轨和配重平衡，在管道泄漏360方向泄漏情况下，安装都很方便。

（5）非焊接式快速堵漏器可以配合传统管帽进行永久性修复，而传统柔性堵漏卡具封堵器必须配合B性套筒才能完成永久性修复作业，工作量较大且存在二次泄漏风险。

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