光固化保护套在定向钻穿越管道上的应用

2012-11-02李军谢风春窦宏强

石油工程建设 2012年3期

关键词：保护套光固化防腐

李军，谢风春，窦宏强

（中国石油天然气管道局国际事业部，河北廊坊065000）

光固化保护套在定向钻穿越管道上的应用

李军，谢风春，窦宏强

（中国石油天然气管道局国际事业部，河北廊坊065000）

黑龙江定向钻穿越管道采用工厂预制3LPE外防腐层，为保护外防腐层，在防腐层外又包覆了一层可光固化的改性环氧玻璃钢防护层。文章从光固化材料管道保护套的技术指标、主要施工技术措施、管道起重方案、光固化材料的保护作用及工程应用效果等方面介绍了该材料在定向钻穿越管道上的应用。应用效果表明，包覆了该材料的管道在回拖后，即使出现少量的划痕，经过计算也具有超过50年的使用寿命，远高于20年的设计使用寿命。

水平定向钻；管道；光固化材料；防腐层保护；施工

0 引言

中俄原油管道黑龙江定向钻穿越工程位于中俄两国边境，是俄罗斯斯科沃罗季诺泵站到中国漠河泵站石油管道系统的组成部分。管道的设计压力为6.4MPa，管径820mm，壁厚15.9 mm，采用K56级直缝埋弧焊钢管。管道穿越水平长度约为1110 m。

黑龙江穿越段管道采用工厂预制三层聚乙烯（3LPE）的多层结构加强级外防腐层，防腐层厚度≥3 mm；补口采用CANSUA的定向钻穿越专用补口带；同时为保护穿越过程中管道外防腐层完好，防腐层外又包覆了一层可光固化的改性环氧玻璃钢防护层。

1 光固化材料管道保护套的技术指标

光固化材料（PSI FiberTec，简称FB管道保护套）满足以下德国工业标准和欧洲工业标准：EN 12068/DIN 30672 C/50 DVGW，DIN 53479，DIN 53455，DIN 53457，DIN 53452，DIN 53454，DIN 53464，DIN 53453，DIN 53459，DIN VDE 0303/ IEC 243，DIN VDE 0303/IEC 93。

2 包覆FB管道保护套的技术要点

2.1 施工前准备

（1）物资储备及运输。光固化材料为进口材料，对储存条件要求较高（防光照、防低温），应当组织专车运输至施工现场。在储存和运输FB管道保护套时，必须水平摆放，温度尽量保持在5～ 45℃，并且应存放在专用仓库内，以确保材料特性的可靠及稳定。

（2）保温棚的搭设及保温（在低温环境下施工时）。搭设的保温棚要采取升温和保温措施，以保证施工环境温度不低于5℃。

（3）现场场地平整。因管道施工现场不具备施工条件，需组织人员对场地进行平整；在平整后现场情况仍不能达到施工要求的，应搭设临时组合施工平台（采用木墩及跳板，根据现场情况订制），以确保施工的顺利进行。

（4）机具到场就位。将所有施工需要机具进行调试、摆放到位。

2.2 FB管道保护套施工技术要求

（1）FB管道保护套的操作人员须经过专业培训，并取得相应证书。

（2）对到达现场的FB管道保护套进行开箱检查（有效期为6个月），打开包装箱后，应检查产品外包装的防光包覆是否完整。

（3）清除管道表面上的污垢，保证包覆范围干净、干燥。

（4）打开FB管道保护套，先将其中的一面保护贴膜全部揭下，然后将揭去膜的一面仔细地包覆在管道表面上。分段垂直包覆，顺序为从管道1点钟和3点钟方位开始，绕到管道底端，撕开内层膜（黄色或蓝色），重合处向下，用手用力固定重合处。

（5）包覆FB管道保护套时特别要注意紧贴管壁，并要稍稍用力拉紧，同时用手从中间向两端推，使保护套贴合管道表面，这可以去除保护套与管道表面之间的空气，使得管壁与保护套材料紧密粘贴。

（6）缠绕后的FB管道保护套的粘接位置必须符合施工要求，根据管径不同，粘接宽度不同，但保护套两端的重叠部分至少要有8 cm（包括纵向重叠部分和环形重叠部分）。

（7）FB管道保护套的纵向粘接位置：纵向重叠处必须在管道的1点钟至3点钟位置，相邻的两个重叠处不能在同一直线上，从而防止4层材料重合在同一位置，不利于充分固化；应保证两个保护套的粘接位置相错15°以上。

（8）将面向操作人员的另一面黑色膜和内层的玫瑰色膜撕下，使得产品开始发生光敏反应（注意在撕下此两层膜的同时，一定要注意操作方式，即顺着管壁操作，以免使尚未发生光敏反应的FB材料与管壁脱离而产生空气间隙）。

（9）用透明膜以45°角包覆拉紧管道保护套表面，两端用封箱胶带固定，透明膜不用撕开，因为它可以让紫外线通过，还可以在固化时防止材料接触到雨水等。

（10）包覆后应反复检查包覆质量，如有暇疵应及时处理补救。

（11）最后，使用紫光灯组（每个紫光灯功率1 kW、每组4个）对保护套进行光照1~4 h（视现场具体情况而定），直至保护套完全固化。固化完成后，可在阳光下放置1~2 d。

3 FB管道保护套施工注意事项

3.1 对施工环境的要求

在包覆FB管道保护套前，管道表面温度必须低于75℃，而FB管道保护套包覆时的温度必须低于40℃。环境温度必须在0℃以上，否则不得施工。

安装FB管道保护套时必须考虑到相对湿度，FB管道保护套亦可安装在潮湿的环境中，但当温度达到露点或在管道表面结有冷凝水时，则不可安装FB管道保护套。

为了达到最理想的粘贴效果，以防固化前脱落，安装时管道表面必须保持干燥。

3.2 包覆缺陷修补

（1）包覆完FB管道保护套后必须进行全线检查，如果产品表面有破损，露出了里面的防腐层，则必须进行修补。修补方法可以用另一小块FB管道保护套贴补，并用人造紫外光固化这一小块。

（2）包覆完FB管道保护套后，保护套中间如有气泡，可采用尖锐器物（如裁纸刀）划破气泡后用力压平，再用橡胶锤反复敲击压实后进行紫外光固化。

3.3 FB保护套缺陷处理

如发现FB保护套有污染、变质、硬化的情况，不得强行使用。在包覆过程中，如FB保护套包覆时间过长或接触紫外光造成固化，不能和被保护管道紧密结合，必须去掉旧保护套，使用新FB保护套重新包覆。

3.4 管道支撑位置的包覆

可在管道其他部分包上FB管道保护套后再包覆支撑位置的FB管道保护套。

首先用保护套将支撑部分的两边全部包完，每边搭接的宽度不小于70 cm，移开支撑后再包裹支撑处，但不是在完全固化前完成。

3.5 成品、半成品保护措施

（1）施工前先清理作业场地，必要时可架设防尘网布。

（2）管道保护套在干燥过程中要防雨水、防撞击、防踏踩。

（3）施工时，要严格遵循自上而下、先难后易的原则，以确保保护面层不被损坏。

（4）拆除管道托架时，不得碰坏已包覆好的保护套，对因各种原因损伤的保护套应及时补好，不得遗漏。

4 管道起重方案

为了管道施工的便利及保护管道，为了便于FB管道保护套的安装，提供了如下起吊方案。

（1）采用D 57 mm钢管焊接成四脚架，四脚架高3 m，使用倒链起吊或起重机起吊。

（2）采用起吊带包覆已绝缘好的穿越管道，挂上倒链（每隔12~15 m一个），用人工按照前后顺序，在统一指挥下依次起重，起重高度依次升高。

（3）一次起重使用5~8个四脚架，（视现场情况而定）。为了保证管道在起吊过程中的安全，应通过计算管道重量来确定吊装设备；起吊高度不超过60 cm。

5 光固化材料的保护作用

黑龙江穿越工程是中俄原油管道建设的控制性工程，横跨中俄两国界河。黑龙江江底地质条件异常复杂，江岸离穿越入出土端约100 m左右为卵石、碎石层，其余1 000 m左右地质为中度风化中细粒和中粗粒长石砂岩层、泥岩、强风化岩石、碎石等各类地层。由于黑龙江底岩石层的破碎，回拖过程中可能造成管道防腐层的破坏，如果防腐层发生一定面积的破损，俄方业主将不予验收。

FB光固化套含有高科技光敏材料，具有极好的抵抗化学溶剂腐蚀的性能，在管道穿越施工中采用FB光固化套可以彻底排除牺牲套被拖拉损坏的可能性，可更好地保护穿越管道。经过试回拖过程中使用和不使用光固化材料的对比，证明光固化材料对穿越管道有极好的保护作用。

在主管第一次试回拖时，没有采用光固化材料包覆，在管道出洞后检查试回拖管段，发现防腐层损坏严重，根据俄罗斯原油泵站（斯科沃罗季诺）至中国原油泵站（漠河）石油管道系统黑龙江穿越主管道三联管试回拖结果，由中俄双方业主、中石油管道局（CPP）、设计监督和独立技术监理代表组成的委员会在检查中发现了19处不可接受的工厂防腐层和Canusa-CPSTBK-65-813×600热收缩套破损，其中包括直达管体的工厂防腐层损坏（3处缺陷）、热收缩套划伤、焊口裸露（2处缺陷）等，见图1。这一结果表明，必须在回拖时对穿越管进行补充防护。