海底油气管道清管作业安全技术措施分析.pdf

P E T R O C H E MI C A L S A F E T Y A N D E N V I R O N ME N T A L P R O T E C T I O N T E C H N O L O G Y 2 0 1 5年第 3 1 卷第3期 海底油气管道清管作业安全技术措施分析 李美刚，王 猛 中海油能源发展股份有限公司，天津 3 0 0 4 5 2 摘要海底油气管道具有距离长、经过海洋环境复杂等特 点，加上油 气成分 比较复杂， 在长时间、长距离的输送过程中，需要对管道内的杂物、积液、积垢进行清扫，以提高管道 输送效率，减 少摩 阻损失和 管道 内壁腐蚀 ，延 长管道使 用寿命。从 清 管作业过程特 点 出发 ， 分析 了海底油气管道清管作业过程中存在的风险及技 术保障措施 。 关键词海底油气管道 清管作业 风险分析技术措施 海底油气管道是 海洋石油工业 的重要组成部 分 ，海上采油平 台开采 出来 的油气资源主要通过 海底油气管 道输送 至陆地 终端处 理厂 或海 上油 轮。由于海洋石油作业的特殊性，采油平台一般 距离陆地 比较远 ，这也使得海底油气 管道具有距 离长 、经过海洋环境复杂等特点 。部分海底油气 管道还穿越海上主航道区 ，过往船只可能会对管 道造成变形或损坏 ，加上油气成分 比较复杂 ，在 长时间、长距离 的输送过程 中，管道内会有杂物 积液和积垢，影响了油气输送效率。为了保障海 底油气管道的正常安全运行，定期进行清管作业 是非常必要的。 海底油气管道清管作业是指在不损伤管道的 前提下 ，利用清管器 除去管道 内部 的沉积物 、积 液 、积物 ，提 高管道输送效率 ，较少 摩阻损 失 ， 减少管道内壁腐蚀，延长管道使用寿命 J 。同 时，油气管道的清管作业也是管道内检测作业的 重要组成部分 ，通过对管道 内检测作业 ，及时发 现管道的腐蚀 、裂纹 、变形等缺 陷，进 而通 过 内 检测数据进行管道完整性评价 ，实现对海底油气 管道 的完 整性 管理 ，最终 达到保 障安 全 运行 的 目的。 由于海底油气管道 的内部情 况无法得知 ，且 管道内传输物的成分也比较复杂，比如轻烃、硫 化氢等有毒有 害气 体极 可能造 成人员 的 中毒伤 害 ，而积蜡、腐蚀物残渣 、原 油 内所含 的其 它物 质等都有可 能造成清管器具在管道 内的卡堵⋯ 。 海底油气 管道 内还可 能存在 极易 自燃 的硫化 亚 铁 ，加上 外部原 因造成海 底油 气管 道变形 等 特 点 ，都给海底油气管道清管带来 了很大 的安全 风 险。因此在作业前要进行充分的风险识别，并制 定针对性的防范措施，这是保障海底油气管道清 管作业安全顺利进行 的重要环节。 1 清管作业安全风险及技术保障措施 1 ． 1 设备设施的风险 海底油气 管道清管作业 主要会涉及 发球筒 、 收球筒、压力表、清管球、检测仪器等设备。主 要存在风险见表 1 。 海底油气管道 自身的风险主要有阀门损坏或 变形，弯管的弯曲度过小，管道使用年限过长而 内部 出现积 蜡、机 械磨 损 的杂质 ，因海 床 的 冲 刷、船舶抛起锚等外部因素造成海底油气管道的 变形等 J 。这些因素都可能会造成清管器具 的卡 堵现象。 针对上述风险 ，做好清管前调查评估工作尤 为关键_ 2 J 。管道清管前 ，需要对 影响清管通球 的 各种 因素进行详细 的调查 ，编制调研报告 ，调研 的主要内容有 收稿 日期 2 0 1 41 22 4 。 作者简介李美刚，男，2 0 0 4年毕业于西南石油大 学仪器仪表 专 业，一直 从事 海 洋 石油 工程 建造 项 目 安全管理工作，国家注册安全工程师。E m a i l y i n g z h i z i 78 4 1 63 ．o o m 2 0 1 5年第3 1 卷第3期 ★ 李关刚等 ．海底油气管道清管作业安全技术措施分析 ★ 1 管道状况 。如规格 、长度 、年 限、安全工 作压力 、相对高程、历史事件等 。 2 收发球装置 。测量收发球装 置外观尺寸 ， 调查周边 阀门、仪表 、放空管、排污管、过球指 示器、压力平衡管线以及周边的环境状况 。 3 管道运行参数 。如压力 、温度 、流量 、油 品特性等。 表 1 海底油气管道清管作业存在的风险 序号 存在主要风险 可能造成后果 l 发球筒快开盲板损坏 i 压力释 放人员伤害 2 发球筒主隔离阀未 关闭麓 叠一 j 清球器丢 失’ 卡堵 3 发踩 筒磨动 管段闷 未关闭。 清球器 无法正常运行≥ 4 发球筒简体平衡管阀束关闭≯ 慧 清球器不能正常通过 5 发球筒简体放气周未关闭 t t № 匝 0 忤鞲 ； 7 简体上的压力指示器闷r 了 未打开 j 压力异 常， 坏 8 压力表工作异常 j _ i i 设备损坏 一 9 发 球 简 中 可 能 残 留 的 废 液 未 排 空 人 员 伤 害 j j 峨强 鹞 l O 发球筒及管道． 上 的过球指示器。 t j 。。位置 童 l 损坏 j l 1 接收站不能正常接受清管球 曩 卡堵、管道损坏 1 2 通 球 区 域 未 采 取 隔 离 翱 警 示 措 施 董 i 伤 蔷毫 _ 一 1 ． 2 清管器具选择的风险 1 ． 2 ． 1 泡沫清管球 泡沫清管球通常设计为子弹头形状 ，具有使 用简单方便、成本低、变形量大、重量轻、通过 能力强等特点 ，能通过斜管 、9 0 。 的弯头 、管道 附 件和阀门，尺寸范围从 2英寸到 6 0英寸 。密度分 轻级密度、中量级密度和重量级密度 。球类 型包 括光体泡沫球 、泡沫吸水球 、钢丝刷球 、涂胶泡 沫球等。主要用于管道干燥 、清管 、计量 和油气 管道的隔离。 泡沫清管球的缺点是它是一次性产 品，短距 离运行 、高浓度的酸性液体会导致其寿命缩短。 1 ． 2 ． 2 机械清管球 机械清管 球是 一种 多 功能 、长 寿命 的清管 球 ，组成包括机械轴心 和可更换 的密封元 件 杯 状、碟片状 ，也可以配备钢丝刷和刮蜡片。优 势是可以重复更换磨损的密封元件和配件进行重 复利用 ，球体的流速控制阀门可 以控制球速。缺 点是需要专用设备进行操作 ，有时候 因钢丝刷配 件可能脱落进入仪表设施 中，不能通过 1 ． 5 D的 弯头 ，导致卡堵及海管损坏事故的发生。 1 ． 2 ． 3 固体橡胶清管球 固体橡胶清管球用 聚亚胺酯材料制作 ，弹性 较好 ，易于操作 ，密封能力优于机械 清管球 ，用 于置换和 日常清管作业 ，增加钢丝刷后也能提供 管道清管作业 。 固体清管球能非常有效的清除管道 内的液体 产品 ，清除气体管线 中的凝 聚物和水 ，防止原油 在管道 中结蜡 。 1 ． 2 ． 4 清管球选择的保障措施 1 对于长期未通球 的海底油气管道应选择泡 沫清管球进行首次通球验证。 2 存在结蜡现象 的海底油气管道应选择轻级 密度泡沫清管球 ，分批进行渐进式清管作业。 3 定期清管 的海底油气管道可采用机械清管 球或固体橡胶清管球 。 4 对于投产前的新建管道应采用泡沫清管球 和机械清管球进行清管作业。 5 内检测前的清管作业应包括机械清管球的 清管作业。 6 根据技术参数选择合适的尺寸。 1 ． 3 清管作业过程中的主要风险 海底油气管道清管作业 的关键风险点在收发 球作业和通球作业 ⋯。加强这两个关键作业 的管 控 ，制定有效技术保障措施并 落实 ，是确保清管 作业顺利进行的关键 。 1 ． 3 ． 1 收发球作业时存在的主要风险 1 收球端尚未调整好便开始发球，导致发球 失败 ，损坏清管器具 、球筒 、阀门。 2 球没有进 入 收球筒 内，损 坏清 管 内检测 工具 。 3 盲板处漏气 ，错误打开可能造成人员伤害。 4 高压导致 管道破裂 ，造成人员伤害和财产 损失 ，油气泄漏导致环境污染事故。 1 ． 3 ． 2 通球作业存在主要风险 通球清管 作业 过程 中很 可能 发生 卡球 ，造 成运行 压力 升高而导 致管道 损 坏 ，最 终导 致海 底油气 管道 的运行 中断 ，给油 田带来 巨大 的经 济损失和安 全环保 事故 。卡球 处理 工作技 术难 ★ 石油化工安全环保技术 ★ 2 0 1 5年第3 1卷第3期 度大 、费用高 ，因此 在作 业 时采用 渐进 式 通球 技术 ，合理选用 清管 球及 内检测 仪器 ，提前 制 定卡球 的应 急处 理措 施。在作 业前 ，要 做好 以 下准备工作 1 检查收发球筒 ，保证快开盲板可用。 2 检查快开盲板的密封圈 ，必要时需更换。 3 防静电接地连接。 4 准备储存清管碎屑和废液的容器 。 5 准备推动和取出清管器的工具。 6 检查确认清管设备运抵现场的通道是否 畅通 。 7 确认应急设备随时待命。 8 确定使用清管球的数量和类 型，使用前需 对购置的清管球进行使用前常规维护。 2 清管作业的安全保障措施 作业前要对全体施工人员进行安全技术交 底，确保所有人员都熟知作业内容、存在风险及 应对措施。检查各种清管作业所必需的设备、设 施 ，安全防护用品，发现 隐患立 即整改 ，确保安 全可靠 ，才能开始作业。 1 作业前作业人员要穿戴好防护用 品，如安 全帽、护 目 镜、防护手套，三防鞋等。 2 遇有六级以上大风、暴风雪等恶劣气象条 件时 ，严禁进行清管作业。 3 夜间作业必须设置足够 的照明设施。 4 阀门开关需安排专人操作。 5 开 、关快开盲板应严格执行操作规程 。 6 任何人在收发球过程 中严禁处于收 、发球 筒快开盲板正面和外侧面。 7 涉及舷外作业，除了系挂安全带外，还应 穿救生衣 ，作业时必须有监护人 ，守护船 到工作 水域附近巡逻守护。 3 对易燃物质 F e S的防范措施 F e S在干燥 的状态 下与 空气接 触就会 自燃 。 为避免清除物或清管器具上 附着 的 F e S自燃 ，可 采取 以下措施 1 将取出的球放在水桶 中。 2 对球进行清理。 3 清除物放入水桶 中，并用水密封保存 ，最 后统一运 回陆地处理。 4 作业现场准备相应的灭火器材、消防水等。 4 对有毒有害气体的预防措施 海底油气管道 中可能存在微量硫化氢和其它 有毒有害气体 ，为 了避免收球操作时对人员造成 伤害 ，可提前准备 以下防护用 品呼吸器 、过 滤 式防毒面具 、一次性雨衣或轻型防化服、橡胶手 套、工业风扇 。 1 采用防爆 型工业风扇 ，在顺风方 向吹 向操 作区域，加速现场空气流通，降低有毒有害气体 浓度。 2 作业前派专人穿戴好 防护用品 ，携带有毒 有害气体检测仪，前往收球筒核心操作区域对有 毒有害气体浓度进行取样检测。操作过程中人员 应站于上风 口，若 出现不适 ，应及时撤离操作区 域，转移到通风良好且有毒有害气体少的区域休 息 ，并及时通知医护人员。 5 清管作业过程中的卡球应急措施 在清管作业过程 中，由于管道 内部情况复 杂，可能会出现器具卡堵现象。此时可初步判断 球的位置 ，按图 1的处理程序进行处理 。如果球 是卡在球阀、三通 、球筒等处 ，则按照表 2 、表 3 和图 1方式处理 。 表2 球未发出 可能 出现 的问题 原因分析 处理 措施 一 ⋯ 发 球 端 清 管 指 示 器 没 有 反 应 |I 一 。 阀 闭 。 。| ★石 油化 工安全环保技 术★ 2 0 1 5年 第 3 1卷第 3期 图1 球卡堵处理程序 否 在清管作业过程中，为防止出现清管器具卡 堵在海底油气管道内，作业 时可采取渐进式通球 作业方式 。首先通泡沫球清管球 ，根据接收到泡 沫球的损伤程度，判断是否需要进行下一步的通 球。如果球体损伤严重或球体出现断截现象，将 再次发泡沫球进行实验性通球。如收到的泡沫球 与之前情况类似，需要停止作业 ，根据实际情况 及泡沫球 的损伤情 况 和损伤部 位做 出分析 和判 断，待问题解决后再按照方案进行下一步工作。 如泡沫球卡堵在海管 内，可采取增大人 口压力或 降低 出 口压 力 的方 法 ，使 球 体 前 后 压 差 达 到 0 ． 3 MP a ，将泡沫球 击碎或采取 出 口迅速泄压 的 方式解决卡堵问题 。 6 结 语 海底油气管道清管作业 ，风险大、技术要求 高、施 工难 度大 ，作业 前要 做好充 分 的调研 工 作，对油气管道的参数、设备设施及运行介质进 行充分 了解 ，充分识别 和评估清管作业过程 中存 在的风险，制定安全技术保障措施和施工技术方 案。要加强安全技术交底工作，确保作业人员熟 知作业内容，明确所处环境存在的潜在风险及应 采取的应对 措施。要加 强对 员工 的安 全培训 教 育 ，提高安全意识和安全技 能，确保严格按照施 工方案及设备操作规程开展作业 。发球前对各种 球体几何尺寸进行测量，核实发球类型，对发球 过程 中的压力、温度、流量等各种参数进行监控 并予以记录 ，及时分析总结 ，确保 清管作业 的安 全顺利进行。 参考文献 [ 1 ] 薄红宇，刘仕鳌，蒋洪．天然气管道清管 作 业风 险分析及 应对措 施 [ J ] ． 油气储 运 ，2 0 1 2，3 1 6 4 6 1 - 4 6 2 ． [ 2 ] 郭斌 ，潘 东民，刘关艳．海底管线清管作 业风险分析 与对策研 究 [ J ] ． 中国造船 ， 2 0 1 0 ，5 1 S 2 5 7 8 - 5 8 0 ． 上接第 2页 参考文献 [ 1 ] 中国石油化 工集 团公司．G B 5 0 1 6 0 --2 0 0 8 石油化工企业设计防 火规 范 [ s ] ．北京 中国计划 出版社 ，2 0 0 9 3 3 ． [ 2 ] 中国石油化工股份有限公 司青岛安全工程 研究院．G B 1 3 3 4 8 --2 0 0 9液体石油产品静 电安全 规程 [ s ] ． 北京中 国标 准 出版 社 ，2 0 0 91 ．