刘兴瑞,等应用注浆固化技术无害化处理废弃

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应用注浆固化技术无害化处理废弃管道实践

刘兴瑞王磊杭光强

陕西延长石油（集团）管道运输公司

摘要：随着原油管道服役年限到期，将有一批管道被停输和废弃。科学处置废弃管道是管道全生命周期完整性管理的 一个重要环节。与国外相比，我国在管道废弃处置方面研究较少，也无相关标准规定。对比国内外油气管道废弃处置方法，结合当地实际，采用注浆固化技术应用于某废弃原油管道无害化处置，工程实践经验可为相关工作提供借鉴。

关键词：废弃原油管道；注浆固化技术；无害化处置

陕西延长石油（集团）管道运输公司某废弃原油管道长34.56?km，管径?mm,壁厚5.6?mm，设计压力9?MPa，于年停运并充氮气封堵。该段管道大多敷设于河流之中，环保压力较大。年9月5日，发现该管道途经某河道内有原油渗漏，经排查为管体腐蚀泄漏，为防止污染扩大，立即对河流进行改道并进行围堵、清理和回收。由于废弃管道位于河道护坡和水坝基础之间河床下，埋深10?m，腐蚀情况不明无法测量，且此处市政排水管网密集不宜开挖拆除。企业结合废弃管道实际情况，采用注浆固化技术进行了无害化处置，取得了较好效果。

1国内外废弃管道处理方式

1.1国外管道废弃方式

（1）加拿大。加拿大能源管道协会于年发布了《管道废弃原则》和CSA?Z―《油气管道系统》标准，就废弃管道的吹扫、清洗、加盖封堵、灌浆和拆除提出了明确规定。目前所采用的管道废弃方法主要有就地废弃、加盖封堵、灌浆和拆除。（2）美国。ASME?B31.4―《液体和浆体管道输送系统》规定了就地废弃管道的要求。ASME?B31.8―《输气和配气管道系统》进一步规定了各管道企业必须制定废弃管道的维护计划。目前美国多数管道企业采取就地废弃管道的方式，但需提前告知公众，当辐射量超过可接受水平时必须进行拆除。（3）英国。BS?PD?―1―《管道实用规程 部分：陆上管道》规定无法确保安全的管道不得就地废弃，必须拆除，包括地下?mm深范围内的地面管道附属设施全部移除。（4）泰国。采用就地废弃、拆除和再利用的方式，并明确规定了废弃管道清洗清洁度指标。（5）科威特。规范了管道拆除方法，如规定将管道排空后每隔12?m切割成一段，同时拆除管道阀门、固定支墩、阴极保护等附属设施。对于不能拆除的管道就地废弃，但必须封堵盲板、设置标识牌和防撞设施等。

1.2国内管道废弃方式

我国目前尚未制定废弃管道无害化处置的国家和行业标准。就地废弃存在安全隐患，可能造成二次污染，而拆除方式工程量大、成本高。国内管道企业现多采取就地废弃方式，根据所处环境不同采用清洗、吹扫、氮气置换以及注入泥浆、水泥浆或水泥砂浆等方式进行处理。

2注浆固化技术与施工工艺

2.1注浆固化技术

注浆固化技术是将胶结材料按一定比例配制成浆液，将其注入需要固化的管道、地层、岩层和溶洞等裂缝、空隙和容器中，浆液凝结硬化后起到防渗、堵漏和加固等作用。常用的注浆方法有硅化法、碱液法、高分子化学注浆法和水泥注浆法。水泥注浆固化技术具有成本低、施工工艺简单、易操作、黏结性好、无污染和耐老化等优势，故选用该技术实施废弃管道无害化处置。

2.2施工准备工作

（1）作业坑开挖。从管道起始位置开始，约每公里开挖一个注浆位置，使用PCM检测仪探明管道位置和埋深，标记管道中心线位置。采用人工和机械相结合方式开挖，并采用地下连续墙法进行支护，防止土方坍塌。（2）管道开孔。利用冷切割方法将注浆位置管段断开，两端分别焊接（焊接和无损检测执行相关标准）盲板和法兰，安装阀门后使用打孔机在每段注浆管段末端开孔并安装排气阀门。

2.3管道疏通清洗

管道残留物清洗是管道废弃处置过程中必不可少的一个环节。由于管道停运多年，管道内可能发生原油聚集、堵塞和腐蚀，需注清水进行管道疏通和清洗，压力不超过2?MPa。

2.4注浆工艺

（1）注浆设备选择。注浆设备采用油田40-17型固井水泥灰罐车，该注浆车压力易控、排量可调、计量准确， 压力40?MPa，排量1.7?m3/min。（2）注浆材料配备。浆液应具有一定流动性，凝固时间必须小于连续作业时间，且具有永固性好、稳定性好、抗压性强和环保无污染的特性。注浆材料选用耀县G级高抗油井水泥，密度1.85?g/cm3，稠化时间大于75?min，45℃下抗压强度大于10?MPa。（3）注浆过程。由于注浆管道里程较短，采取分段注浆的方法。综合考虑填充物密度、流动性、稠化时间和承压能力，以及管道敷设区域地形地貌和地面建筑，采用纯压力的方法每公里进行一次注浆固化处置，中间不进行补浆。使用高压软管将废弃管道与注浆车相连，然后启动注浆车，压力控制在0.4?MPa以内将浆液泵入管道内，连续作业直至另一端有浆液流出， 关闭阀门候凝。（4）填充度检验。注浆结束48?h后，根据地形特征选取一段注浆管道，在两端和中间位置进行填充度检验，浆体固化填充率均在98%以上。

2.5管道封堵和回填

注浆工作全部结束后拆除注浆管段法兰、阀门，对排气孔和注浆口进行焊接封堵，然后原位回填。

3结语

注浆固化技术是处置废弃原油管道的一项无害化措施，安全、环保、无污染，施工简单、费用低，无需大面积开挖，对地面建筑设施影响小。此次水泥注浆固化技术在废弃管道的成功应用，为企业处置废弃管道积累了宝贵经验。处置过程中发现一些问题：如管道漏洞较多时施工过程存在二次环境污染风险且无法有效完成注浆；水泥注浆固化时水泥与管壁原油未能充分混合，管壁残留少量原油；地势较低的管道填充率达到%，地势较高管道填充率为95%左右。为此提出以下建议：对漏洞非常多的原油管道，建议开挖拆除；注浆前管道吹扫和清洗一定要达标，避免造成二次污染；应根据地势划分注浆管段长短，提高填充率。

作者简介：

刘兴瑞，硕士研究生，高级工程师，现任陕西延长石油（集团）管道运输公司安全环保质监部经理，长期从事油气管道安全环保管理、质量节能和管道完整性管理工作。联系方式：，

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