浅谈石油天然气泄漏事故的技术对策.doc

浅谈石油天然气泄漏事故的技术对策前言2004年10月6日，榆林神木县四卜树村陕京输气管线因意外创伤发生天然气泄漏事故。虽然没有造成人员伤亡，但导致方圆10公里内4000余群众紧急疏散，200万方天然气泄漏，造成了巨大的财产损失和社会影响。2004年11月17日，长庆油田分公司靖西输油管线发生一起盗窃管道原油的重大刑事案件。这起盗窃案件致使大约近千吨原油泄漏，造成了严重的环境破坏。近二十年来，随着中国经济快速发展，石油天然气管道建设方兴未艾，尽管人们采取了多种防腐和防范措施，但管道泄漏仍时有发生。某带压堵漏公司每年上万起的堵漏工作量,证明石油天然气的泄漏事故频率远大于火灾事故频率。所以，系统研究石油天然气泄漏事故的技术对策是很有必要的。一、石油天然气管网泄漏形态研究石油天然气管道泄漏技术对策的前提是将此类泄漏科学分类，然后针对每一类泄漏研究相应技术产品，从而形成解决不同泄漏形态的立体带压堵漏技术。石油天然气管道泄漏根据压力等级进行划分,可以有如下几种：1、真空管道(0MPa以下)2、低压泄漏(0-1.6MPa)3、中压泄漏(1.6-10MPa)4、高压泄漏(10-100MPa)5、超高压泄漏(100MPa以上)根据压力等级所作的泄漏形态分类决定相应堵漏产品密封的级别。高压泄漏形态要求相应堵漏产品的密封级别要高。石油天然气管道泄漏根据发生位置不同进行划分,可以有如下几种：1、直管泄漏2、弯头泄漏3、三通泄漏4、法兰泄漏5、异径接头泄漏6、阀门泄漏7、罐体泄漏8、其他泄漏根据发生位置所作的泄漏形态分类决定相应堵漏产品的结构形式。特殊位置的泄漏如弯头、接头等位置，要求相应的堵漏产品有较好的适应性。石油天然气管道泄漏根据致因不同进行划分,可以有如下几种：1、腐蚀泄漏。这是陆上油田石油天然气管网泄漏的主要原因。2、意外创伤泄漏。包括不法分子破坏和工程施工机械误伤等原因造成的泄漏，这类泄漏在长距离石油天然气管道泄漏处理中最为棘手。3、因设计不当造成的泄漏。根据致因所作的泄漏形态分类决定相应堵漏产品对管线本体的保护形式。如：注剂式密封产品在解决腐蚀泄漏时要采用双层卡具，以保护高压密封注剂对管线本体的冲击，防止密封注剂对本体的破坏并流入管道内。石油天然气管道泄漏也可以根据输送介质和温度的不同进行划分，泄漏分类是研究立体带压堵漏技术的前提。二、堵漏技术简介针对多种石油天然气管道的泄漏形态，应有相应的带压堵漏技术,这里重点介绍钢带拉紧技术、快速捆扎技术、低压粘补技术、注剂式密封技术、快速止窃技术、堵焊技术、管线带压修复技术。(一)、钢带拉紧技术对于压力等级在1.6MPa以下的泄漏，传统上多采取卡箍止漏法。这种方法的预制时间长，对现场的应变能力差，类似三通、法兰根部、直管凹凸不平处或位置狭小处都难以适用。钢带拉紧技术较好的克服了这些缺陷。钢带拉紧技术产品定型无需预制，克服了卡箍预制时间长的缺陷。对泄漏现场应变能力强，可广泛应用于压力在1.6MPa以下的直管、异径管、三通、法兰焊口、弯头、阀体等各个位置。韩国产管道连接修补器、专利产品复合堵漏器、成型堵漏钢带属于钢带拉紧技术中的系列产品。2003年8月13日，大港油田采油三厂小集联合站沉降罐出口管线弯头焊缝泄漏，介质：油气水混合物，压力：1.2MPa,采用钢带拉紧工艺20分钟成功带压堵漏，避免停产换管线，消除动火电焊的安全隐患。(二)、快速捆扎技术所有堵漏产品可以从结构上分为两部分，即固持部分和密封部分。两部分共同作用才能在泄漏处形成新的密封体系，从而产生堵漏效果。大部分堵漏产品的固持部分和密封部分是相互独立的，而捆扎带是固持部分与密封部分合为一体的堵漏产品，在捆扎时，随着捆扎带的增厚，能不断产生挤压力，从而达到快速捆扎堵漏的目的。捆扎技术的适用对象和特点：1、可用于喷射状态下的直管、弯头、三通、活节头、法兰缝、法兰焊口等位置，对于小管径的堵漏效果比较好。2、适用压力1.6MPa以下。3、堵漏后对泄漏处具备加强修复作用。2004年8月20日，胜利油田现河采油厂二矿十一队H1066站的出口复合管泄漏，介质：油气水混合物，压力：1.2MPa,温度100。采用快速捆扎工艺30分钟成功带压堵漏，减少原油损失5吨，节约维修成本5000元，减少环境污染面积100平方米。(三)、低压粘补技术低压粘补技术即化学粘合技术，通常在常温下施工，不需要专门设备和能源，因此又被称冷焊技术。治理石油天然气管道泄漏所采取的低压粘补技术是利用成熟的胶粘剂进行堵漏，现有的胶粘剂均不易直接带压粘补，现场应用中的难点是研发一种导流装置，实现带压粘补。专利产品导流帽就是这样一种导流装置。保证低压粘补的成功率，需要备齐必要的辅助工具，采用适当的辅助工艺，选择合适的胶粘剂，做好精细的表面处理。2004年9月19日，胜利油田现河采油厂一矿29队史100注水站1罐底部泄漏，介质：污水，压力：0.2MPa,采用低压粘补工艺30分钟成功带压堵漏，节约维修成本5000元，减少了环境污染。(四)、注剂式密封技术一般来讲，对于治理压力在二、三兆帕以上的石油天然气泄漏以及法兰、阀门等疑难位置的泄漏可以采用注剂式密封技术。注剂式密封技术是石化行业比较成熟的堵漏技术，而且是该行业带压堵漏的代名词。因为注剂式密封工艺具有耗时长的缺点，所以在解决石油天然气泄漏时该技术一般作为最后选择。注剂式密封技术通过在预制的夹具和泄漏本体间注入密封注剂，而建立新的密封体系。在注剂压力远远大于泄漏介质压力的条件下，泄漏被强行止住，密封注剂自身能够维持住一定的工作密封比压，并在短时间内形成一个坚硬的、富有弹性的新密封结构，达到重新密封的目的。注剂式密封技术尤其经过石化企业二十多年的应用，在堵漏领域发挥了不可替代的作用。但是复杂多样的泄漏现场也为该技术提出了新的应用难题：1、如何提高夹具对泄漏本体的适应能力?这个难题不予解决，就无法为不可控点预制夹具，提高该工艺的操作速度。2、如何提高夹具对泄漏本体的保护能力，不使密封注剂对泄漏本体形成冲击破坏?3、现场缺乏能够补注和注入微缝的密封注剂。这些应用难题的存在限制了注剂式密封技术在堵漏领域的应用范围，妨碍了该技术的推广和普及。近期，我们注意到：1、专利产品双层夹具解决了高压密封注剂对泄漏本体的冲击破坏问题。2、专利产品浮环式夹具提高了夹具对泄漏本体的适应能力，大大缩短了该技术在现场的操作时间。注剂式密封技术几乎是解决石油天然气泄漏的“万能技术”，可以涵盖35MPa以下不同压力等级、不同泄漏位置、不同泄漏介质的各种泄漏，随着该项技术的日臻成熟，相信能够在解决石油天然气泄漏方面得到普及和推广。2004年3月13日，中国海洋石油湛江分公司东方平台换热器封头法兰泄漏，介质：天然气，压力：6MPa。采用注剂式密封工艺20小时成功带压堵漏，避免了整个气田及下游化肥厂的停产，节约资金300万人民币。(五)、快速止窃技术近年来由于不法分子破坏石油天然气管道，在油气管网上安装阀门窃油窃气，给生产单位带来重大损失。在不停产条件下安全拆除窃油气阀门恢复管线原貌，并降低拆除窃油气阀门的安全隐患，一直是管道企业的重大难题。我们注意到专利产品膨胀式封堵器顺利解决了这个难题。膨胀式封堵器在不停产、不放空的情况下施工，其操作程序有四个环节：1、采用和膨胀式封堵器配套的探测工具探测孔径，选择相应的封堵头;其次，在窃油气阀门上安装膨胀式封堵器，落下封堵头至窃油孔并予以封堵，检测封堵是否彻底;2、确认彻底封堵后锯掉阀门短节;3、电焊加固。膨胀式封堵器的技术参数：1、适用于压力6Mpa以内。2、适用于温度200以内。3、适用于闸板阀或者球阀。2003年5月28日，中原油田采油三厂采输气大队11号计量站外输干线上部被安装球型窃气阀门，直径为20mm，介质：天然气，压力：1MPa。采用膨胀式封堵器二十分钟拆除阀门，并成功封堵住漏点，避免了停产电焊，减少停产损失10000元/天。(六)、堵焊技术当石油天然气管道泄漏需要电焊修补时，原来的电焊方法一般采用打木塞再电焊的方法，泄漏不规则时采用停产放空的电焊方法。这种操作方式的安全隐患相当大，绝大部分要带火作业，而且多数必须着火作业。我们注意到，专利产品管道堵漏钳配合高温密封垫，可以在成功堵漏的前提下施焊，专利产品局部双层堵焊夹具也可以实现先堵后焊，这些技术在确保无泄漏的条件下实施电焊，大大降低了安全隐患，填补了该项技术在堵焊领域应用中的一项空白。2003年7月，山东省天然气管道有限责任公司的?377输气干线在聊城段遭挖掘机外力损伤而严重泄漏，压力1.3MPa，采用堵焊工艺90分钟成功带压堵漏，避免了济南等供气区的大面积停气。(七)、管线带压修复技术石油天然气管道因腐蚀而导致的泄漏占泄漏中的绝大部分，目前常见的技术对策主要从两方面考虑：1、应急堵漏，2、更换管线。如何在原管线的基础上再造新管线，无论从安全生产、降低成本及社会效益等诸多方面来评价,均比上述两种思路更优越，因此，管网带压修复技术应运而生。管网带压修复技术是将预制好的模管安装在需修复的管线上，通过增压工艺，将环氧树脂注入模管与管线的夹层内固化成管线，从而达到不停产，带压修复的目的。管网带压修复技术的特点：1、施工速度快效率高。2、节约成本，无污染。3、修复后美观。4、可延长管线使用寿命5-10年。管网带压修复技术操作简便。目前，该技术已经应用于石油天然气管道的泄漏治理中，性能指标满足使用需求。管网修复技术在解决管线腐蚀穿孔、节能降耗方面必将发挥重要作用。2006年3月14日下午，中国海洋石油龙口渤南终端处理厂脱丁烷液相排放管发生严重泄漏(喷漏)，介质：轻烃;压力：1.55MPa;温度：158;泄漏部位：异径三通根部焊缝开裂。采用模管成型工艺进行堵漏，两个小时将泄漏成功治理，并于当晚恢复正常生产。四、完善带压堵漏技术培训，普及带压堵漏知识。石油天然气泄漏事故的突发性和在陆上油田的普遍性,决定了该类事故的处理应采取以事发单位自主处理为主，以社会专业公司支援为辅的方式，目前的当务之急是完善带压堵漏技术培训，普及带压堵漏知识。石化企业比较重视带压堵漏培训工作,但培训以课堂为主,又缺乏丰富教具,限制了培训效果;同时石化企业的带压堵漏技术局限于或者侧重于注剂式密封技术,而该技术的复杂工艺又限制了带压堵漏技术的普及和应用。完善带压堵漏技术培训以完善带压堵漏技术为前提，我们看到有关该技术的十几项专利，从工具、器材到技术发明，这些技术创新使带压堵漏技术逐渐成为一个立体的技术，使解决泄漏问题的产品更丰富，操作更规范，同时为带压堵漏技术的培训工作奠定了较好的物质基础。完善带压堵漏技术培训应从四个方面着手：1、教材1)、教材内容应包括带压堵漏的方法原理，应详细介绍立体的带压堵漏技术，如注剂式密封技术、粘补技术、钢带拉紧技术、捆扎技术、堵焊技术、管网修复技术、窃油气阀门治理技术、抽油机泄漏治理技术等，基本形成带压堵漏技术的立体框架。教材内容应包括泄漏现场管理知识。2)、教材的形式以多媒体为主以课本为辅，多媒体图文并茂地讲解每一种带压堵漏技术的适用对象、操作规程，以及案例照片，便于学员记忆和理解。2、教具1)、针对带压堵漏技术的应用特点，除课堂教学外，还必须有模拟泄漏现场的演练教学，这就需要一套模拟泄漏现场的管网流程，甚至将这套管网流程进行浓缩，便于带压堵漏技术的流动培训，我们注意到了便携式“堵漏演练架”的专利产品。这些形象的教具可以使危险的堵漏工作可控地展现在学员面前，提高学员的操作技能。2)、将堵漏产品做成不同材质的实物教具，在教学中轻便实用。3、教员教员应包括讲授理论知识和实战技巧的不同特长的教员，还应有培训现场管理的教员。4、教学方式1)、课堂教学讲述带压堵漏的方法原理，不同泄漏形态的堵漏技巧，泄漏现场的组织与管理等等。2)、实验室模拟演练演练时学员穿戴劳保，模拟低压现场进行实战堵漏。通过实验室演练，加深对课堂教学内容的理解和掌握。3)、增加互动教学内容无论在课堂或演练现场，教员及时向学员提出问题，同时鼓励学员向教员提问工作中遇到的泄漏难题，形成互动的学习氛围。通过完善上述四个方面的带压堵漏技术培训工作，再加上石油天然气管道单位的重视，如进行形式多样的比武、考核等，带压堵漏知识一定会普及。如此，石油天然气泄漏事故的处理就能够实现以事发单位自主处理为主，以社会专业公司支援为辅的方式。五、国内外带压堵漏技术现状有关资料显示，国外关于带压堵漏产品的有如下几种：韩国嶺南株式会社生产的管道连接修补器(目前国内已有合资厂)，美国Flowserve公司生产的止漏电焊产品及海底原油输送管道的自动化堵漏产品，美国neptune产品万能补，以及众多厂家生产的注剂式密封卡具和