林4油田属于二连盆地马尼特凹陷油层,位于内蒙草原的沼泽湿地内,雨季平均水深300~500mm,其它季节虽地面干涸,但开挖500mm左右就见地下水,以往敷设使用的钢管单井管线均出现严重腐蚀。因此2005年后该地区单井管线设计中均采用了复合管。复合管是油田应用的新兴材料,与之配套的施工规范尚未及时颁布,施工经验少。现将复合管在林4油田的应用、施工方法、施工要点及注意事项介绍如下,供同行参考。
林4油田所试用的复合管为钢骨架聚乙烯塑料复合管,是一种连续缠绕焊接成型的网状钢丝骨架与聚乙烯热塑性树脂,以挤出方式连续复合成型的复合结构壁管材,简称SRPE管。
复合管独特的设计方法和复合方式,造就了卓越的性能。
1.双面防腐耐压。耐多种化学介质的侵蚀,无电化学腐蚀,耐内外压性能优越。
2.刚柔相济。刚性:耐压抗冲击性能好;柔性:抗地形不均匀沉降,可蜿蜒铺设。
3.耐温性能好。由于钢骨架承担90%管体强度,每升高10℃,塑料管管体强度降低10℃,而钢骨架复合管管体强度降低不超过50%。
4.耐腐蚀性能好。相同条件下,耐腐蚀能力是钢管的1.6倍。
5.绝对粗糙度约为钢管1/20,同等条件下可比钢管提高输送能力33%,不易结垢,不易结腊。
6.使用寿命长,预期使用寿命长达五十年以上。
一、施工技术与施工要点
1.管材、管件的性能要求和验收
(1)工程所使用的钢骨架复合管材与管件应符合钢骨架复合管材、管件的行业标准要求。安装前必须进行验收。验收内容应包括:产品合格证、质量保证书、规格数量和包装情况等。
(2)管道和管件尺寸应符合规范要求,管上应标明材料执行标准、规格类型、加工要求等,并提供产品质量合格证明书。管道应保持端面平齐、无缺口、裂纹,母材内外表面应光滑、无分层、杂质等缺陷;法兰密封面必须平整、光滑,配套垫片、螺栓、螺母齐全并符合规范要求。
2.管材的存放、搬运及运输
(1)存放
管材及管件存放点应该通风良好,不得靠近热源。
管材应水平堆放在平整的地面或支撑物上,堆放高度不宜超过1.6米,当采取保护措施后,堆放高度可以增加到3米。
在户外堆放时应有掩盖物。
管材、管件存放时,将不同规格的管材、管件分类堆放,堆放处不应有可能损伤管材、管件的尖凸物。
(2)搬运和运输
管材在搬运过程中,应用非金属绳带梱扎或用金属带加软保护扎梱、吊装、不得抛掷、拖拽、不允许与硬物、利器撞击、不允许与火焰及高温物体接触,电熔接头管材应用保护端盖包装。对法兰连接的管材与管件应特别注意保护两端面及密封槽,密封端面不得划伤,密封槽棱角不得磕碰划伤,槽内应保持光洁,运输管材时应放置在平底车上。
3.管道的敷设
管道敷设前施工图纸及厂家其他技术资料齐全,图纸已经会审合格;施工机具、现场用水、用电、材料存储等满足施工要求。针对该地区的地质特点,采用沟上组对,边挖沟边下沟边回填的施工方法。
4.管道连接
(1)连接方式
常用方式有电熔连接、法兰连接、热熔对焊连接或承插连接;不能用螺纹连接和粘接;复合管和钢管连接时采用钢塑过度接头或法兰连接,林4断块复合管线采用电熔连接。
(2)电熔连接
电熔连接采用的电熔管件有:锥口电熔套筒、平口电熔套筒、过渡电熔套筒。锥口电熔套筒和平口电熔套筒用于管道的正常连接,过渡电熔套筒主要用于现场的抢险。
用砂轮机将管子末端打磨,打磨时要均匀,不能损伤管材;用手锤将热熔套与管端待对正后砸合;把拉紧器装在管道主体上,把另一根管子对准热熔套的另一端,打开电熔焊机,把电熔线和电熔套插口连接到电熔焊机上,设定电熔焊机参数(时间、电流、电压)用拉紧器逐步拉紧使管子与热熔套接合,直到两根管子端面接触为止,组对完毕。
经过现场的多次调试,最后确定电熔焊接时的参数范围见表1。
表1 电熔焊接参数表
焊接参数 | 预热阶段 | 加热阶段 | 恒温阶段 |
电压(V) | 50 | 50 | 50 |
电流(A) | 18~20 | 25~30 | 22~26 |
时间(S) | 60 | 100 | 30~100 |
中间停留时间(S) | 30 | 40 |
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5.管沟开挖
由于林4断块地表水浅,开挖时选用放坡开挖,开挖后进行抽水,边抽水边进行管线下沟回填。沟底宽度按照表2的规定可适量调整。
表2 沟底最小宽度(mm)
公称内径Dn | 沟底宽度B | |
单管敷设 | Dn≤300 | ≥Dn+350 |
Dn≥350 | ≥Dn+450 | |
双管敷设 | Dn1≤300、Dn2≤300 | ≥Dn1+Dn2++s+350 |
Dn1≥350、Dn2任意 | ≥Dn1+Dn2++s+450 | |
注:s为两管间设计净距。 | ||
沟底遇到废旧构筑物、硬石、垃圾等杂物时,必须清理后铺一层砂土或素土,且平整夯实;
对岩石沟底,应铺垫厚度不小于0.15m的砂层。
6.管道敷设与回填
管沟沟底平整度和标高检测合格后方可进行敷设。
管线在沟边连接完毕后,以弹性敷设法移入沟内;最后连头时开挖工作坑,工作坑的深度大小以方便操作为宜。
管道移入沟内时,不得损伤管材、表面不得有明显划痕,且应防止扭曲或过大的拉伸和弯曲,应采用非金属绳索平稳下管,严禁抛摔下管。
管道回填时应符合下列要求:
管道敷设后应及时回填,回填时应留出管道连接部位,待管道试压合格后再进行回填;
管道两侧及管顶0.5m内的回填土,不得含有碎石、砖块、垃圾等杂物,不得用冻土回填。
7.管线试压
管道连接完毕下沟回填后进行系统试压,采用水压试验法。强度试验压力为工作压力的1.5倍,严密性试验压力为工作压力的1.15倍;给管线灌满水后进行试压,压力升至强度试验压力后,保持恒压1h,仔细检查每道焊口,无渗水现象,则强度试验合格;将压力降到严密性试验压力后稳压2h,焊口无渗水现象,则严密性试验合格。
8.管线修复
复合管虽然强度和防腐性能较好,但固各种原因有时也会破损渗漏,一般采取以下两种修复方法:
(1)打卡子,用厂家生产的专用卡子或普通钢卡子即可;
(2)电热熔换管,用专用锯将损坏管段锯下,将电热熔套推入原管,并将新管与原管对正,再将套筒推到连接位置实施电熔连接,换管时间(管道内干净,无介质的情况下)控制在2h之内。
二、复合管施工时的注意事项
1.现场堆放管材要平整,拉运过程中不能磨损管材端口。
2.熔焊前要保证电熔套筒内表面和长封口表面清洁。
3.熔焊表面要打磨,去除氧化层要干净,表面不允许有水,一旦熔区内有水将直接影响焊接质量。
4.通电焊接前,试用连接扶正机具对需要连接的管材和管件进行校直。
5.对于钢骨架电熔套筒焊接时,可以通过观察连接部位电熔套筒的变形大小,套筒上观察孔针增长高度以及摸电熔套筒外表面温度等来判断熔焊效果。
6.焊接前用万用表测电熔套筒是否断路(或短路),如焊接过程中出现电熔套筒一边热一边不热时,应立即停止焊接,分析原因。
7.熔焊过程中出现并线现象,电流表电流升高特别快时,应立即停机,同时应记录已焊的时间,冷却一段时间后再补焊(此时应比正常焊接电压小一点)。
8.管道回填时先用人工回填300mm后再用机械回填。
9.特殊环境及气候应采取有效防护措施。
10.冬季施工应严格按《钢骨架塑料复合管工程技术规范》执行,一般低于-20℃时,不宜施工。