樊黑欽1 張志偉2 張建博2 閆方崇2 胡永強2

1.中石化中原石油工程設計有限公司；2.中石化中原油建工程有限公司

摘要：普光氣田大部分天然氣具有硫化氫高、礦化度高的特點(diǎn)，在天然氣管道設計和施工方面需進(jìn)一步研究和深化，從管道路由、管道防腐、管道敷設等工程建設的源頭出發(fā)進(jìn)行優(yōu)化設計，本文對管道安全施工的要點(diǎn)進(jìn)行詳細論證。

關(guān)鍵詞：山區；管道設計；管道敷設，施工；硫化氫

地形地貌復雜，山體坡度大，土質(zhì)堅硬，植被茂盛是普光氣田山區天然氣管道設計和施工的主要特點(diǎn)，也是管道工程的設計難點(diǎn)本文以普光氣田主體濕氣增壓天然氣管線(xiàn)工程為例，論述了管道翻山越嶺的安全設計及施工。

1  項目概況

新建P106集氣站—普光氣田1#增壓站集輸管道，位于四川省達州市宣漢縣的普光鎮境內，海拔高程在500 m～1000 m之間，屬于中低山地貌。各段管道沿線(xiàn)主要為中低山及丘陵地帶的斜坡坡地、梯坎臺地、旱地、林地、稻田及荒地，地段坡度較陡，管道沿線(xiàn)山前斜坡、溝谷、河谷平壩及緩坡臺地位置覆蓋層厚度一般在0 m～4 m之間，局部斜坡及河谷階地區域覆蓋層厚度較大，可大于4 m。

2  管道安全設計

2.1  路由走向

選線(xiàn)原則。管道選線(xiàn)除了避開(kāi)人口密集區、環(huán)境敏感區、高差大的地形區外，氣井、集氣站周邊搬遷，防護距離執行SY/T 6277―2017《硫化氫環(huán)境人身防護規范》：空氣中硫化氫擴散濃度可能達到1500 mg/m³（1000 ppm）時(shí)，應形成無(wú)人居住區；無(wú)采取任何人身防護措施，可接受的空氣中硫化氫安全臨界濃度為30 mg/m³（20 ppm）；有人身防護措施，可接受的空氣中硫化氫危險臨界濃度為1500 mg/m³（1000 ppm）。

地區等級劃分及強度設計系數。根據《普光氣田濕氣增壓工程安全預評價(jià)報告》中工藝安全評價(jià)要求，含硫酸性天然氣集輸管道的走向應根據地區人口密度、自然條件及工程安全、環(huán)境評價(jià)綜合分析確定。硫化氫含量小于5％（體積分數）的天然氣集輸管道不宜通過(guò)四級地區，若確需通過(guò)時(shí)，管道的強度設計系數 F 取值應為0.3。本工程不通過(guò)四級地區，符合安全預評價(jià)報告要求。報告還要求：埋地天然氣集輸管道的線(xiàn)路設計應根據管道沿線(xiàn)居民戶(hù)數及建（構）筑物密集程度采用相應的強度設計系數。GB 50349―2015《氣田集輸設計規范》中規定，集輸管道采用鋼管時(shí)，地區等級劃分按現行GB 50251―2015《輸氣管道工程設計規范》執行。按照Q/SH 0245―2009《高含硫化氫氣田天然氣集輸系統設計規范》第6.3.2章節要求，管道的強度設計系數應按規范要求的強度設計系數進(jìn)行取值。根據上述原則，確定本工程線(xiàn)路處于二級地區。確定地區等級后，需根據《高含硫化氫氣田天然氣集輸系統設計規范》確定設計系數。

2.2  防腐層選用

本工程腐蝕環(huán)境按C5級考慮。根據中國石化防腐絕熱質(zhì)量提升工程規定，外防腐涂層設計壽命不低于15年。

（1）站外集輸管線(xiàn)外防腐保溫

新建站外埋地集輸保溫管道采用的外防腐涂層為加強級單層熔結環(huán)氧粉末（FBE），涂層總干膜厚度≥400 μm。外防腐保溫選用40 mm硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料保溫層。直管段硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料保溫層施工采用“一步法”（表 1），熱煨彎管硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料保溫層施工采用“管中管法”（表 2）。

表 1 “一步法”工藝防腐保溫管結構數據 

表 2 “管中管法”工藝防腐保溫管結構數據 

防護層補口采用熱熔膠型輻射交聯(lián)聚乙烯熱收縮補口帶（基材厚度≥1.2 mm，膠粘劑層厚度≥1.0 mm，膠帶厚度≥2.2 mm）。因天然氣管道的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料保溫管的管端預留長(cháng)度為500 mm±10 mm，每個(gè)焊口處的防護層補口需用2套熱收縮補口帶（收縮后寬度≥700 mm）采用搭接法施工進(jìn)行補口，2套熱收縮補口帶間搭接寬度不小于100 mm。

（2）內腐蝕控制

管道內防腐。本工程高含硫管道主要采用抗硫碳鋼管材+緩蝕劑的內腐蝕控制工藝，對站內酸氣管道系統和站外集輸管道不采用內防腐涂層。新建鋼質(zhì)雨水管道內防腐采用無(wú)溶劑液體環(huán)氧涂料，干膜厚度≥450 μm。管端預留長(cháng)度100 mm～150 mm。補口防腐層與主防腐層搭接應不小于50 mm，施工采用“倒退補口法”。

設備內防腐。本工程對高含硫設備（包括重力式分離器、采出水罐和火炬分液罐）內防腐推薦采用金屬修補劑+高分子陶瓷金屬阻隔涂層，其中高壓設備（重力式分離器）的高分子陶瓷金屬阻隔涂層干膜厚度≥600 μm，低壓設備（采出水罐和火炬分液罐）的高分子陶瓷金屬阻隔涂層干膜厚度≥400 μm。設備內防腐采用金屬修補劑修復，再采用高分子陶瓷金屬阻隔涂層對設備整體涂裝保護。

2.3  管道敷設方式和埋深

管道順側坡或坡腳敷設時(shí)，合理的管溝挖深和開(kāi)挖方式對山體的穩定性至關(guān)重要。為了防止管溝開(kāi)挖對山體造成過(guò)大的擾動(dòng)破壞，引起滑坡或塌方，要求管溝采用淺挖方式，保證管頂以上有0.8 m的覆蓋土，嚴禁大規模爆破或深挖。

3  結語(yǔ)

天然氣管道在山區敷設的情況逐年增加，針對地形復雜的山區地段，在設計及施工過(guò)程中應采用有針對性的安全措施，保證管道施工及運行安全。對含硫化氫天然氣管道，除了避開(kāi)人口密集、環(huán)境敏感及大落差地形外，管道的強度設計系數要滿(mǎn)足現行標準要求，管道和設備要采取防腐措施，管溝采用淺挖方式，以保證管道后期運營(yíng)安全。

作者簡(jiǎn)介：樊黑欽，1971年生，本科，高級工程師，主要從事天然氣集輸管道的設計等工作。聯(lián)系方式：13333935754，13333935754@139.com。