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管道研究

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沙漠地区长输管道风沙害的预防和治理

来源:《管道保护》杂志 作者:王银强 时间:2018-10-11 阅读:

王银强

中国石油管道公司长庆输油气分公司

 

摘 要: 地处腾格里沙漠腹地的长输管道,常年受风沙害的影响,在运行过程中出现埋深不足、管体裸露、管道悬空等情形,直接威胁管道安全运行。结合管道沙害治理实践和经验,提出沙害预防、沙害治理举措以降低风沙害对管道的影响和危害。经过现场实践证明,这些举措切实可行,可为今后沙漠地区长输管道管理提供借鉴。

关键词: 沙漠地区;长输管道;风沙害防护

 

西部某长输管道途经腾格里沙漠腹地,该沙漠大多为格状沙丘链及新月形沙丘链。气候终年为西风环流控制,降水稀少,年均气温7.8 ℃,绝对最高气温39 ℃,绝对最低气温﹣29.6 ℃。风沙危害为该地区主要自然灾害,主要害风为西北风,风势强烈,年平均风速3~4 m/s, 2~3月份出现8级暴风,年大风日数30~50天。

该长输管道有46千米位于沙漠腹地,管道敷设掩埋物为细沙,管道长时间运行后,由于风沙害影响,沙丘变化,极易出现管道埋深不足、管道裸露、管道悬空甚至变形等情况,如处理不及时甚至可能因昼夜大温差或季节性低温造成管道部分凝管,将极大地影响长输管道的运行安全。

经过近几年对沙漠环境认识的不断深化和风沙害现场防护经验的积累,从风沙害预防和治理等方面采取多种措施,保障了管道安全平稳运行。

1 风沙害征兆

管道遭遇风沙害之后,一般会出现管道上方地形明显下切或隆起,管道上方警示带外露,管道地面标识因埋深不足而倾倒,管道裸露、悬空等现象。管道一旦出现上述情况,应立即采取相应措施进行防护,以确保管道安全受控。

2 风沙害预防措施

2.1 管道巡护预防

管道巡护常态化是管道保护的重要措施。在沙漠地区,由于沙漠地形起伏多变,丘壑纵横,许多地方视线无法到达,除了采取管道巡护工与属地巡护工交叉巡护等常规巡护外,还需定期集中组织巡护站管道巡护工进行徒步巡线。尤其是冬春大风季节,要及时组织人员对风口和视线不佳的地段进行徒步巡线,以防风沙害造成管道浅埋或裸露,引发凝管等次生严重事件。笔者所经历的几次管道裸露都是徒步巡线过程中发现的,由于处理及时,措施有效,未造成次生灾害。

2.2 埋深测试对比预防

管道风沙害最直接的影响就是管道埋深发生变化,因此及时准确掌握管道埋深信息是预防管道风沙害的有效措施之一。冬春季节是风沙害最为严重的季节,在每年秋季和春末夏初季节分别使用管线探测仪对管道埋深进行测试与统计,通过埋深测试数据对比与分析,确定管道埋深不足位置,及时采取相应措施增加管道埋深,对预防风沙害极为有效。

2.3 管道地面标识预防

地面标识是沙漠中判断管道走向及深浅的重要标识。由于沙漠地区温度高,管道地面标识长时间暴晒后,标识面漆就会因为露出地面和埋入地下而产生色差,据此运营单位在徒步巡线时很容易判断出该段地形变化,再辅以管线探测仪测量埋深确认,就能及时发现管道浅埋段并采取措施增加埋深。如果发现警示桩或警示牌倾倒,说明该处管段埋深变浅,需要根据情况采取相应措施确保管道埋深足够深。沙漠段管道埋深一般在1.8~2.1 m为宜[1]。

3 风沙害治理措施

3.1 扎草方格固沙治理

扎草方格可以固定管道上方沙丘,减缓沙丘移动及地形变化,是沙漠段管道风沙害治理防护的重要措施。草方格由麦草、稻草制成,即将麦草或稻草横铺成1 m×1 m的方格,用铁锹将麦草或稻草拦腰踩入沙中150~200 mm,露出沙面上方高度150~200 mm,草方格每平方米用草1.5~2.0 kg[2,3]。经过试验,管道上方草方格按照上风向15 m,下风向10 m扎设,固沙有效期为3~4年,风口地区为1~2年。通过实地调查,并与地方治沙部门沟通交流,对方建议扎设草方格施工以4~6月为宜。以管道中心线为基准,上风向扎设100 m,下风向扎设50~80 m,并且在草方格内栽设柠条或播撒沙蒿籽,通过夏秋雨水作用,草方格内容易长出绿色沙生植物,可以达到6~8年甚至更长的防风固沙效果。扎草方格固沙效果见图 1。


图 1  腾格里沙漠管道周边扎草方格固沙治理3年效果


3.2 管道浅埋段治理

通常地面明显下切、管道上方警示带外露都是管道埋深不足的表现。这种情况下,一般先用管线探测仪确定管道埋深,然后采取措施增加管道埋深,如用草袋装沙压住裸露警示带,或用草帘覆盖裸露警示带再压沙敷土等。其好处是,一方面可以起到固沙的作用,另一方面如果该处草袋或草帘再次露出,可以提醒管道保护人员此处存在管道埋深不足的情况。

3.3 管道裸露或悬空治理

在冬季或地温低于原油凝点以下时,管道出现裸露或悬空等情况,管道巡护人员要立即通知输油站值班人员。调度根据具体情况及时采取启运加热炉升高输送介质温度等措施后,再组织抢险。现场抢险首先要确保管道无变形,再进行管道下方土壤夯实,人工增加埋深1.8 m以上,形成梯形双坡面(公路形状),在上方扎设草方格固沙,最后拉运砾石,人工覆盖在坡面上,可以起到非常好的防沙害效果。经过多次实践,证明这种方法固沙3~4年后,该地段不但地形变化小,而且固沙点上方长出较多沙生植物,防风固沙效果显著(图 2)。


图2 采用砾石覆盖护坡固沙4年效果


4 结语

沙漠地区管道运行的最大风险就是风沙害对管道造成的安全隐患。通过采取征兆识别、沙害预防、沙害治理等一系列防治措施,可以有效降低风沙害对长输管道的影响和危害,确保管道运行安全,延长管道使用寿命。


参考文献:

[1]梁金强, 赵晓梅, 孙松,等. 沙漠油田管道纵断面的设计[J]. 新疆石油天然气,2013,(2):97-98.

[2]张安. 大口径长输管道沙漠地区施工技术[J]. 油气田地面工程,2013,(8):104.

[3]李凯,熊竹顺,李雷,等. 浅谈流动性沙漠油气集输管道保护措施[J]. 石油工业技术监督,2015,(2):43-45.

 

作者:王银强,男, 1989年生,助理工程师,现主要从事长输油气管道保护工作。 

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