刘渊
中石化江苏油建工程有限公司江苏扬州225009
摘要：加纳天然气管道沿线地形地貌复杂多变，且距离长，高差大，压力高，其管道试压与干燥施工具有一定的难度。通过借鉴国际同类管道施工经验和做法，加纳天然气管道采用清洁水试压，干空气干燥法，管道试压与干燥均达到了设计要求和施工规范的规定。文章介绍了管道试压、干燥段落划分方法以及试压、干燥程序和技术要求，并提出了建议。
关键词：加纳；天然气管道；试压；干燥；技术要求
1工程概况
加纳天然气管道工程陆管项目业主为加纳国家天然气公司，总包商为中国石化集团国际石油工程有限公司。陆管项目总长为186公里。其中主线为105.43公里，管径20英寸，壁厚分别为10.31mm、11.91mm、14.27mm，材质为X65，设计压力为10MPa。管道沿线敷设地区等级为一、二级地区，管道设计规格为强度试验压力为12.5MPa，严密性试验压力为10MPa。管道沿线设AIS首站、EDS分输阀组及TRMS末站3个场站和BLV1、BLV2两座截断阀室。管道敷设沿线经过河流、沼泽、丘陵、山区和平原等多种地貌，地形起伏较大，管道壁厚有变化，水压试验难度大。
2管道试压与干燥段落划分
2.1管道试压段落划分
管道沿线地形地貌复杂多变，山区、丘陵段起伏较大，按常规做法需要划分较多段落来满足施工规范“低点的管道环向应力不得超过钢管最低屈服强度的0.9倍”的规定。为达到试压目的减少段落划分，降低现场试压难度和强度，本工程借鉴国际同类管道施工经验和做法，对于地形起伏较大的地段，采取了“试验压力应以最高点压力为准（最低试验压力应符合规范规定），在满足低点的管道环向应力不得超过钢管最低屈服强度的0.95倍”的同时，考虑每个试压分段管道长度不超过35km，并结合管道沿线试压用水的取水情况进行段落划分，将全线划分5段进行通球试压。
表1：分段试压信息一览表
2.2试验压力
2.3管道干燥段落划分
管道干燥段落的划分应结合现场情况，原则上以站场、阀室的相对距离进行划分，将主管线管道干燥分AT01~BLV1、BLV1~TRMS两段进行。
3试压程序及技术要求
本工程选用沿线河流水作为试压介质，注水前取水样送交有效化验部门对水质进行化验，取得水质检验报告，要求水质清洁，无腐蚀性，PH值6-9，最大盐分2000mg/L，最大固态悬浮颗粒物不大于50mg/L。
3.1注水设备
因陆管线路高差较大，注水设备根据试压时水源供水量、需用量及扬程要求采用两台立式离心泵，其扬程为172m，流量为64m3/h。注水管采用Φ159×6、Φ114×6钢管，现场焊接连接。
3.2试压头
在试压头安装前，临时配管、管件、阀门、法兰、垫片、螺栓和其他试压配件需能在额定或更高压力下使用，安装完成后对试压头进行1h的水压试验，压力达到最大试验压力的1.25倍。重复使用前，应对该试压头做全面检查和维修，确保所有管件、阀门和组件使用安全。试压头安装应按规范和焊接工艺规程的要求进行，并对其焊口进行RT射线检测。
试压头采用Φ508×11.91mmX65钢管及封头自制而成，试压封头采用Φ508×24mm16MnR的标准椭圆封头。
3.3试压工装的检查和维修
在试压开始前，由QA/QC、HSE专职安全员组织人员对所用的试压头进行全面检查，确认所有部件状态良好，达到工作压力要求。
3.4计量仪表
在试压管段两端各安装1台压力表，在试压打压一端安装压力记录仪1台、压力天平1台、温度记录仪1台。
3.5管道清管
清管前对皮碗清管器进行外观检查，将皮碗清管器装入发球装置内，并在清管器后端安装跟踪仪，连接安装发球筒和空压机进气管，用空气压缩机升压推动清管器行进，清扫管内污物，清管器行进速度控制在4~5km/h。
分三步对管线进行清管：
?第一步：通皮碗清管器，清除固体物质和浮锈碎屑。
?第二步：通测径清管器(直板或皮碗聚酯盘清管器)。
?第三步：通泡沫清管器，清除水气和氧化皮（充水试压后进行）。
如果清管器卡在管道内，利用智能跟踪仪查找清管器卡壳位置，分析查找原因，设法增压推动清管器。如果使用该办法仍不能使管内清管器移动，在卡壳点割管取出清管器，清除堵塞物后连接管道后再继续进行清管。
清管完成后，拆除临时收球装置，并将试验管段进行密封或直接焊接安装试压封头，防止管内进入灰尘、水或异物，保证试验管段试压时内部清洁。
3.6通球测径
测径清管器可以使用直板聚酯盘或皮碗聚酯盘，在测径清管器上安装铝测径圆板（直径436mm），测径板规格为管道最小内径的90%，通测径清管器的方法与通一般清管器的方法相同。为提高清管效率，防止清管器“脉动”，应在清管器前进方向建立“背压”，以保证清管器匀速运动（在安装清管器之前向管道内注入约100m3水）。
测径期间，沿线设专人巡线跟踪，并设立警戒标志，严禁非工作人员靠近管道。
检查测径板，如无明显变形、弯曲或大的划痕，则测径合格；如测径板明显变形，则分析管道存在变形的位置，经整改后，重新进行测径，直至合格为止。做好整理、记录采集到的数据。
3.7管道注水
为保证试压用水的清洁度，可采取现场挖蓄水池对水源进行沉淀处理。为了准确控制试压段的注水量，应根据计算的各试压分段用水量进行注水。
注水泵将通过阀门与试压头相连，同时阀门的安装位置要适合清管器的长度。安装清管器之前先将管道内注入约100m3水，并保证在注水时注水清管器后面的水流不会中断。要保证注水清管器有足够的背压以便控制清管器的行走速度，保证正确注水。
注水泵和试压头之间使用Φ114×6的无缝钢管连接，试压头之间(导水时采用)的管道连接使用无缝钢管。如果2段或更多段试压段跨接导水上水，第1个管段注水完成后立即向第2个管段的注水或待第1个管段试压结束后在扫水的同时向第2个管段进行注水。
要计算注水清管器的估计到达时间。在接收段，一旦看到清管器到达便立即关闭排水阀。清管器前面的空气使用放气阀排掉。要随时监测注水量，以便计算清管器已经行走距离。
图1：注水、试压装置示意图
3.8强度及严密性试验
3.8.1强度试验
严格按标准操作程序执行管道试压工作，并按规定做好记录。先升至30%强度试验压力，稳压30min；再升至60%强度试验压力，稳压30min。稳压期间对管道进行检查，无异常现象，继续升压至强度试验压力（12.5MPa），稳压4小时。
当压力升至试压管段强度试验压力时，停止升压，随时注意超压现象的发生，严禁超压。
稳压期间对管道进行沿线检查，检查其有无异常响动、变形和泄露。
强度试压稳压期间（4小时），管道无断裂、无异常变形、在试压时间内压力能维持则认为合格。
在升压或稳压期间，若发现泄漏等问题，停止试压，将管中压力降为零，寻找泄漏点，开挖露出管道后，方可进行修补作业，严禁带压进行修补。
3.8.2严密性试验
当强度试验达到要求后，缓慢开启卸压阀降压，将试压管段压力降到严密性试验压力。从接收端试压头泄压，有利于注水清管器完全进入到试压头内。要使用足够强度的和安全的排水管。
当管道内压力降至严密性试验压力（10MPa）并稳定后，开始24小时的严密性试验。
关闭通向压力管线的阀门和切断与压力泵的连接。每15分钟记录一次压力和实际时间，每一小时记录一次环境温度。
对管道要定期进行巡逻，检查管端设施有无漏泄，保障试压段内未经允许人员的安全，管道全线要随时保持通讯畅通。
在规定的最低压力下，严密性试验维持24小时，在测试时间段内检查压力值，压力变化的原因若证实不是由泄漏而是由其他因素引起的，则严密性试验合格，予以验收。
严密性试验合格后，该段准备排水。
3.9管道卸压
试压经过检查员验收通过后，管道压力要进行缓慢连续降压，防止引起颤动。减压的整个过程中要特别小心。要缓慢地开关放水阀，防止水击荷载损伤组装管道，阀门一定不要完全打开降压。
3.10试压失败处理
如果在试压时管子出现故障，应立刻组织人员找到位置和确定故障的原因。在拆除泄漏钢管前，对故障位置进行拍照记录，并进行修复处理。
3.11管道排水
管道试压用水采取循环利用，AT31~EDS段试压用水直接接管线排到EDS~AT01段试压管段中进行试压，AT31~AT36、AT36~TRMS段管线试压后将水排至AT36。
管道试压结束后，利用提前放置在试压头内的直板清管器清管，用压缩空气将水从试压段内排出，直至清管器到达接收头的时候，清管器前没有流水。排水过程中记录驱动排水清管器所需的空气压力。
第一遍排水结束后，割除试压封头，焊接安装临时收发球装置，用皮碗清管器及泡沫清管器进行吹扫，直至管段里没有大量游离水，试压检查员可以认定这一试压管段的水份已经清理完毕。
3.12管口封堵
管道试压、清扫合格，应及时封堵管口，为预干燥和深度干燥做准备。
4干燥程序及技术要求
主管线管道干燥分AT01~BLV1、BLV1~TRMS两段进行，各分段管线清管试压、扫水后，分别在EDS、AT31、AT36将管线连通，并UT\RT检测合格，然后分两段采用无热再生干燥装置进行干燥。
4.1预干燥
水压试验除水完成后，还需用组合清管器做一次深度除水，尽可能排除游离水，尤其是管段连头处。组合清管器由两枚直板清管器和一枚高密度（密度约120kg/m3）泡沫清管器组成，各清管器的间距为3km。清管器的运行速度应控制在4~8km/h。
4.2干空气干燥
预干燥完成后，采用干燥空气法进行干燥。干燥时连续间断发射干燥泡沫清管器，使用干燥单元产生的露点为的-40℃的干空气（空气流量4500~14000m3/h）推动低密度（密度约16~20kg/m3）泡沫清管器，对管道进行微正压（0.01~0.05MPa）吹扫。通过多次发射（一般间隔0.5~1h）泡沫清管器，利用泡沫清管器的机械效应和吸水作用，进一步摊开、吸收管道中的残留水，直至泡沫清管器增重不明显，管道出口处的空气露点达到-20℃时停止[3]。
4.3检验及密封
当管道出口露点达到-20℃以下时，关闭进出口阀门，保持管道内干空气压力为0.05MPa，密闭6~8h后卸压，用干空气置换管道内的空气，测量出口露点，露点下降不超过5℃，且出口露点不小于-20℃时，管道干燥为合格。若露点下降超过5℃，应继续用干空气吹扫，达到合格标准。随后撤离临时收发球筒，立即安装已预制好的封头，并向管道内注入微正压（压力最少为70kPa）的干燥空气密封管道。
5结论与建议
加纳天然气项目陆管主线管道试压与干燥工作通过以上技术的应用和实施，其试压与干燥均达到了设计要求和施工规范的规定，施工质量检测结果真实可靠，效果显著，达到了国际同类管道施工水平。同时，对今后类似工程试压与干燥施工，有以下几点建议：
5.1上水和排水方案应符合HSE和水土保持要求，应事先征得政府主管部门的同意，以免造成不良后果。
5.2应根据管径的大小、管段的长度和高差、管内壁清洁度，以及清管、上水和干燥要求速率合理选用清管、试压和干燥设备，应能满足规定的注水（空气）速率和克服试压段高差及防止气穴产生的需要。配用清管器时应根据规定和实际需要进行配置，一般包括清管、注水、测径、排水和除水清管器。
5.3为防止管道上水过程中产生气穴，应在注水水头前装设注水清管器，并应有背压控制流速措施，特别在高差地段背压控制尤为重要。
5.4隔时序发清管器有利于提高清管工效，但超过一定数量易使通球受阻，造成卡球，一般一次放置6~8个清管器为宜。为提高除水效果，除水清管器不应在同一工作段重复使用。
5.5采用干空气法干燥管道，具有空气来源广，不受地区限制；成本低，工期短，易于与管道建设和水压试验相衔接；干燥效果均匀一致，露点可达到-25℃以下等优点。通过加纳天然气管道项目的成功应用，为今后类似工程管道干燥施工积累了丰富而宝贵的经验，该方法可推广应用。
参考文献：
[1]孟祥启,彭顺斌.长输管道的试压[J].油气储运,2008,27(9):50-54.
[2]焦振潮,吴波,张李.长输管道施工技术管理[C].石油化工建设,2007:46-50.
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