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非金属管在油田的应用及探讨
郭强;孙阳洋;刘兴茂;罗琪琳
【期刊名称】《天然气与石油》
【年(卷),期】2012(30)6
【摘要】为解决金属管道在油田进入中高含水期出现腐蚀穿孔频繁、结垢等严重问题,以及减少金属管道对油田地质注水造成的二次污染,有必要对不同材质的管道进行现场试验.某油田从2000年起相继使用玻璃钢管、钢骨架复合管和柔性复合管代替钢管进行油气集输及注水工程,充分利用了非金属管的耐腐蚀性强和水力性能好等优点.通过现场实际应用证明,虽然采用非金属管一次性投资较高,但非金属管在油田集输和注水系统中可以防垢,杜绝腐蚀,减少污水二次污染,缩短工期,降低维护成本,经济效益和社会效益明显.综合考虑非金属管优于金属管,利于油田的长久发展,具有推广应用价值.
【总页数】3页(P19-21)
【作者】郭强;孙阳洋;刘兴茂;罗琪琳
【作者单位】中国石油塔里木油田开发事业部轮南作业区,新疆库尔勒 841000;中国石油塔里木油田开发事业部轮南作业区,新疆库尔勒 841000;中国石油塔里木油田开发事业部轮南作业区,新疆库尔勒 841000;中国石油塔里木油田开发事业部轮南作业区,新疆库尔勒 841000
【正文语种】中文
【相关文献】
1.非金属管材在油田集输系统的应用探讨
2.浅谈金属管材及非金属管材在油田中的应用
3.非金属管道在大庆油田工程\r防腐中的应用探讨
4.非金属管道在大庆油田应用的适应性及运维措施
5.油田埋地非金属管道完整性管理技术探讨
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非金属材料在油田的应用【摘要】目前大庆油田稳产4000万吨的大会战正在如火如荼的进行。
新技术，新材料的应用更是发挥了巨大的作用。
在此介绍下此类非金属材料管材的实际应用情况，为今后的非金属管道应用提供技术依据。
【关键词】非金属材料；耐腐蚀；连续性前言管道与输送介质相对流动，这就要求管道内部尽可能光滑，减少磨阻；另外考虑介质的腐蚀性。
随着油田后期的开发与建设，埋地金属管道腐蚀日趋严重。
根据调查统计，大庆油田萨北开发区自投产至今，已建成各类埋地金属管道4150Km，其中超过十年使用年限的有1970Km，占埋地管道总数的47.5%，存在腐蚀程度比较严重的管道有1100Km，占埋地管道总数的26.5%。
为了解决埋地管道的腐蚀问题，非金属管道开始广泛应用，先后在注水、污水、输气以及聚合物母液输送上得到应用。
如今在油气集输管道选材上主要应用的非金属材料有玻璃钢管及塑料复合管。
现对两种材质做如下对比：一、玻璃钢管线的性能分析1.1玻璃钢管道是由玻璃纤维、不饱和树脂固化而成的，与金属管道相比，具有以下优点：（1）耐蚀性能优异，对水质无影响。
玻璃钢管道能抵抗酸、碱、盐、海水、未经处理的污水、腐蚀性土壤或地下水及众多化学流体的侵蚀。
比传统管材的使用寿命长，其设计使用寿命一般在50年以上。
（2）内壁光滑，水力摩擦阻力小，能显著减少沿程的流体压力损失提高输送能力。
因此，可带来显著的经济效益，具体体现在：①在输送能力相同时工程可选用内径较小的玻璃管道，从而降低一次性的工程投入。
②采用同等内径的管道，玻璃钢管道可比其他材质管道减少压头损失，节省泵送费用。
③可缩短泵送时间，减少长期运行费用。
（3）导热系数低，保温性能好，耐热性、抗冻性好。
在一30℃状态下，仍具有良好的韧性和极高的强度，可在一50℃-80℃的范围内长期使用。
（4）自重轻、强度高、运输安装方便。
采用纤维缠绕生严的夹砂玻璃钢管道，其比重在1.65-2.0，只有钢的1/4，但玻璃钢管的环向拉伸强度为180-300MPa 轴向拉伸强度为60-15OMPa，近似合金钢。
XN油田埋地管道腐蚀穿孔原因与防护措施史学东（大庆油田有限责任公司第五采油厂， 黑龙江 大庆 163000）[摘 要] 通过对XN油田管道腐蚀穿孔情况进行的调查，从使用年限、土壤环境、输送介质和管道施工等方面分析了埋地管道腐蚀穿孔原因，并在此基础上提出了控制管道腐蚀穿孔的措施。
通过应用各种防护措施，使管道腐蚀穿孔次数降低15.02%，取得了很好的效果。
[关键词] XN油田；管道；腐蚀穿孔原因；防护措施作者简介：史学东（1972—），男，黑龙江大庆人，本科学历，工程师，现在大庆油田第五采油厂从事基建管理工作。
表1 不同建成年代管道腐蚀穿孔统计表XN 油田是重要产油区域，该油田位于SL 盆地北部，地表比较低洼，且区域内多沼泽湖泊，土壤自然环境较差，因此导致埋地管道腐蚀比较严重，常有腐蚀穿孔现象发生，不仅使油田生产蒙受损失，还给周围环境造成很大污染。
1 管道腐蚀穿孔现状调查XN 油田随着油田的勘探开发已有50多年的历史，因此地下输油管道、注水管道与其它管道管网密度很大，截至目前该油田地下管网长达7853km ，而XN 油田地面低洼，地面多沼泽湖泊，并且80%区域为盐碱地，使埋地管道的腐蚀非常严重。
2016年输油管道和注水管道腐蚀穿孔次数达到4348次。
不同建成年代管道腐蚀穿孔情况见表1所示。
建成年代腐蚀穿孔次数（次）管线总长（km）腐蚀穿孔率（次/km）1975年以前132416230.821976-1985年98914390.691986-1995年86715690.551996-2005年64413120.492006-2015年42114390.292016年1034710.212 管道腐蚀原因分析2.1 使用年限长引起管道腐蚀从不同建成年代管道腐蚀穿孔统计表中可以看出，建成年代越早，使用年限越长，管道腐蚀穿孔的次数和腐蚀穿孔率越高，这是因为随着管道使用年限的逐渐延长，管道外防腐保温层在自然条件下发生腐蚀老化，同时由于管道内输送介质中含有腐蚀性物质，也会对管道造成内腐蚀，在内外腐蚀双重作用下使管道的局部或者区域长度内的壁厚变薄，从而引起管道腐蚀穿孔现象发生。
156 军民两用技术与产品 2018·4（下）1 非金属管道的优点1.1 双面防腐，使用寿命较长原油、聚合物驱以及污水中含有许多腐蚀性物质，诸如矿化物、硫化氢等，大大降低了金属管道的使用寿命。
非金属管材在常温下不溶于大多数有机溶液和无机溶液（酸、碱、盐），不会产生离子溶解现象，具备良好的化学稳定性。
因此，应用非金属管道代替钢管，可以减缓管道内腐蚀和外腐蚀。
非金属复合管使用寿命一般在30年以上，与一般的金属管道相比具备显著优势，长远经济效益高。
1.2 水力特性优异，输送阻力较小钢管内壁相对粗糙，并且会随着腐蚀结垢而更加粗糙。
非金属管道内壁较为光滑，比如：钢骨架增强聚乙烯塑料复合管、塑料合金防腐蚀复合管的相对粗糙度小于0.001；并且内壁不易结垢和结蜡，可以大大减少清管频次。
一定条件下，非金属管道的相对粗糙度较小，摩阻系数较小，摩阻损失较小。
相同条件下，采用169×6.1玻璃钢管的摩阻损失只有159×5.0钢管的50%；排除管径不同的因素，摩阻降低达36%。
但当流动处于层流区或紊流光滑区时，层流或层流底层的厚度能够完全覆盖住内壁的全部粗糙突起，即相对粗糙度的大小对摩阻系数无影响。
因此，采用非金属管道不一定会起到节能减阻的目的。
1.3 导热系数较低非金属管道的导热系数较低，比如：钢骨架增强聚乙烯复合管和的高压玻璃纤维管导热系数约为0.40W/（m·℃），塑料合金防腐蚀复合管的导热系数只有0.21W/（m·℃），不足钢管的0.5%。
非金属管材的导热系数虽然不及金属管材的1%，但是仍大于保温材料的导热系数。
因此，对于保温要求较高的工程而言，比如：埋地敷设土壤湿度较高，架空敷设，输送高凝原油等，仅仅改用非金属管是不够的，即使采用非金属管也不能显著降低保温层厚度；对于保温要求不高的工程而言，可以采用非金属管道代替金属管材而不用另外进行保温处理，进而可以达到节约成本的目的。
非金属管道在大庆油田应用的适应性及运维措施夏蓉【期刊名称】《《油气田地面工程》》【年(卷),期】2019(038)011【总页数】4页(P12-14,32)【关键词】非金属管道; 适应性; 存在问题; 运行维护【作者】夏蓉【作者单位】大庆油田工程有限公司【正文语种】中文非金属管道作为一类新型材质的管道，具有耐腐蚀性好、内壁摩阻小、使用寿命长、综合造价低、不需阴极保护等优点，在大庆油田油气集输、供注水、污水系统中应用广泛，可以满足各类复杂的介质输送、降低投资、安全环保的要求，取得了较好的经济效益[1]。
1 建设现状及适用性分析非金属管道于1994 年开始在大庆油田试验性应用，2004 年开始大规模推广应用，截至2018 年底，大庆油田已建各类埋地管道约10.3×104 km，其中非金属管道13 512 km，约占总管道长度的13%。
1.1 常用非金属管道管材分类（1）玻璃钢管。
该管是一种增强热固性非金属管，具有较高的机械强度、良好的耐化学腐蚀性，使用寿命长；管道内壁光滑，不易结垢结蜡；管材保温性能好，导热系数仅为钢的1%；玻璃钢管的接头一般采用螺纹连接方式，有效避免了因现场直接粘接出现漏失的问题；玻璃钢管运输安装简单、方便，管材拉伸强度高。
（2）钢骨架聚乙烯塑料复合管。
该管是以钢骨架为增强体，以热塑性塑料为连续基材，将金属和塑料两种材料复合在一起形成的管材，输送介质温度介于0～50 ℃之间，承压能力相对较低。
（3）连续增强塑料复合管。
该管是高性能金属材料与高分子材料复合而成的一种特殊、连续的多层挠性复合管，管道有三层：传输层、增强层、保护层。
传输层和保护层采用化学交联技术改变了聚乙烯分子结构；增强层以钢丝编织成网状骨架或以钢带缠绕骨架，提高了管道耐腐蚀性及耐压性，具有通电加热解堵、解冻功能[2]。
1.2 条件和范围从油田生产条件和材质性能来看，非金属管道可用于油气田的油气输送、注入（水）、供水等系统介质的输送。
浅谈金属管材及非金属管材在油田中的应用摘要现今油田输油用管线分为金属管材和非金属管材。
本文主要根据上述两种管材在油田的实际应用情况,对其性能做出客观分析与评价,总结上述管材的优点与缺陷,给管道设计选材提供一点参考。
关键词无缝钢管;玻璃钢复合管;钢骨架复合管0 引言玻璃钢(FRP)管又称“不饱和聚氨树酯夹砂管”和钢骨架复合管都是近十几年发展起来的管材,由于两者具有耐腐蚀、不结垢、抗老化、安装方便,使用寿命长而得到快速的发展,逐渐取代金属管材,被广泛应用于石油、化工领域。
1 金属管道油田用金属管材主要包括无缝钢管和不锈钢管材,其中无缝钢管在使用中占主导地位,广泛应用于石油化工工艺中各个环节,其连接方式以焊接为主。
金属管道有金属管材具有耐高压,容易更换;适用于任何规格直径的技术管道,特别是DN400以上的压力管道等优点。
但也有施工复杂,需要大量的人力物力和较长的时间;其防腐层是人工制作,寿命很有限,接头的防腐及焊缝质量是很难保证的,加之内壁未进行防腐处理,管道耐腐蚀性能差,严重影响系统的使用寿命;金属管材内壁粗糙,摩阻系数大,压力损失大等缺点。
2 玻璃钢管道玻璃钢管线最早应用于城市及排水工程,但随着其性能的日益提高,现已广泛应用石油化工等工业领域。
根据玻璃钢管线与钢管之间的链接方式,将其归为胶接连接和机械连接,其中胶接连接包括承插口鞋面胶接、对接包缠连接、搭接包缠连接;机械连接包括承插口连接,法兰连接、螺纹连接;其中承插口连接又包括承插单密封圈或尼龙键连接,承插双密封圈连接、承插双密封圈或尼龙连接。
一般说来,油田用玻璃钢复合管线主要用于输油、输水(包括污水及原油托出水)管线,常用的压力等级为0~4.0MPa。
而在实际使用中胶接连接和机械连接两者各有优缺点胶接连接的优点表现在:玻璃钢胶接连接由于质轻,便于运输;且因不需要金属紧固件,故减少材料损耗,费用低;由于是非金属,因此,不会由于地层盐碱或管内流体腐蚀;同时由于在管材之接头处进行去油污,打磨处理,并对打磨部位或裸露纤维处涂抹与内衬层相同的材料,使该区域的耐腐蚀性能与管体相同;由于各种胶接连接均在接头处玻璃钢丝包缠外管体,且在上面涂抹树脂故密封性好;管线连接处无开孔而切断纤维,不会引起应力集中,降低管材的承载力,不易发生泄漏;零件数量少,便于安装;永久变形小,使用寿命长。
大庆油田油气管道隐患分析及治理对策储开峰【摘要】青岛“11.22”事故后，大庆油田为了保证油田安全生产，同时维护油田周围居民的人身安全，按照“全覆盖、零容忍、严执法、重实效”的原则，对油田内存在安全隐患的油气管道进行集中整改治理。
通过隐患分类及对大庆油田管线隐患的实际情况进行分析，在设计上从管道的路由选择、材质、敷设及自动化建设4个方面提出治理对策，并在管道占压隐患治理典型案例中得到了验证。
油气管道隐患治理对策的应用，保证了油田管道的安全运行和油田居民生活的安定。
%After Qingdao "11.22" accident, in order to ensure the safety of the production in the oil field while maintaining safety of residents around the oilfield,Daqing oil field ren-ovate the oil and gas pipelines which are in the security risks according to the principle of "full coverage, zero tolerance, strict law enforcement, pragmatic". The hidden dangers has been Classified in the paper and given the control measures correspondingly from four aspects on pipelines' "Route Selection","Material","Pipe Laying" and " Automation Construction"which have been proved to be effective in the typical cases of the pipelines' occupying securi-ty risks. The application of oil and gas pipelines' risk control measures has ensured the safety operation of oil pipeline and the security of the residents.【期刊名称】《油气田地面工程》【年(卷),期】2016(035)006【总页数】3页(P80-82)【关键词】油气管道;隐患;设计;治理对策【作者】储开峰【作者单位】大庆油田工程有限公司【正文语种】中文1大庆油田工程有限公司大庆油田位于黑龙江省大庆市，自开发以来城区按照“工农结合、城乡结合、有利生产、方便生活”的方针建设，生产区和生活区相互交织，政府和企业在有关土地使用、规划以及建设审批方面沟通不畅，逐渐出现建构筑物占压油田管线或建在油区生产设施安全距离范围内的问题，对油田居民的正常生活及油田安全生产构成极大的威胁。
非金属管道在大庆油田的应用及存在问题分析
【摘要】埋地管道腐蚀是影响油气田地面工程安全运行以及经济效益的重要因素之一，非金属管道具有优良的耐蚀性，内壁光滑、输送能耗及安装维护费用低，不需阴极保护，使用寿命长，综合经济效益好等优点，已得到广泛应用，有效缓解了钢质管道腐蚀问题，降低了维修投资，已成为目前缓解油田管道腐蚀问题的重要技术之一。
非金属管道作为一种具有广泛前景的新型材料，在设计、施工以及维护、抢修措施等方面还存在一些认识误区，因此在管道应用中出现渗漏、破损、穿孔及断裂等问题，制约了非金属管道耐蚀性等方面优势的充分发挥。
【关键词】非金属管道新型材料腐蚀问题
1 非金属管道应用现状
由于埋地钢质管道使用存在腐蚀和防腐材料老化问题，新工艺的不断涌现，对防腐技术的要求逐渐提高，金属管道的维修成本迅速升高。
而非金属管道在解决油田腐蚀问题上具有金属管道所无法比拟的优势，有效的缓解了因管道内腐蚀而污染介质的问题。
由于各类非金属管道在使用环境、介温、压力等方面具有不同的特点，其应用环境及效果也各不相同。
1.1 注水系统
目前，在注水系统中应用的非金属管道主要为高压玻璃钢管和钢骨架塑料复合管，具有良好的承压性能，压力为16MPa～25Mpa，管道内壁光滑，不易结垢结蜡，对输送介质无二次污染。
1.2 集输系统
用于集输系统的非金属管材主要有连续增强塑料复合管、钢骨架聚乙烯塑料复合管和玻璃钢管。
1.2.1连续增强塑料复合管
连续增强塑料复合管是以48股×10mm钢丝编织成网状骨架或以钢带缠绕骨架，内层为交联聚乙烯、外层为中密度聚乙烯复合而成，且为连续软管，可盘卷，对敷设地形要求低，无焊口，不会出现因焊口质量不过关而造成渗漏的现象。
1.2.2钢骨架聚乙烯塑料复合管
钢骨架聚乙烯塑料复合管采用低碳钢丝编网，并高速点焊、塑料挤出填注同步成型技术，两种材料均匀复合，管壁内外层塑料通过管壁中间的金属网孔连接为一体，以法兰和电熔两种方式连接，长期输送介质温度介于0℃～70℃之间，承压相对较低。
1.2.3玻璃钢管
玻璃钢管道采用无碱增强纤维为增强材料，环氧树脂和固化剂为基质，经过连续缠绕成型、固化而成的，主要用于集输系统输送气液混合油，压力为3.5MPa～7.0MPa。
2 油田非金属管道存在的问题分析
非金属管道是一种非均质工程材料，其原材料、生产工艺，结构特性等与传统的钢制管道有很大差异。
因此，在应用过程中时有渗漏、穿孔或断裂等问题发生，影响了非金属管道耐蚀优势的发挥，目前油田应用的两大类非金属管道，即复合管和玻璃钢管。
2.1 复合管在生产中常见问题总结
2.2.1管线破裂穿孔
（1）复合管道材质多为脆性或柔性、抗外界冲击能力差，因此，在穿越井排公路时均需加套管保护，以防止地面载荷损坏管道。
在使用钢套管保护时，管线频繁振动，使非金属管道产生局部应力磨损，易造成管线渗漏或断裂。
（2）非金属管道在敷设时，管沟沟底应尽量均匀平整，沟底高低不平会造成管道受力不均，使管线产生不均匀沉降，回填时，高起处会产生应力集中，损坏管道或造成不必要的磨损，在管道系统中有脉动压力时，这种现象将更为严重。
（3）非金属管道是一种脆性材质，如果在装卸搬运、施工时管材受到外力冲击，在长期内压作用下至使管线断裂穿孔，因此，在施工过程中应严格执行施工操作规程。
2.2.2连接处渗漏
（1）连续增强塑料复合管
连续增强塑料复合管为连续软管，其连接采用扣压式接头，早期的接口内部采用六瓣密封，在管线运行过程中，在内压作用下，液体易从缝隙间渗出，出现渗漏现象；连续增强塑料复合管保温性差，在冻土层中发生故障率高于土层深埋，因此敷设时按施工要求操作，应越过冻土层。
（2）钢骨架聚乙烯塑料复合管
钢骨架聚乙烯塑料复合管在与管道连接时多采用电熔方式连接，主要用于埋地供水、污水输送，应用效果较好，但因部分钢骨架聚乙烯塑料复合管的电熔连接套筒内无钢骨架加强层，耐压强度不够，因此管线埋地敷设时采用电熔连接，
地面敷设可以采用法兰连接。
2.3 玻璃钢管在生产中常见问题总结
2.3.1玻璃钢管线接头漏及玻璃钢管线与钢管连接处漏
玻璃钢管线接头及玻璃钢管与钢管连接处渗漏，漏点多集中在管线出站前和穿越井排公路的两侧。
为防止玻璃钢管的振动发生磨损或者引起与钢管连接处渗漏，在钢管的一侧或靠近钢制转换接头处安装固定支座，在管线内压作用下，两种管道的振幅和频率不一，在连接处产生扭应力，长期在这种应力的作用下至使玻璃钢管螺纹接头渗漏或断裂。
2.3.2管线破裂穿孔
玻璃钢管道的树脂基体属于脆性材料，当变形率达到2%～3%时，材料就会产生永久性破坏，因此管线的弯曲度不得大于管道的最小弯曲半径，否则管道在运行前已经受到弯曲应力的作用，在运行过程中则容易出现管体环向开裂，甚至在接头的应力集中处出现断裂。
因此管道在储存、装卸、安装过程中及生产运行或作业施工中，避免受外力冲击，尤其易受机械损伤。
3 认识及建议
（1）从非金属管道在油田应用效果看：
水系统：
①高压玻璃钢管道从设计、施工到生产管理技术已经成熟，适宜在高压注水系统使用；
②在供水、水处理管道中，可选用低压玻璃钢管和钢骨架塑料复合管。
油系统：从抗腐蚀性和环保角度，非金属管道宜用在低洼地、夏秋积水面广、腐蚀级别高的区域应用。
（2）非金属管道无法像金属管道一样能用仪器探测到，因此，应加强非金属管道标志桩的管理，避免丢失。
（3）在施工阶段，矿及小队应做好在新建非金属管道情况统计表，明确非金属管道的井号、起点、终点、长度、管道类型、管道规格、生产厂家等相关资料，有助于日后的维修。
（4）非金属材质为电的绝缘体，不易于热力解堵，管道在应用过程中应加强日常维护管理，防止管线冻堵现象发生，同时尽可能减少因交叉作业及其它人为因素而造成的机械损伤和渗漏。
2003年毕业于齐齐哈尔大学化学工程与工艺专业，现在大庆油田第七采油厂规划设计研究所从事地理信息系统工作。
参考文献
[1] 张丽.油气田地面工程.大庆：油气田地面工程杂志社，2005。
