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，在天然氣管道設計和施工方面需進一步研究和深化，從管道路由、管道防腐、管道敷設等工程建設的源頭出發進行優化設計，本文對管道安全施工的要點進行詳細論證。

關鍵詞：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，也是管道工程的設計難點本文以普光氣田主體濕氣增壓天然氣管線工程為例，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

選線原則。管道選線除了避開人口密集區、環境敏感區、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，應形成無人居住區；無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報告》中工藝安全評價要求，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、環境評價綜合分析確定。硫化氫含量小于5％（體積分數）的天然氣集輸管道不宜通過四級地區，若確需通過時，管道的強度設計系數 F 取值應為0.3。本工程不通過四級地區，符合安全預評價報告要求。報告還要求：埋地天然氣集輸管道的線路設計應根據管道沿線居民戶數及建（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，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行取值。根據上述原則，確定本工程線路處于二級地區。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

本工程腐蝕環境按C5級考慮。根據中國石化防腐絕熱質量提升工程規定，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氧粉末（FBE），涂層總干膜厚度≥400 μm。外防腐保溫選用40 mm硬質聚氨酯泡沫塑料保溫層。直管段硬質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聚氨酯泡沫塑料保溫管的管端預留長度為500 mm±10 mm，每個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。新建鋼質雨水管道內防腐采用無溶劑液體環氧涂料，干膜厚度≥450 μm。管端預留長度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，合理的管溝挖深和開挖方式對山體的穩定性至關重要。為了防止管溝開挖對山體造成過大的擾動破壞，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

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，除了避開人口密集、環境敏感及大落差地形外，管道的強度設計系數要滿足現行標準要求，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安全。

作者簡介：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。聯系方式：13333935754，13333935754@139.com。