废弃原油管道无害化清洗工艺的制作方法

本发明涉及原油管道的处理技术，尤其是涉及一种废弃原油管道的无害化清洗工艺。

背景技术：

管道服役年限达到上限或者管道继续输送原油的效益远低于输送成本且管道没有其他潜在用途时，需要对管道废弃。我国自1958年第一条原油管道建设以来，油气管道的发展日新月异，“十二五”末我国陆上油气管达到约10×10⁴km。目前许多管道由于运行时间较长，老化严重，事故时有发生，而且随着中国经济的快速发展，管道途经的环境也发生了巨大变化，一些管道也逐渐被生活区覆盖，这些管路一旦发生事故，将会造成巨大的经济损失和产生较大的社会影响，所以管道的废弃处理亦成为日渐突出的问题。

废弃原油管道处理包括管道内污物的清除，管道残油和清洗残液的回收处理、清洗效果验证、管道无害化填充等。由于废弃管道内残留物成分复杂，另外弃置时间长，性质也很复杂，若一次性将原油管道清洗到无油无蜡无垢是非常困难的。目前我国对有关管道废弃的研究、实践与国外相比较少，尚未形成系统科学的管道废弃处理技术体系，也无管道废弃处理的标准规范，管道废弃处理技术研究基本处于起步阶段。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种针对埋地废弃原油管道的无害化清洗工艺。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的废弃原油管道的无害化清洗工艺包括下述步骤：

第一步，在废弃原油管道需要清洗的管段两端分别连接清管器发球筒和收球筒，靠近待清洗管段两端位置处设置有信号接收器，将收球筒的底部排污阀通过高压软管与收油储罐相连接；

第二步，选择一组直板式清管器和三组直板+皮碗混合式清管器待用，检测管道内压力为标准大气压时，关闭收球筒的端部快开盲板；

第三步，打开发球筒端部的快开盲板，将带有信号发射器的直板式清管器和第一组直板+皮碗混合式清管器依次间隔放入发球筒内，关闭发球筒的快开盲板；打开发球筒顶部的注液支管阀门和排气管阀门，将配制好的专用清洗剂从注液支管中注满直板式清管器和第一组直板+皮碗混合式清管器之间的管腔，专用清洗剂液柱的长度为15±1m；

第四步，关闭发球筒顶部的注液支管阀门和排气管阀门，打开收球筒的排气管阀门；开启发球筒的氮气注入阀门（氮气来着高压氮气瓶），将直板式清管器、专用清洗剂液柱和第一组直板+皮碗混合式清管器向管道内推入20±1m，停止充氮气，并关闭收球筒的排气管阀门；

第五步，打开发球筒的排气阀，排放管腔内的氮气，至管腔内压力降为标准大气压时，打开发球筒的快开盲板，依次间隔装入第二组直板+皮碗混合式清管器和第三组直板+皮碗混合式清管器，关闭发球筒的快开盲板；打开发球筒顶部的注液支管阀门和排气管阀门，将洁净水从注液支管中注满第二组直板+皮碗混合式清管器和第三组直板+皮碗混合式清管器之间的管腔，洁净水液柱的长度为20±1m；

第六步，关闭发球筒顶部的注液支管阀门和排气管阀门，开启收球筒的排气管阀门，在发球筒端部通入压缩空气（和氮气注入阀门是同一个入口）作为动力，推动由四组清管器和在四组清管器之间形成的专用清洗剂液柱、压缩氮气气柱和洁净水液柱组成的清管列车在管道内缓慢移动，对粘附在管道内壁的残留物进行充分的浸泡和清洗；

第七步，当信号接收器接收到信号发射器的信号时，废弃管道内的残留物将被直板式清管器推至收球筒，此时及时打开底部排污阀，残留物通过高压软管流入收油储罐中被收集处理；收油完毕，再将高压软管与污水罐连通，第一组直板+皮碗混合式清管器前行，清洗废液通过高压软管流入污水罐，直板式清管器继续前行至收球筒快开盲板处；

第八步，当清洗废液排放完毕，关闭发球筒端部的高压气阀，打开发球筒排气阀，使管道内压力降为标准大气压后，打开收球筒的快开盲板，取出直板式清管器后，将收球筒的快开盲板关闭；

第九步，打开发球筒端部的高压气阀继续给管道注入压缩空气，当第一组直板+皮碗混合式清管器进入收球筒前行至收球筒快开盲板处后，停止注入压缩空气，打开发球筒排气阀，使管道内压力降为标准大气压后，打开收球筒的快开盲板，取出第一组直板+皮碗混合式清管器后，，将收球筒的快开盲板关闭；依次类推，直至取出最后第三组直板+皮碗混合式清管器，管道洗工作完成。

其中第三步注入的专用清洗剂是由环己烷、三氯甲烷、脂肪醇聚氧乙烯醚、乳化剂OP-10按1:1:1:1之重量份配制的液化制剂和由硫酸亚铁、硫化钠按1:0.5之重量份配制的固化制剂按8:2~5:5的重量比复配后加水稀释而成。当管道内残留物中胶质、沥青质物质大于50%时，可以增大液化制剂的用量，即液化制剂和固化制剂按8:2~7:3的重量比复配；当蜡质大于50%时，可以减小液化制剂的用量，即液化制剂和固化制剂按6:4~5:5的重量比复配即可，其他情况可酌情调整复配比例。加水稀释时，实际加水量可根据管道内污垢性状进行调整，一般情况下，清洗剂的浓度为50%左右。

本发明的优点在于采用物理化学方法联合清理，可远程监控、智能调节清管器的行进速度，准确确定管内清洗液对残留物的溶解时间，保证了管道的清洗效果，管道内的残留油液和清洗废液分别进行不落地收集，实现了从源头上杜绝污染。专用清洗剂可保证废弃管道内的牢固性残留物高效、快速、彻底溶解，配合洁净水清洗，使废弃管道清理后达到了管内无蜡、无油污、无垢，可呈现金属本色的效果。

附图说明

图1是本发明的清洗现场示意图。

图2是本发明采用的清管列车结构图。

图3是图2中直板式清管器的结构示意图。

图4是图2中直板+皮碗混合式清管器的结构示意图。

图5~图11是采用本发明清洗工艺清洗管道的实例附图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的清洗工艺做更加详细的说明。

如图1所示，本发明所述的废弃原油管道的无害化清洗工艺包括下述步骤：

第一步，为保证清洗工作的顺利进行，首先要对废弃管道1探测定位。施工机具应于开工前两天全部到位，在清理管道的两端开挖操作坑，平整操作坑内场地。

在地面上靠近废弃管道的两端位置处安装信号接收器2，以确保清洗时对清管器通过情况进行检测；

在废弃原油管道的两端分别连接清管器发球筒3和收球筒4，发球筒3连接清洗液注入泵、氮气源、空压机5等设备，其上部设置有压力表3-2，附近设置主控操作柜6；空压机5可根据管道出口端回压智能调节排气量和排气压力，发球筒接气孔（输入氮气或压缩空气）外缘连接一套电磁阀7，电磁阀7信号接口与主控操作柜6相连；收球筒4上部设有两个排气管（一个备用）和压力表4-3，收球筒底部排污阀4-5通过高压软管与外部收油储罐（图中未显示）相连接。

第二步，选择一组直板式清管器（结构如图3所示）和三组直板+皮碗混合式清管器（结构如图4所示）待用；

检测管道中结垢情况，包括垢厚、硬度、分布及性状，配制专用清洗剂：由环己烷、三氯甲烷、脂肪醇聚氧乙烯醚、乳化剂OP-10按1:1:1:1之重量份配制的液化制剂和由硫酸亚铁、硫化钠按1:0.5之重量份配制的固化制剂按8:2~5:5的重量比复配后加适量水稀释而成，固化制剂和液化制剂的比例以及加水量可根据实际管道内结垢物的具体情况决定，一般情况下，当管道内残留物中胶质、沥青质物质大于50%时，可以增大液化制剂的用量，即液化制剂和固化制剂按8:2~7:3的重量比复配；当蜡质大于50%时，可以减小液化制剂的用量，即液化制剂和固化制剂按6:4~5:5的重量比复配即可，或视实际情况酌情调整复配比例。加水稀释时，实际加水量可根据管道内污垢性状进行调整，一般情况下，清洗剂的浓度为50%左右（加水量和专用清洗剂按1:1之比例配置）。

当废弃管道内已经注有氮气进行保护时，打开发球筒3的排气管阀门3-5，缓慢排放管道内的氮气，使管道中的压力降为大气压；若废弃管道内未注氮气时，此步骤省略；关闭收球筒4的端部快开盲板4-4；

第三步，利用气体检测仪对发球筒3附近含氧量进行检测，合格后打开发球筒3端部的快开盲板3-1，将端头部位安装有信号发射器（与信号接收器2配合使用）的直板式清管器9和第一组直板+皮碗混合式清管器10依次间隔放入发球筒3内，关闭发球筒3的快开盲板3-1；打开发球筒3顶部的注液支管阀门3-4和排气管阀门3-5（排气用，以保证清洗剂充满管段空间），将配制好的专用清洗剂从注液支管中注满直板式清管器9和第一组直板+皮碗混合式清管器10之间的管腔，专用清洗剂液柱11的长度为15m±1m（针对DN 700的管道，用量约6m³），然后停止注液；

第四步，关闭发球筒3顶部的注液支管阀门3-4和排气管阀门3-5，打开收球筒4上部的排气管阀门4-1或/和4-2（视实际需要开启一个或两个）；开启发球筒3上的氮气注入阀门3-3，充入的氮气将直板式清管器9、专用清洗剂液柱11和第一组直板+皮碗混合式清管器10向管道内推入20m左右后，停止充氮气，并关闭收球筒4的排气管阀门4-1或/和4-2；

第五步，打开发球筒3的排气管阀门3-5，缓慢排放管腔内的氮气，至管腔内压力降为大气压时，再次对发球筒3附近的含氧量进行监测，必要时做排风处理直至合格；打开发球筒3的快开盲板3-1，依次间隔装入第二组直板+皮碗混合式清管器12和第三组直板+皮碗混合式清管器13（此时，在第一组直板+皮碗混合式清管器10和第二组直板+皮碗混合式清管器12之间形成压缩氮气气柱14），关闭发球筒3的快开盲板3-1；打开发球筒3顶部的注液支管阀门3-4和排气管阀门3-5，将洁净水从注液支管中注满第二组直板+皮碗混式清管器12和第三组直板+皮碗混合式清管器13之间的管腔，洁净水液柱15的长度为20m±1m（对于DN 700的管道，用量约8m³）；

第六步，关闭发球筒3顶部的注液支管阀门3-4和排气管阀门3-5，开启收球筒4的排气管阀门4-1或/和4-2；自发球筒3上的氮气注入阀门3-3处通入压缩空气作为动力，推动由四组清管器和依次设置在四组清管器之间的专用清洗剂液柱11、压缩氮气气柱14和洁净水液柱15组成的清管列车在管道内缓慢移动，对粘附在管道内壁上的残留物进行充分的浸泡和清洗；

为保证管道内污垢能被清洗剂充分溶解，清管列车在管道内移动的速度及所在位置的监控，由远程控制系统完成：直板清管器9的端头处安装有智能信号发射器，其发出的电信号，由沿程跟踪的人员携带（或车载）移动式地面跟踪接收仪8近距离接收后，通过无线网络发送给设在发球筒端的主控操作柜6的主接收器，通过与之连接的运算器的处理，生成数字信号和相应的电信号，数字信号可以输出、查看，电信号传递给与之相连的电磁阀7，电磁阀7接收信号后通过调节阀芯开启度，引起管道内压力的变化，反馈给空压机5，从而调节空压机5的排量和扬程。另外，在管道两端位置处设置的信号接收器2，其获取的信号与移动式地面跟踪接收仪8近距离接收的信号进行验证，确认清管器离开发球筒3和接近收球筒4，便于掌握下一步骤操作的时间节点。

一般情况下，清管列车的运行速度保持在0.5m/s左右，推动力不超过1.0 MPa。

第七步，通过对移动式地面跟踪接收仪8与收球筒4处的信号接收器2的信号进行验证，当废弃管道内的残留物被直板式清管器9推至收球筒4时，及时打开底部排污阀4-5，排出的残留物通过高压软管流入收油储罐中被收集处理（排出的残留物中含有蜡质、胶质、沥青质以及管道的锈蚀物等，排出后进行不落地收集，加入适量破乳剂等运送到附近的油田联合站或者油库进行后续处理）；收油完毕，再将高压软管与污水罐连通（准备接清洗废液），此时第一组直板+皮碗混合式清管器10前行，清洗废液通过高压软管流入污水罐，实现清洗废液的不落地收集（由于清洗废液中含有一定成分的石油类物质，同时pH值较高，具有较大的腐蚀性，现场进行初步中和处理后，运送到协议单位进行处理），保证清洗施工现场的环境不被污染；此时从发球筒处继续缓缓注入压缩空气，推动直板式清管器9行至收球筒快开盲板4-4处；

第八步，当清洗废液排放完毕，关闭压缩空气阀门，停止注入压缩空气，打开发球筒排气管阀门3-5，使管道内压力降为大气压后，打开收球筒4的快开盲板4-4，取出直板式清管器9后，将收球筒的快开盲板4-4关闭；

第九步，打开压缩空气阀门，继续给管道内注入压缩空气，此时要严格控制注气压力和注入量，注意收球筒4底部排液管4-5的情况，关注其排出的少量氮气会不会造成污水管喷溅；当第一组直板+皮碗混合式清管器10进入收球筒4并前行至收球筒快开盲板4-4处后，停止注入压缩空气，打开发球筒3的排气管阀门3-5，使管道内压力降为大气压后，打开收球筒4的快开盲板4-4，取出第一组直板+皮碗混合式清管器10后，将收球筒的快开盲板4-4关闭；

按上述方法继续给管道注入压缩空气，使第二组直板+皮碗混合式清管器12行至收球筒快开盲板4-4处，排出清洗水废液（清洗水废液中含有极少量的石油类和其他杂质，不落地收集后运送至当地的工业废水处理处，处理合格后外排）；待清洗水废液排完后，第三组直板+皮碗混合式清管器13行至收球筒快开盲板4-4处，此时停止注入压缩空气，打开发球筒3的排气管阀门3-5和收球筒4的排气管阀门4-1或/和4-2，使整体管道内的压力降为大气压后，打开收球筒4的快开盲板4-4，取出第三组直板+皮碗式清管器13，管道清洗工作完成。

采用本发明方法对国内某废弃输油线1km长度的管段（DN700）进行残留物清洗，清洗质量达到了管内无蜡、无油污、无垢，见金属本色的效果。

该次试验所选管段为废弃输油管道48#-49#里程桩之间的管段，该段管道管径720mm，2014年停输扫线并氮气微正压封存。由于该管道选择试验段距离出站端较远，且处于相对低点，加上其后面的管段大多数为近年来新更换管道（新换管段结蜡很少），所以理论上是结蜡及残油较多的管段，故选择该管段作为验证清洗效果的试验管段。

图5为清洗前管道内残留物的情况，从图中可看出在管底上残留有少量粘稠度较高的残留物。

图6为清洗前管道内的固体残留物，从图中可看出在管壁上附着有较厚的污垢（主要为结蜡）,最薄处3mm，最厚处达7mm。

图7为从收球筒4取出的直板式清管器8，观察其外观状态可以看出，表面包覆有厚厚的污垢，按直板式清管器能将蜡层清理到2mm左右来计算，理论上该步骤可清理出8~9t油泥，实际上清理出了近8吨油泥（主要为残油及蜡状物）。

图8为从收球筒4取出的第一组直板+皮碗混合式清管器10，观察其外观状态可以看出，表面的污垢明显减少。证明本发明配制的专用清洗剂可强力溶解废弃管道内的污垢，溶解后的污垢随清洗废液排出。

图9为从收球筒4取出的第二组直板+皮碗混合式清管器12，观察其外观状态可以看出，表面附着的污垢比第一组直板+皮碗混合式清管器10上的更少。

图10为从收球筒4取出的第三组直板+皮碗混合式清管器13，观察其外观状态可以看出，表面基本没有污垢。

图11为清洗后由内窥镜拍出的管道清洗效果图，可以看出，管道内壁无蜡、无油污、无垢，金属本色清晰可见。