澳大利亚水平定向钻进管道防护涂层的评价.doc

澳大利亚水平定向钻进管道涂层的评价 Evaluating pipeline coating condition on horizontal directional drills 作者：Brain A Martin 翻译：王向农 （译自《澳大利亚管道工》杂志2005年4月刊） 摘要： 通常采用水平定向钻进技术铺设的管道是无法修补的，因此，它们投入使用后，必须充分满足管道设计寿命的要求，在有效使用期内不得发生任何腐蚀损坏事故。在许多实际应用条件下，水平定向穿越管道是无法实施阴极保护的，因此，对管道外防腐涂层有更高的要求。本文讨论了目前采用的水平定向钻进技术和对管道外防腐涂层进行的性能评价。 一、概述 越来越多的管道建设工程采用了水平定向钻进技术，特别在管道需要穿越大江大河，或者需要穿越铁路或高速公路，或者管道需要铺设在陡峭的山地或者容易塌方的山坡，或者开挖铺设管道受到环境保护法规严格限制的地区，管道水平定向穿越施工是理想的选择。 然而，在管道回拖安装过程中，多石块地区定向钻孔形成锋利的内壁和落在钻孔里的石块都会使管道外防腐涂层造成严重磨损。通常，管道采用耐磨外防护涂层减缓磨损，但是，磨损总是难免的。一般管道设计寿命为四十年，采用定向钻进技术施工安装的管道是无法修理的，因此，必须有相应的措施确保管道外防腐涂层的完整性。一旦管道发生腐蚀穿孔泄漏事故，不仅造成管道输送的油气资源的损失，而且，更重要的是会造成无法估量的环境破坏和公共利益的损害，由此管道公司承受的罚款也是非常惊人的。整段定向穿越管道的更换几乎是不可能的。 随着水平定向钻进业务量的增加，市场上出现了许多自称能够承担水平定向钻进的施工企业，良莠不齐，投标价格竞争十分激烈，但是，最终还是要以施工质量作为权衡利弊的唯一标准。有些定向钻进施工企业规模比较小，没有大型钻进泥浆净化循环设备，因此，钻孔无法及时清理干净，留下了隐患，使防腐涂层在管道回拖中很容易损坏。所以，管道回拖安装前，对钻孔质量的实时监控是很重要的。 有些管道施工规程可能并不要求水平定向穿越管道采用过路套管防护，那么，即使没有充分的地质数据，水平定向钻进施工单位也可以依据招标文件，选择比较合适的管道耐磨涂层，而不必投入大量资金做大量调查研究和风险评价。尽管如此，为了确保重要的油气管道的长期完整性，选择水平定向钻进施工时，对管道外防腐涂层必须进行一些必要的性能测试。 二、试验方法的进展 2.1 早期水平定向钻进不进行测试 在澳大利亚，直至上世纪九十年代初，铺设管道才开始采用水平定向钻进穿越技术。1991年开始施工的巴布亚新几内亚的库图布（Kutubu）输油管道穿越两条大河。原先的设计要挖开河堤，把管道沉到河底拖拽过河。但是，这两条大河常有洪峰通过，水流湍急，流量很大，挖堤拖拽管道施工十分困难，所以，选择水平定向钻进穿越。澳大利亚缺乏水平定向钻进经验，因此，包括管段外防腐涂层的选择在内，整个水平定向穿越工程交给了外国的承包商。管子有玛蒂脂底胶和工厂预制的的双层高密度聚乙烯外防腐层，外面还有一层25 mm厚的螺旋缠包的钢筋混凝土防护层。 可惜，管道穿越石灰石地带，地层中有大小不一的洞穴。钻穿这样的洞穴时，管子很容易撞到另一侧岩石上，然后在岩石表面来回晃动，最终可能卡在某处岩石里。结果，这样钻成的钻孔的同心度很差，回拖管子时，表面涂层在岩石上直接摩擦，导致防护涂层严重磨损。不仅会剥掉螺旋缠包的钢筋混凝土防护层，而且也会成条撕剥损伤防腐涂层。剥下来的钢筋混凝土防护层聚集在一起会堵塞钻孔，使回拖管子卡在钻孔中。为此，必须在整个水平穿越长度下入钢套管，才能解决这样的麻烦，在管子拖入套管时还需要加装定距隔离块。 2.2 直流电压梯度 1994年前，有些水平定向穿越管道采用直流电压梯度技术检测防腐涂层缺陷，但是，随着深度增加，这些技术的灵敏度不断降低，因此，在比较深的钻孔中，这些技术的应用价值是有限的。并且，大多数水平定向穿越管道的施工现场很难进入，特别是要进入现场实施直流电压梯度检测简直是不可能的。 2.3 通电电位切换 澳大利亚在1994年至1997年期间，管道上采用通电电位切换试验方法，包括从蒙巴镇到悉尼的乙烷管道，Ian Fotheringham发表了相关的报告。这种试验方法是在阴极保护系统与管道其余管段连接之前，对水平穿越管段施加阴极保护电流，从而使它的电位偏向负值方向至少一伏特。测量相关的阴极保护电流。这些试验中采用的合格标准是每平米管子表面积的电流需要量不得超过1微安培。这似乎是适合大多数新管子应当具备的平均阴极保护电流值，所以，并不要求其高于整条管道的平均值，这是个必须达到的值。 2.4 通电电位 1998年建设的奥斯本支线包括850 m长穿越阿德莱德港河道的水平定向穿越管段。管段处于电阻率非常低