《海底管道内检测作业方法》主要对海底管道内检测实践进行了全面的介绍,按照评估管道需不需要内检测、计算管道能不能内检测以及如何实现内检测的主线进行组织,具体内容包括对海底管道内检测工作必要性的论述、针对海底管道内检测可行性的分析、海底管道内检测器原理及其技术发展现状、海底管道内检测的流程以及管道风险评估方法等。
《海底管道内检测作业方法》从理论依据、计算算法和工程实践角度详细阐述海底管道内检测的完整流程。成书过程中,作者参考了国内外管道内检测的新研究成果以及大量海底管道内检测相关的国家、国际以及行业标准,并结合作者多年的海底管道内检测作业实践,旨在使读者对海底管道内检测作业有直观、全面的认识。
《海底管道内检测作业方法》适合具有一定相关知识的技术人员或现场操作人员使用,同时可以为管道油气储运研究人员提供参考。
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随着人类钻井足迹从陆地延伸到海洋,海洋能源开发已成为能源工业的一大重要支柱。据国务院安全生产委员会办公室统计的数据显示,海洋石油产量占全国石油总产量的比例从2000年的6.7%上升到2015年的37%,海底管道总计近7000km,已经覆盖了渤海、南海东西部大部分水域和东海部分水域。
随着管道服役时间的增长,因管道材质问题或施工、腐蚀和外力作用造成的损伤使管道状况逐渐恶化,潜在危险很大。特别是海洋管道,海底自然条件比较恶劣、表层地基不稳定、海浪冲淘以及介质腐蚀等都会导致管壁腐蚀和管壁裂纹的产生。
管道内检测是国内外管道行业公认的管道安全检测的最有效手段,国际上已立法明确应用内检测方法进行管道检测。管道内检测器是以管道输送介质为行进动力,在管道中行走来对管道进行在线直接无损检测,确定管道的变形、腐蚀、裂纹、缺陷程度,为管道运行、维护、安全评估提供科学依据。
如何进行海底管道内检测作业,一直都没有统一的标准。作者根据海洋管道检测多年的经验,借鉴国内外管道内检测作业的先进经验,尝试对海底管道内检测作业进行系统全面的总结。作者相信,本书对海底管道内检测作业具有指导作用,对其他管道内检测也有参考价值。
仝书由王增国、崔矿庆、唐建华、冯健和汪刚共同撰写。全书分为三个主要部分。第一部分包含第1章和第2章,主要介绍如何评估海底管道需不需要做内检测,其中包括海底管道所面临的问题和国内外研究现状,以及管道风险评估方法的介绍;第二部分包含第3~5章,主要介绍如何判断管道能不能实施内检测,针对内检测可行性分析,以管道结构和管道内部状态分析为主,从收发球筒的位置结构、管道附件等管道结构上的因素以及管道内结垢、砂沉积、结蜡等内部状态因素进行研究讨论,并以此进行案例分析,从而对内检测可行性分析有更直观化的了解;第三部分包含第6~9章,主要介绍海底管道内检测的流程,其中包括海底管道内检测原理的阐述、海底管道内检测器的介绍、检测收发球的流程步骤以及一些特殊情况的应急处理办法。
本书的研究得到了国家自然科学基金项目(61473069、61374124)的资助,在此表示感谢。另外,在成书过程中,东北大学的博士研究生李芳明,硕士研究生李志鹏、孙海明、张鑫博等参与了本书的录入、绘图等工作,在此一并表示感谢。另外,谨向对编写工作给予积极支持和大力帮助的同行和同事表示诚挚的谢意。
在本书写作的过程中,作者始终本着科学、严谨的态度,力求精益求精,但疏漏之处在所难免,敬请广大读者批评指正。
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目录
前言
第1章海底管道安全评估1
1.1海底管道现状概述1
1.1.1海底管道面临的问题1
1.1.2中外海底管道事故案例统计2
1.1.3海底管道失效因素分析4
1.1.4国内外研究现状8
1.2腐蚀海底管道剩余强度评价11
1.2.1概述11
1.2.2管道剩余强度评价方法13
1.2.3小结21
1.3本章小结21
第2章海底管道风险评估23
2.1风险评估相关概念23
2.2风险评估理论概述27
2.3风险评估方法的对比与选择27
2.3.1风险评估方法的分类28
2.3.2经典风险评估方法介绍29
2.3.3方法的对比与选择35
2.4海底管道的风险评估实例分析37
2.4.1风险矩阵方法概述37
2.4.2风险矩阵方法评估步骤41
2.5本章小结43
第3章管道内检测可行性研究46
3.1海底管道内检测可行性分析46
3.2可行性研究的重要意义46
3.2.1重要意义46
3.2.2研究方向47
3.3本章小结47
第4章基于清管通球的管道结构可行性分析48
4.1清管简介48
4.2发球筒可行性分析49
4.2.1发球操作过程49
4.2.2发球筒位置50
4.2.3发球筒空间51
4.2.4发球筒工艺52
4.2.5其他52
4.3管道附件可行性分析53
4.3.1管道附件53
4.3.2三通53
4.3.3球阀53
4.3.4弯头54
4.4收球筒可行性分析55
4.4.1收球操作过程55
4.4.2收球筒位置56
4.4.3收球筒空间57
4.4.4收球筒工艺57
4.4.5收球筒附件57
4.5管道屈曲分析58
4.5.1局部屈曲58
4.5.2扩展屈曲58
4.5.3杆状屈曲59
4.6案例分析60
4.6.1管道简介60
4.6.2发球筒长度61
4.6.3操作空间62
4.6.4管道附件63
4.6.5管线工艺63
4.6.6管道屈曲度64
4.7本章小结66
第5章管道内部状态可行性分析68
5.1管道通球风险分析68
5.2管道砂沉积分析68
5.3沥青质沉积预测70
5.3.1石油沥青质70
5.3.2影响沥青质沉积的因素分析70
5.4管道结蜡风险分析73
5.4.1结蜡成因及危害73
5.4.2结蜡的影响因素73
5.4.3处理措施74
5.5管道结垢分析75
5.5.1结垢成因75
5.5.2结垢的影响因素76
5.6案例分析78
5.7本章小结79
第6章管道内检测种类及原理概述81
6.1通径检测82
6.1.1非接触式通径检测器83
6.1.2接触式通径检测器83
6.1.3小结86
6.2超声波检测87
6.2.1超声检测的基本原理87
6.2.2超声检测的特点88
6.2.3超声检测的设备88
6.2.4小结90
6.3漏磁检测90
6.3.1漏磁检测的基本原理91
6.3.2漏磁检测的特点92
6.3.3漏磁检测的要素93
6.3.4小结96
6.4涡流检测96
6.4.1涡流检测的基本原理98
6.4.2涡流检测的特点98
6.4.3涡流检测的要素99
6.4.4小结100
6.5本章小结101
第7章清管器的分类102
7.1通管道球的目的102
7.2一般清管器103
7.2.1泡沫式清管器103
7.2.2机械式清管器103
7.2.3一体式清管器107
7.2.4球形式清管器108
7.3管道内检测器109
7.3.1几何学检测器110
7.3.2金属损失检测器111
7.3.3裂纹和涂层剥离检测器112
7.4本章小结113
第8章检测流程114
8.1管道调查115
8.1.1管道本身的技术参数115
8.1.2管道附属设施116
8.1.3管道运行参数116
8.2试通球117
8.3检测前清洗117
8.3.1清管球发球操作118
8.3.2清管球收球操作118
8.4检测流程119
8.4.1检测球发球操作119
8.4.2检测球收球操作119
8.4.3注意事项120
8.5测试数据分析121
8.5.1检测数据验收121
8.5.2检测数据初步分析121
8.5.3检测数据详细分析121
8.5.4校对审核122
8.6管道完整性评价122
8.6.1评价数据准备123
8.6.2评价方法123
8.6.3预估维修比123
8.6.4腐蚀生长速率估算123
8.7检测报告124
8.7.1变形检测报告内容124
8.7.2腐蚀检测报告内容125
8.7.3完整性评价报告内容128
8.7.4用户化软件报告内容128
8.7.5检测成果提交129
8.8本章小结129
第9章应急程序131
9.1旁通131
9.2卡球131
9.2.1卡球原因分析131
9.2.2卡球解决措施132
9.3本章小结134
参考文献135