油气管道废弃后如何处置？.doc

油气管道废弃后如何处置？

文|徐华天
油气管道继续输送油气的效益低于输送成本且管道没有其他潜在用途，或者管道自身条件老化严重无法继续安全运行时，废弃处理是不可避免的选择。油气管道的废弃是管道生命周期的重要环节，废弃后的管道将永久停止油气输送服务。典型的废弃方式包括管道原位弃置（也称就地废弃）和拆除，实际应用中通常是拆除废弃和就地废弃的组合方式。油气管道废弃不是简单的弃之不理，需要根据管道输送介质、输送工艺、防腐保温措施、途经地质条件和社会环境等因素，决定不同状态管道的废弃方式和相关的废弃处理技术。同时，对于涉及生态敏感区域，废弃后管道沿线环境状况跟踪评价也至关重要。总之，管道废弃是一项复杂的系统工程，应该在遵循国家和地方政府法律法规的基础上，尽量减小废弃处置经济成本和环境负面影响。

1油气管道废弃处置
油气管道废弃处置包含以下几方面的重要内容：管道内残留物清理方法与残留浓度评价方法，穿越段关键位置的地面沉降问题解决方法，阻止管道导流问题引起水流迁移而破坏环境平衡的方法，干线管道和管道附属设施的拆除技术，以及管道弃置后的跟踪维护方法。这些技术环节只有互相衔接，才能保证管道废弃处置工作安全无污染地进行。
1.1　残留物清理
废弃管道残留物清理与在役管道的常规清管操作不同，清管洁净度要求也不同，废弃管道清管常见做法是将辅助清管器和密封清管器组合使用，其中辅助清管器用于清除固体堆积物，密封清管器用于挤压残留的液体。对于液体管道，通常在管道停止输送介质前，在管道内多次运行刮削清管器，以清除管道内的固体块和蜡堆积物。如果使用常规清管方法不成功，且确定管道内含有高浓度的污染物或者需要达到较高水平的清洁度标准，则需要采取专业的化学清理措施。将拥有溶剂性质的液态烃，如冷凝液和柴油，或者其他添加物和化学添加剂，置于两个硬橡胶刮削清管器之间，在惰性气体（如氮气）的推动下，匀速运行穿过管道。完成残渣移除和溶剂清管后，应进行测试，确保管道内没有污染源残留，否则必须重复清洗。最后清洗后的溶剂和液态烃化合物应排放到另外一个管段中或者专用收集罐中进行环保处理。
废弃管道经清管器清理之后需要进行残留物浓度测试，在多数情况下，清管后残余液体的有害物质浓度被作为判断管道清洁度的决定性因素。常见做法是随机选择低洼地区进行管道挖掘，且保证至少在管道上每隔80km就有一个挖掘地点，然后提取管道下部的液体进行检测。在清管器运行一周后，如果仍然没有检测到含有高浓度污染物的液体，那么管道的清理工作就算完成。如果残留物超标，则需要重复清管，直至符合标准要求。
管道洁净度还可以通过对管道开口处进行评价，如打开的法兰或者管道接口处，凭借手感和视觉判断是否有可见的残留固体、蜡堆积物及管壁表面是否有薄油膜来确定是否达到清管要求。同时，也可以通过管道切割，用取样片和棉签获取管道内部的油膜样本，分析其含有的污染物，并以此判断清洁度。值得注意的是，当管道被打开以进行可燃性、爆炸性和毒性（苯之类有毒化合物）的蒸气危害测试时，必须采取特别防护措施。
1.2　穿越位置处理
穿越点是管道废弃过程中最可能发生问题的区域。原位弃置的管道会随着时间推移而腐蚀并最终坍塌，这可能造成土地沉陷继而毁坏与其相交的道路、铁路和高速公路等公共设施。此外，管道在水域（溪流、河流、湿地或者湖泊）穿越段的原位废弃会存在潜在的环境威胁。
对于大口径管道与公路、高速公路和铁路的穿跨越段，最好的处理方式是原位弃置，并且使用可固化的材料（如水泥浆）填满管道，至少填满管道的关键部位（如跨水点、铁路正下方），以防止土地沉降对道路的损害。同时，废弃过程中还应该考虑未来的道路扩宽工程，以确定管道填充的长度。
对于河流穿跨越点，包括溪流、河流、湖泊和湿地等，即使是在管道停止使用之后，管道跨水段仍然是主要的环境敏感地区。选择原位弃置的河流穿越段管道，可能在受到腐蚀后暴露在水体中，污染周围的水环境。管道也会由于溪流对河岸侵蚀、迁移、河道冲刷和受其他相似的侵蚀而暴露于溪流中。此外，如果管道固定结构（如混凝土拱座）失效，则在浮力的作用下，管道会暴露在水中或者湿地中。因此，对于穿越水体或者湿地的管道，应该进行整体或部分拆除。拆除管道施工时产生的环境问题可以仿照建造管道时的施工要求解决，即许多相同的管道施工技术和环境保护方法在管道兴建和拆除时可以通用。
1.3　导流效应处理
原位弃置的管道最终会因腐蚀穿孔导致水流的渗入而形成导流效应，即汇集的水流沿着管道流向其他地方，形成局部沼泽、泥潭、湿地，从而破坏原有生态平衡。类似地，水土不稳定地区可能因管道穿孔后流出的水流冲刷而导致水土流失，如果有水流在腐蚀穿孔后的管道内流动，则可能将管道内的残余污染物冲刷进入河流，从而造成水流污染或者土壤污染。
避免管道导流效应的有效方式是在管道适当的间隔位置设置管塞进行密封封堵，有效降低管道将水体输送到其他地方引起的环境危害的概率。而管塞的具体放置位置，应该考虑可操作性以及由此对土壤造成的影响。一般情况下，对于穿越储水池或者河道的管道，管塞设置在河道两端，防止管道将汇聚的水流排入河流；对于河滩、自然公园、保护区、人口密集区等位置，管塞设置在两个区域的交界处能够有效阻止导流效应的发生。管塞材料必须能够牢固附着在管道内，具有防水、防渗透、不萎缩、耐腐蚀等特点，可以使用水泥、聚氨酯泡沫体等。
1.4　管道拆除
管道拆除是废弃的一种重要方式，涉及拆除前的准备、开挖与回填处理。
首先对于规划拆除的管道，拆除前的准备工作至关重要，包括临时性道路的修建、特殊区域标记、施工区域清理等内容。由于管道拆除的地点经常需要重型机械进出，对于无法通过公共道路进入的施工地点，在对环境和人文景观进行调查后，建造暂时性通行道路，这些道路应该尽量减小对环境的影响，并且在工程项目结束后，恢复到原来的环境状态；拆除管道工程施工区域要进行打桩或者插旗划界，对于需要额外保护的湿地、自然资源以及敏感的动物栖息地等重点区域，应该参考环境及地质报告的结果，根据需要使用适宜的围栏或旗帜进行标记；施工区域内的树木等植物要结合工程实际需求进行清理，并且将土地铲平，移除灌木丛、树根、较大型的植物、树桩以及岩石等障碍物。一些体积较小的农作物可以进行收割，而一些谷类农作物可以留在原位，以帮助减少土壤的侵蚀，并且尽最大努力保护地表排水系统。
其次，挖掘管道工作应该谨慎进行，尽可能避免损坏管道，减小其释放任何残留污染物的风险。用来挖掘管道的机器包括挖掘机、铲平机和反向铲，可以使用液压剪板机和高压焊机切割管道和使管道焊接闭合。为了方便运输回收的管道，需要将其切成固定长度，使用起重机或者其他合适的工具吊离地面。对于涂层可能含有或确认含有石棉成分的管道，应该用塑料拉伸包装纸进行包装，避免涂层在移出地面时，发生破碎、断裂等情况而污染环境。拆除的管段一般使用车载起重机抬起，然后装载到卡车、火车等交通工具上，搬离施工地点，任何留有污染物的拆除管段都应该恰当存放，以避免与水源和土壤接触。
最后，挖掘坑的回填，采用推土机、反铲挖土机以及相关的合适设备进行操作，采用与管沟开挖相反的工作顺序将挖掘出的土壤回填。对于那些分类后的地表土壤，在回填操作时应该先将下一层土壤填充之后，再回填地表土壤。回填时，应该确保土壤的高度比开挖前高一些，以预留未来土地沉陷的空间。在挖掘坑回填的过程中，必须尽最大可能确保完成回填后的地表在排水、自然轮廓等方面与开挖前的状况接近，并且为了防止这些区域受侵蚀和淤积的影响，应该进行植被再种植，确保施工地点在管道拆除工程结束后，恢复到原本的自然状况，清除所有残留物质，还原所有改造的临时道路。
1.5　管道附件拆除与改造
管道废弃工程不仅仅是对管道进行回收，辅助管道运行的设备和附件也需要拆除或者改造，如抽水设施、储水池以及其他辅助设备。对于阀组件、管道加热器、分液罐及其他管道线路上的设备，应该在管道废弃或拆除之前，被拆除或者改造。所有相关的警示牌、标记、围栏等都应该被拆除，以防止可能造成的公众困惑和环境污染，挖掘工程警示牌在管道选择了原位弃置的情况下可以保留。任何在管道废弃之后都不再需要的施工通行路、桥、暗沟、护栏、电线、天线、房屋和辅助管道运营的建筑物，都应该根据要求拆除或者改造，并且恢复到原本的自然状态。所有埋藏深度小于1m的设备和设施应尽可能拆除，以避免土地侵蚀或崩塌而造成的意外泄漏和污染。
对于大部分管道废弃工程中的阴极保护和辅助阴极保护的设备与设施都应该在管道废弃时拆除，虽然阴极保护的继续使用可以延迟管道的腐蚀，但是管道废弃的最终目的就是使管道腐蚀殆尽但不影响环境，因此，阴极保护系统最终还是应该拆除。只有无法用混凝土或者泥浆填充处理时，且管道腐蚀以及塌陷会导致重大损害的区域，可以保留阴极保护系统。
1.6　弃置后的跟踪维护
管道废弃工程完成后，应该通过持续的监管，确保废弃管道不会造成不可接受的地面沉陷、意想不到的生态影响或者其他损害。尤其当废弃计划没有按照常规的程序（如穿跨越点的填充）进行时，更需要注意管道废弃后的影响。
持续监管包括以下几方面：①对管道线路进行巡逻和环境分析，确保管道上方有足够的再生植被，并且已经恢复到原本的自然状态；②应该与土地所有者和公共土地管理者保持联系，向其提供一个快捷的联系方式，以便当废弃管道所在土地进行新的开发或者出现其他问题时取得联系；③对确认为生态敏感地区的废弃管段所在地定期进行针对性勘察，对穿跨越点进行监测，以确保没有发生土地沉陷。

2管道废弃案例
目前我国尚无管道废弃案例，多数管道处于停用或弃置状态，而北美地区由于管道业务发展较早，已实施过较为成熟的管道废弃处置工程，以下分别列举北美废弃管道全部拆除案例和组合废弃案例，以更加直观地阐释管道废弃处置流程中的相关技术。

2.1　全部拆除案例
该案例中废弃的管道外径20in（1in=25.4mm），长3.2km，是加拿大Enbridge公司的一段原油管道。该管道建于1954年，1987年封存停运，基于不同废弃方式的成本代价考虑，选择了全部拆除的废弃方式。拆除工程实施前，进行了充分的现场考察，对工程相关的生物地理和社会经济因素进行了分析与评估，并因地制宜地制订了缓解措施。拆除工作在宽10m、长3.2km的工作区域内进行，首先用清管器清管，在管道洁净度达到环境要求后，开凿沟渠，将管道切割分段，移除管段，回填沟渠时按照先底层土壤，再回填表层土壤的顺序，然后对环境进行恢复。在施工完成之后的春季和夏季，Enbridge公司持续监管被拆除管道范围内的环境，确保及时发现任何与管沟沉陷、风力侵蚀等有关的问题，并在必要时实施了减灾措施。
2.2　组合废弃案例
育空管道是1942年美国陆军建造的卡诺尔成品油管道的一部分（长114km），该管道未设置阴极保护系统，并且大量管段没有涂层，在管道运营历史中发生多次泄漏事故，因此，1995年决定废弃，最终拆除回收管道长度约112km，原位弃置管道长约2km。在废弃处置实施过程中，首先完成了管道中液态烃的清除工作，包括利用压缩空气推进橡胶辊轴类型的清管器清扫管道3次，管道在阀门处断开，并在低洼地区安装排污阀，以排净管道内的残渣。在管道清理完成以后，残留物评价没有发现污染物存在的迹象。然后，是对管道进行拆除工作，使用装在平板车上的液压剪床，将管道切割成12.2m长的管段，切分的管段使用起重机装进平板车运离现场。针对敷设在一层薄的道渣和填平物质下的管段，每隔一段距离对管道进行切管操作，然后直接从地下拉起，以避免与植被接触。一条长度为2km的管段，穿过了靠近考利湖的一个湿地，在冬季水面结冰时才被移走，目的是尽量减小工程对湿地产生的影响。对于敷设在公路或者铁路下的管段（仅有不到管道总长度的百分之一），将管道开口挖出地面，并用惰性物质（如泥浆和混凝土）将管道填满，完成原位弃置。

3结论
油气管道的废弃是管道生命周期管理的最后一个重要环节，是管道公司不可回避的问题。北美地区管道废弃处置经验丰富，而我国则缺乏实际操作经验，针对管道废弃涉及的重要技术环节，列举了加拿大Enbridge公司所属管道和美国育空管道的实际废弃案例。可以看出，无论何种管道废弃方式，管道残留物的彻底清理都是首先需要解决的问题。相关技术中，不同清管器配合化学溶剂的组合清管方法是一种先进高效的方式，能够使管道清洁度达到不污染环境的程度；对于穿越段管道，使用水泥浆填充能够有效解决土壤沉降的问题；对于原位弃置管道，将管道分段截断并且添加管塞，能够防止管道出现导流效应；管道干线和附件设施拆除时，对于环境的保护至关重要。此外，管道拆除工作完成后，管道运营公司应该通过持续不断地监管，保证废弃管道不会造成不可接受的地面沉陷、意想不到的生态影响或者其他损害。总之，管道废弃施工是一项复杂的系统工程，开展工作前应该做好充分准备并且制定详细计划，力争将经济成本和环境负面影响降到最低。（其他作者：马宏伟、康叶伟、左莉、郭正虹、陈洪源）