输气管道清管工艺及周期的确定

输气管道清管工艺及周期的确定

安晖，孙志成，赵涛

中建安装集团有限公司，江苏省南京市

摘要：输气管道投产运行前，为了清除管道中残留的焊渣、粉尘、固体废弃物等杂质，清管作业是保障管道安全投产的一项必要工序。而在管道运行过程中，由于运行参数的变化导致天然气中析出的液体积聚在管道沿线低洼处，减小了管道流通面积，增大了气体流动阻力，使管道运行过程中的能耗增大，此时清管作业又是保证输气管道安全平稳，经济高效运行的重要保障措施。根据管道内的杂质情况和清管要求，选择合适的清管器进行清管作业时，清管周期是需要考虑的一个重要因素，清管过于频繁会增加输气管道的运行费用和作业风险，反之清管周期过长，会造成管道的输气能力下降，能耗增加. 关键词：输气管道;清管工艺;周期;

引言

在天然气管线的正常运行过程中，受到管线起伏的影响，容易在管线相对低点位置形成积液，甚至形成段塞流或者冰堵问题，严重的管道积液问题不仅会加剧管道的腐蚀，同时造成井口回压增加，冬季更易发生冻堵，影响管线输送效率及气井产能发挥。定期清管是解决天然气管线积液问题的主要方法之一，这种方法操作简单，同时能够对管内壁进行内腐蚀检测，明确管内状态，是保障管线安全运行的关键作业之一。但是对于清管来说，一方面清管会阻碍正常的运行生产，降低天然气输量；另一方面清管时间过短无疑会保证管线安全运行，但是清管作业费用也必然大大增加。因此针对天然气管线的清关问题，确定合理地清管周期，不仅能够保障气田的安全生产，也能减少经济损失，保障最大的经济效益。

1管道中的杂质

天然气集输过程中，井口采出来的天然气在集气站进行脱水、脱烃等工艺处理后被送往天然气处理厂进行深度处理以满足管输天然气的品质要求。由于天然气井场大多采用井口低压集气、集气站常温分离的湿天然气集输工艺，因此管道中的天然气常处于饱和状态。管道运行时受水力摩阻和沿线环境温度的影响，气体的温度、压力逐渐降低，使得天然气中的水分、凝析液会逐渐析出。经过一段时间的累积，最终聚集在管道沿线低洼处形成积液，减小了管道流通面积，增大了管道水力摩阻，降低了输气效率，使管道不能按计划完成输气任务。由于水的析出，在一定的条件下管道中会有水合物生成的危险，现场生产中常采用给管道中注入甲醇、二甘醇、三甘醇等水合物抑制剂的方法抑制水合物的生成。根据现场管线排污情况分析，注入到管道中的甲醇，一部分进入到气相中随着气体继续流动，更大一部分则与管道中的水混合积聚在管道沿线各处，加剧了管道的积液情况，严重妨碍了输气管道的高效运行。

2管道清管作业风险识别及防控

2.1粉尘预防

对于新建管道，内涂层保护、管内湿度控制和良好的调试可防止粉尘的形成。对于无内涂层的在役管道，应严格遵守控制气体组成以避免出现凝结水，有条件的应当在管输前对天然气进行净化处理。此外，去除管道内壁氧化层和残留水、添加缓蚀剂也可以在一定程度上抑制粉尘产生。

2.2清管器卡堵风险及防控措施

在进行清管作业的过程中，如果管道内存在相对较多的污物，或者清管器的直径大于管道部分位置处的直径，则会出现严重的清管器卡堵问题，出现清管器卡堵问题以后，不但会使得清管效率严重下降，而且管道后方的压力会持续升高，前方的压力持续降低，进而使得管道内的天然气流量严重降低，由此可见，一旦出现清管器卡堵问题就会出现非常严重的后果，因此，提出清管器卡堵问题的防控措施十分重要。在出现清管器卡堵问题以后，工作人员可以首先采取增大压差的方法，提高管道上游的压力，降低管道下游的压力，进而将清管器推出管道，但是在操作的过程中需要注意，管道上游的压力不得超过管道操作的最大允许压力，如果该种方式仍然无法解决管道的卡堵问题，则可以将清管器后端的天然气全部排空，然后通过反推的方式将清管器排出管道。

2.3泥沙和污物堵塞管道及防控措施

在清管器行进的过程中，清管器前端位置处的泥沙会大量的聚集，当泥沙的聚集相对较为严重时，就会出现严重的管道堵塞问题。在出现管道堵塞问题以后，工作人员需要提高管道上游的压力或者降低管道下游的压力，进而使得清管器前后位置处的压差增加，使得清管器可以推动泥沙前进，如果此种方案无法发挥效果，则工作人员可以反向加入清管器，采用反推的方式解决管道的卡堵问题。如果以上方案都无法发挥作用，则工作人员需要启动应急预案，对管道进行切割处理。

2.4环境污染风险及防控措施

在进行天然气管道清管作业的过程中，出现污染物的可能性相对较大，这部分物质会对周围的环境产生严重的威胁，针对该问题，在进行清管作业之前，天然气管道的运营企业需要与地方环保部门联系，在进行报备以后才能进行清管作业，在清管作业结束以后，需要将污水和各种类型的杂质使用密封的罐车盛装，然后将其交于环保部门对这部分物质进行特殊的处理。当然，如果经环保部门同意，企业也可按照相关要求的方式方法对其进行自我处理。在此需要注意，所有清管废弃物的处理必须符合相关环保要求及标准要求。

3清管周期计算模型

在天然气输送过程中，随着时间的推移，天然气管道低点的积液量将会增加，因此在确定天然气管道清管周期时，首先要考虑管道内积液的下游处理能力；如果管道中的积液大于下游处理能力，一方面会对下游处理设备造成损坏，另一方面会使排出的积液无处存放，造成环境污染。如果建造缓冲罐，无疑会增加或减少清管成本。因此，考虑到上述单因素，必须满足等式(1)中给出的等式，即天然气管道中累积的液体总量不应大于下游处理量或终端容器的体积，以避免额外的建设成本。(1)公式中:Vwi为时间t时I段管道内积聚的液体量，Vc为下游设备的处理能力。一般来说，如果只考虑累计液体的总量，在确定管内累计液体达到最大值的周期后，一般选择周期的三分之一作为清管周期，终端容器的容积裕度为1.2。天然气管道中液体积聚的增加将极大地影响管道的输送能力。即使液体积聚量过大，其携液特性甚至会对标准天然气造成二次污染，增加天然气的处理成本；但是，对于管道清管，频繁的清管也会降低吞吐量，增加清管成本，因此清管周期必须通过考虑两者的最佳解决方案来确定。

结束语

通过对输气管道内杂质的形成原因进行分析，从而确定了影响管道清管周期的主要因素，以管道输送效率为衡量标准通过建立方程求解实际管道与理论输气量的偏离程度，进而确定了输气管道的清管周期。在天然气输送过程中，周期性净化流量是确保天然气管道安全运行的重要措施，因为地形标高和压力温度会发生变化，从而在管道内容中形成洪水，影响管道输送效率，导致管道内部腐蚀。因此，本文分析了目前天然气管道清算周期的确定标准和方法，并深入考虑了天然气管道的经济性，同时考虑到运输成本、能源成本、流动性成本等，以利于后续天然气管道的确定。

参考文献

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