探析采气管线水合物堵塞原因及处理措施

探析采气管线水合物堵塞原因及处理措施

王磊

中原油田公司天然气产销厂 -文 96储气库 河南省濮阳市 457000

摘要：天然气的水合物是水和天然气的冰状结晶化合物，在正常运行的输气管线内形成水合物会造成正常采气及运输管线和阀门的堵塞冻结，阻碍正常的采气和运输。本文主要对采气过程中天然气中水合物的形成原因及危害进行了分析，并提出了相应的处理措施，有效地预防和解决采气管线水合物堵塞问题，从而确保气井的正常生产。

关键词：采气管线；水合物 ；堵塞原因；处理措施

前言：

油气管道生产或运营的一个基本要求是清管作业，从而在两个领域做出保障。提高管道运输效率，确保管线工作正常。油气集输中清管技术是保证管道运行、提高运输效率的关键，同时通过去除管道中的污染液体，尽量减少管道内壁腐蚀，清理过程的重要性和必要性由此可见。为了确保油气管道的高效和顺利运行，尽量减少清理的操作风险，加强清理安全措施。

1. 当前采气管线的现状

当前采气管线还没有实行定期的清理工作，没有相应的规章制度，在前期开展清管作业时，整体的效率不高。在天然气传输的过程中，由于含有较多的水分和其它成分，受到温度和压力的影响，有一部分液体堆积在管道内，随着时间的延长和距离的增加，堆积越来越多，从而在管道底部形成堵塞，不及时清理就会产生很多问题。首先，积液堆积在管线的低洼处，降低了气体的有效排放，影响了整个气体的输送效率。管线液流面积减少，阻力增加，导致能量的消耗。其次，积液在一定的温度下形成水合物，造成堵塞事件。由于积液的不断堆积，当流出液体体积超过下面的容量时，就会给正常生产带来困难，甚至导致生产停滞。长时间的杂质堆积会对管线造成破坏，严重影响采气管线的正常运行，而且存在着很大安全隐患，在输送天然气的管道中，积液的产生还会导致管道天然气输送的减少，很容易造成管线穿孔，甚至发生爆炸。对此，为了保证整体的输送安全，要在井场设置管线清管装置，对其进行实时监控，保证管线清管的质量。

二、堵塞原因分析

        1.气液分离不彻底。所有单井产气全部在场站混输，场站只采用一台φ600卧式重力式分离器工作，气液混合流体经进口管进入分离器进行气液分离，重力式分离器一般可以分离直径为10-30μm及以上的固体或液体颗粒，对于小于10μm的液固体分离效果不佳。由于气液混合物只进行了一次重力式分离，气液分离不彻底，少量液体颗粒会随气流携带到输气管道中，在管道低洼处形成聚积。

        2.气田水矿化度高。根据气田水分析报告显示，气田水中含有钾、钠、钙、镁、钡等离子，其中钾离子含量未1326mg/L，纳离子含量为66702 mg/L，钙离子含量为25750 mg/L，镁离子含量为3249 mg/L，钡离子含量为1402 mg/L，氯离子含量为1011052 mg/L，矿化度233.4g/L，7481.005mmol/L，PH值为5.6。说明气田水的矿化度较高，存留在管道中的气田水会析出无机盐类白色结晶物，在管道低洼处和弯头气流改变方向位置，形成沉淀逐渐析出结晶物结垢形成堵塞。

3生产参数的影响。由于温度、压力和油气水平衡状态的改变，地层采出流体中富含的成垢离子浓度发生变化，容易造成无机盐类的沉积，产生结垢情况。

        ①温度改变易结垢盐类的溶解度。垢在水中的溶解度随温度变化，随温度的升高而降低。盐类垢中易碳酸盐为主，随着温度升高，沉淀析出明显。

        ②压力对结垢的影响。压力降低可以促进结垢，在管道输送过程中，压力都会逐渐降低，结垢呈上升趋势。

        ③流速对结垢的影响。污垢增长率随着流体速度增大而减小。流速增大可增加污垢沉积率，流速增大所引起的剥蚀率的增大更显著。流速降低时沉积概率增大，管道结垢的概率增大，特别是结构突变的部位如：弯头、阀件、管道的底洼处等。

        ④PH值对结垢的影响。提高溶液的PH值，碳酸盐溶解并迅速结晶，使结晶污垢热阻增大，促进污垢的生长。PH值太低，会加大腐蚀，产生腐蚀垢，推荐范围为：6.5～8.0。

        4.地形地貌的影响。管道沿途为丘陵地带，起伏多、高差较大（200m），当管道内流体压力不高气量较小流速低时，液体容易在低洼处沉积，逐渐形成沉积物结垢堵塞管道。

        5.管理制度不合理。清管通球作业周期不合理，6个月一次清管周期间隔时间太长，不能及时有效清除管内沉积物，管道形成结垢物后更无法进行清管作业，导致管道堵塞加剧。

三、采气管线的清管措施

  1.场站优化

        ①增加一台过滤式分离器与现有重力式分离器串联使用。过滤式分离器主要由筒体、储液罐、滤芯、除雾器、快开盲板等几部分组成，滤芯能过滤较大颗粒的液固杂质，有雾沫的气体随流速降低与捕雾器的丝网发生碰撞，在丝网上凝结成较大的颗粒沉降到储液罐，有效的分离小分子液滴，避免含水分子的气体进入下游管道。

        ②安装一套脱水脱烃撬装设备，降低天然气烃露点和水露点，防止液体进入下游管段，从源头上消除了沉积物。

        ③安装加药设备。在出站管道安装加注解堵剂装置，便于后期的药剂加注。

2.管道优化

在出站管道低洼处加旁通管段，增加可拆卸样品检测段，定期拆除样品管段，检测管段结垢程度和结垢物的成分，根据样品段管道沉积物成分确定预防沉积物措施，检验措施效果，根据沉积物的数量制定合理的生产制度，更效预防控制管道堵塞。为确保清管的效果符合标准，应对清管器的速度进行适当控制。输气量对于清管速度具有直接影响，通过调整供气方式、调整上游气压和下游的接气量可控制清管速度。管道清管器速度控制，开始工作前应至少提前4小时取样，以计算进出压力。常用清管器动力学方程进行清管器运行速度控制，并对比管道内数值模拟及实际检测数据，分析和确定结果。

3.管理优化

加密清管作业周期，根据管输效率及清管物分析制定清管制度，定期进行清管作业，有效清除管道内的污物，防止沉积结垢形成堵塞。在实际清管作业当中，要做好相关的跟踪定位工作，及时掌握清管器在管道内的状态，了解在某个地方的停留时间，从而确定合理的清管流程，保证运行的效率。传统的跟踪作业主要是通过人工监听，通过大量的经验来进行判断，在传统跟踪定位的基础上，结合当前国内外清管作业的现状与新进的跟踪定位设备，设置多个跟踪点，对管道部署更加紧密，更便捷地掌握准确位置，实现对管道清洁有效的跟踪定位。

4.准确确定清洁管理器的进站时机

为了在管道清洁中发挥真正的作用，准确确定清管器的进站时机至关重要。科学决定清管器何时进入，不仅可以清管内的杂质和积液，而且有效地防止异物进入管道，这对管道的正常运行至关重要。清管器的进站时间通常以3 ~ 5m/s的速度运行，而在已知清管器运行速度的基础上，可计算出采气管线的长度。管道线路中的清管器运行不完全稳定，并且在特定位置出现速度波动，考虑到这种影响，进站时间应该比理论时间长。

结束语：

综上所述，清管技术可以将管道内的杂质和积流清除，提升管道的输送效率，保证管道的准确运行。这在一定程度上可以起到防止内管壁腐蚀的作用，由此可以确定清管作业对整体运行的重要性。在完成采气管线积液量预测预测的基础上，分析清管作业的时间，制定科学的清管制度，做好采气管线的保障措施，包括准确的进站时间，合理的控制速度，跟踪定位工作等等。在清管作业过程中，保障管线的安全，使其真正发挥作用，降低作业风险，保障采气管线运行期间的安全性和平稳性。

参考文献：

[1]张祥荣.海上气田井口抬升风险识别与控制措施研究[J].石油和化工设备，2020，23（12）：116-120.