气田采气管线清管保障措施探讨

气田采气管线清管保障措施探讨

宗廷锐 杨飞 王飞

长庆油田分公司第三采气厂 内蒙古 鄂尔多斯 017300

摘要:清管技术在石油集输系统是一个很常见的一种去除管道内杂物、积液和腐败物质的有效技术,将管道内杂物、积液全部清除出,以实现提升运输质量和对管道内部腐蚀保护的目的。为实现采气管道高效稳定工作,减少清管施工风险,确保下游集气站内设施运营安全,需要进一步完善清管措施。该文通过对采气线路清管风险的研究,对清管施工流程进行了剖析,并提出气田采气线路清管措施。

关键词:采气管道;清管现状;保护措施

石油管线在投资前或运营中的一项至关重要的环节就是清管作业,其意义主要表现在以下两个方面:一是增加管道的运输效能;二是维护管道的正常工作。在石油集输中清管技术也是相当普遍,清管技术通过把管线内壁的污物和积液全部排除掉,就可以保障管道的正常工作,从而提升了运输效能,同时在一定程度上具有了管线内壁防腐的功能。由此可见,清管作业的重要性与必要性不言而喻,为了确保采气管道的正常高效稳定工作,并尽可能减少清管作业的风险,就需要进一步完善清管安全措施。

一、采气管线清管现状

目前采气管路从未进行过常规的清管作业检查,也没有制定具体实施的清管规章,因此前期进行清管作业检查时,可供借鉴的管理工作成功经验也较少。同时,从燃气井产生的未净化的燃气在管路中运送时,因为含有较多的水份和其他成份,在运送过程中,随着温度、压力的变化,将有部分凝析液析出,但随着时间的增长和运送距离的扩大,析出的水份和凝析液量就越多,从而积聚到了管路下部产生积水,如果没有及时清除,将产生一系列问题:

首先,由于高压液体集积到了管路的最低处,减少了废气的高效输出截面积,严重影响了管路的集气功能和节点工作压力,也造成了管路传输效能的下降;其次,由于管路越流面积的减少,废气传输阻力增大,造成单位直径管路压强的上升,提高了动力耗能;第三,在特定天气要求下会产生大量天然气水合物藏,而导致冻堵发生;第四,因为管道内积液的产生,在起伏管路的尾部也会产生段堵流现象,当液塞容量大于下游水处理装置的容量时,就为常规工业生产造成了障碍,更严重时甚至会造成停产。段塞流的产生可以造成管路中巨大的压力和流率震荡,对管路产生压力和振荡,造成管路破坏;第五,城市污水长时间于管路中,直接影响着采气管路的安全性稳定性管理工作,并产生了一定的严重隐患;第六,在运送燃气的管路中积水的产生还将造成管路锈蚀加重,从而降低了管路的寿命。尤其是高浓度含硫量和超临界性二氧化碳等的废气,积液的存在将加速管路的电物理生化侵蚀,很容易造成管路穿孔,对管路的正常管理工作造成了巨大的危险隐患。所以,为了要进一步提高气井的工程质量稳产和整个天然气田的安全管理工作,为了完成整个天然气田的流程,需在井场装设购气管线清管器输送装置,在集气站装设采气管线清管器收集装置等,以达到采气管线清管要求。

二、输送效率影响因素

通过输气效果的计算公式计算,输送效果受气质、管道内壁粗糙率、高程差等多种因素的直接影响。

首先是气质,由于管路运输中的有害杂质,大多为机械杂物以及游离水、烃族凝析水和硫化氢、二氧化碳等。而游离水的产生也会增大管路的阻力,从而减低了运输效能。液态烃也会造成管路阻塞,降低运输效果。尤其是由于水的存在会与燃气中的某些成份产生水合物而造成冰堵,甚至危及管道燃气的正常运输。直观而言,当管输气质组件中所含的杂物较多时,则表现为输送效果的降低。其次,管壁粗糙性。管线在运送过程中的水力损失主要有沿程电阻损失和局部电阻损失。输气线路天然气主要流淌在输气管道里,在输气管道里水管流线的水力摩阻系数几乎和雷诺数值没关系,只作为管壁绝对粗糙度的函数。所以,在管线运输过程中,可以采用改善管线粗糙度来改善管线运输效果。其三,除了高程差,高差也是影响管线运输效率力的重要原因之一,通过理论分析和大量的试验研究可以证明,当计算段管道起始和终点的高程差不足二百米时,即可忽视高程差对天然气管线运输的影响。而对于地势起伏的区域,则充分考虑高程差异的作用,输气效率下降的主要因素就是管道积水的产生。

二、采气管线的清管保障 

当前油气田建设站与日俱增,相应增长的还有采气管道数量,这表明更多的采气管道在中国被投资和使用。所采气体中由于存在较大含水量,在生产阶段内气压和气温都会出现一定变动,同时天然气水合物藏也会在管线内产生,这样势必会对采气管道的运输能力产生不良影响,严重时候还会造成管道阻塞,甚至危害到附近天然气田的正常生产和工作。所以需要采取相应措施保证清管作业的顺利进行,并合理提出对采气管线的清管措施。

1、准确判断清管器的进站时机

要想清管作业能真正的实现,正确判断清管器的进站时间就非常关键了,在正确判断清管器运行情况的基础上,通过科学技术合理地确定清管器的进站时机,不但可以有效地把清管中的污染物和积液排除出去,还可以有效阻止异物流入管道下游,对维护管道的正常顺利运行意义巨大。但通常来说,正确判断清管器的进站时间更多依赖的是工作人员的宝贵经验,而经过大量科研与大数据挖掘也表明,前辈的成功可以带来有力支持,从而更好的确定采气管道的正确清管时间。通过估算清管器的正确进站时机,在一般情况下,清管器的正常运行速率在3~5m/s左右,即在已知清管器正常运转速率的基础上,还可以测算出采气管道的实际宽度。必须注意的是,由于在管道内清管器运转时并非是完全平稳的过程,而且往往在某些特殊情况下流速也会产生一定波动,因此充分考虑到此因素,实际进站的具体时刻应该长于理论进站时刻。

2、合理控制清管速度

为提高清管效率符合标准,须合理调节清管速率,调控清管速率须依靠输气量。因此,输气量对清管速率产生直接影响,通过调节供煤气方式、调节上游压力以及上下游的接气量可调节清管速率。管道清管器的运行速度控制系统中,在正常进行作业之前,应该至少提前四小时完成采样,以估算出其进站压力。然后使用清管器动力学方程完成清管器的运行速率控制系统,并对比管线内额数值模拟结果和实际测量的数值分析后判断得出正确结论。

3、做好清管跟踪定位工作

在实际的清管工程作业中通过进行跟踪记录位置管理工作,就可以精确了解清管器所在管道线路内的时刻,并了解在一定范围内的时限,从而制订出比较科学合理高效的清管过程过渡时限。传统的追踪位置系统方式主要有人工监听、依据经验判断等,但在传统追踪位置方式的基础上,根据目前国内管道清管工程作业现状,与时代同步地更新了传统追踪位置方式,按照我国相关规定,设置了多个监视点位,并对重点管段增加设置,以进行对清管工作有效的监视位置。

结语

综上所述,清管施工技术能把管路内的污垢和积液全部清除掉,从而进一步提高了运送效率,保证了管路的正常管理,同时在一定程度上具有了管路内在防腐蚀的功用,因此表明清管现场作业之重要。所以,在正常进行采气管道积液量估计和分析清管工作时间的基础上,还需要建立科学技术合理有效的清管工作机制,并提供采气管线清管措施,包括正确判断清管器的进站时间、合理有效控制清管速度、及时进行清管跟踪位置工作等,从而使得清管作业才能真正的发挥有效作用,从而减少了作业风险,通过系统科学合理有效的进行清管作业,可以确保采气管道系统在管理期内的运行稳定与有效度。

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