天然气集输工程冬季堵冻预防与解决措施分析

天然气集输工程冬季堵冻预防与解决措施分析

田梅1，代尔沛2，杨浩强3

（1.长庆油田公司伴生气综合利用项目部，陕西省西安市）。

（2.长庆油田公司第一采气厂，陕西省西安市）

（3.长庆油田公司第十二采油厂，陕西省西安市）

摘要：天然气作为一种重要能源，其长输管道在供应过程中往往会经过一些寒冷的地区，受地区冬季低温天气影响，经常会出现管道冻堵的情况。天然气管线冻堵造成管道、阀门、仪表、设备堵塞，甚至生产中断，对春冬季的顺利生产经营构成一定挑战。本文分析了天然气管道冻结堵塞的机理，积极研究探索解决冻结堵塞的有效措施，对集气站安全稳定供气具有重要意义。

关键词：天然气；管线冻堵；原因分析；解决措施

1.1天然气集输工程概述

天然气站场集输工作是指对天然气进行储存、输送和分配的工作。天然气站场集输工作是天然气供应链的关键环节，主要包括天然气站场的建设和运营管理，天然气的储存和输送等工作。天然气是碳氢化合物和非碳氢化合物的复杂混合物。天然气中的碳氢化合物基本上是烷烃，通常以甲烷为主，有时还含有极少量的环烷烃和芳烃。天然气中的非烃气体通常是少量的N2、O2、H2、CO2、H2S、水蒸气和微量的惰性气体。天然气集输系统包括气田内的天然气收集，以及从井口到处理厂的系统，包括井场、输气站、升压站、阀室、清管站、输气总站和气田内的集输管网。

2天然气管线冻堵危害

2.1影响天然气的供应

天然气管道冻堵会阻碍天然气的正常供应，使得供应量减少或完全中断，影响到用户的使用。一旦天然气供应中断，将对居民、企业和工业等各个领域的生产、生活带来不可逆转的损失。对于一些寒冷地区，冬天长时间的停气会导致居民的生活受到很大影响，甚至可能出现因供暖不足导致死亡的悲惨事件。

2.2产生安全隐患

天然气管道内温度低于-40℃时，管路中的水汽会结晶形成冰块，严重时会形成冰柱。当管道内的冰块较多时，容易导致管道爆裂，造成天然气泄漏，产生安全隐患。如果不及时清理，就会造成几次泄漏事故，危害人民生命财产安全，也会给企业带来严重的经济损失。

2.3管道老化加剧

管道冻堵还有可能引起管道壁面凹陷、变形，进而导致管道老化加剧。这样一来，管道的使用寿命将被大大缩短，增加维护和更换的费用，给企业带来很大的经济负担。

2.4影响环境保护

天然气泄漏不仅会给人们带来直接安全威胁，还会对周围环境造成影响。天然气泄漏后在空气中形成的甲烷等气体是温室气体之一，它对人类和环境的危害比二氧化碳等其他常见温室气体更大。同时，还会影响周围生态环境，污染土壤，影响地下水质量等。

2.5经济影响

天然气管道冻堵或泄漏事故的发生都将导致天然气供应减少或中断，增加企业的成本，进而对经济社会发展带来负面影响。在应对天然气管道冻堵和泄漏的过程中，企业需要付出大量的维护修理费用，另外，还需要进行一定程度的产能削减或生产停产，造成巨大的财务损失。

3天然气冻堵原因分析

天然气集输管线冬季冻堵是指在寒冷季节或低温环境下，天然气管线内的气体受到低温影响而发生冷凝和冻结，进而导致管线堵塞的现象。

（1）低温环境：低温是天然气集输管线冻堵的主要原因之一。在寒冷的冬季或高海拔地区，气温较低，使得管线内的天然气温度下降，达到冷凝和冻结的条件。当气温降至露点以下时，水分会凝结成液态水，与其他杂质共同沉积在管线壁面上形成冻堵物。

（2）水分存在：水分是导致天然气集输管线冻堵的重要因素之一。管线运输的天然气中通常含有一定的水分。当天然气经过管线时，水分会随着气体冷却而凝结为液态水，并与管线内的其他杂质结合形成冻结物，逐渐堵塞管线。

（3）管线绝热性能不足：天然气集输管线的绝热性能对于防止冻堵至关重要。如果管线的绝热层受损、绝热效果不好或者管线绝热材料不合格，外界低温会迅速传导到管线内部，使得管线内的天然气温度急剧下降，易引发冷凝和冻结。

（4）流量变化：天然气在管线中的流量变化也可能导致冻堵问题。当管线内的流量变化较大时，流体的速度也会发生改变，从而影响管线内气体的温度分布，使得水分更容易凝结并沉积在管线壁面上形成冻堵物。

（5）管线设计缺陷：管线设计不合理也是冻堵问题产生的原因之一。例如，管线的倾斜度不足以保证水分排除、支撑结构不稳定等都会增加冻堵的风险。

（6）操作与维护不当：操作与维护不当也会导致冬季冻堵问题的出现。如未及时清除管线内的积水、未定期检查和维护绝热层、未采取适当的防冻措施等，都会加剧冻堵问题。

（7）管线材质选择不当：管线材质的选择也会对冻堵问题产生影响。如果管线所使用的材质不具备良好的耐低温性能，容易受到冻结影响，就会增加冻堵发生的风险。

4天然气管线冻堵的预防措施

4.1加强安全管理

（1）加强安全管理，确保酒精注射设备的完整性，对于制定科学的酒精注射计划至关重要。在实际生产过程中，必须保证酒精注射的顺利进行。酒精注射的相关工艺设备必须定期检查、调试和维修。酒精注射泵必须经过安装和调试后才能正式使用。并且要检查电源状态，检查酒精注射管路是否有泄漏点，酒精注射泵和泵体内的油位和泵压是否正常。

（2）要纠正工艺设计中的不适应性，进一步优化和改进防冻液注入技术，合理确定注入时间和周期，发现问题及时反馈。应定期进行清洁和污水排放，防止污水进入下游集输管道。定期检查天然气管线的绝热性能、排水系统等关键部位的运行情况，并进行必要的维护。检查内容包括绝热层的完整性、排水管道的通畅性、加热设备的运行情况等。及时发现问题并采取修复措施，确保管线的正常运行。

4.2加热设备

在寒冷地区或管线易受冻的地方，可以安装加热设备来提供额外的热量，以保持管线温度在安全范围内。加热设备可以采用电加热、蒸汽加热等方式，根据具体情况进行选择。加热设备的操作应严格遵循相关安全规定，确保安全可靠。

4.3增加排水处理

在实际的天然气管道施工中，管道应保持一定的坡度，排水装置应设置在排水管和排油管混合的最低位置和阀门位置。如果天然气管道内的压力较低，应将水和油的内部浓度排除在手动装置之外，以提取水和油；因此，如果管道压力较高，可以在自排放过程中使用气体管道压力打开排水装置。在管线设计和建设中应考虑良好的排水系统，确保水分能够自由排出，避免在管线中积聚形成冰块。定期检查管线排水系统是否通畅，并采取清洗、疏通等措施，确保水分能够有效排除。

4.4停产和排气

在长时间停工或季节性不使用的天然气管线上，应该进行排空操作，将管线内的气体和水分排出，以避免冻结和冻堵的风险。在干线疏通过程中，普遍采用停产放空的方法，主要利用放空后堵塞位置上下游产生的压差来推开水合物堵塞。采用井口放空的方法可以将天然气输送管道中的水合物排出；采用现场放空的方法，经过多次注醇、开井和放空操作，可以将管道中的水合物推出。

4.5定期注入甲醇

当天然气管道在寒冷的冬季环境中运行时，为了有效避免运行过程中水合物堵塞，可以提前向管道中注入适量的甲醇。在大量实践中发现，这种方法可以最大限度地减少管道中水合物的形成，从而有效地防止井堵塞，充分保证天然气输送管道的安全

能够在温度相对较低的冬季环境中实现正常运行。

5结论

天然气集输管线冬季冻堵是由低温环境、水分存在、管线绝热性能不足、流量变化、管线设计缺陷、操作与维护不当以及管线材质选择不当等多种因素共同作用导致的。为了预防和解决冻堵问题，需要加强管线的绝热设计与施工、规范管线的操作与维护、合理选择管线材质、定期清洗和排除管线内的水分等措施，以确保天然气的正常运输和安全使用。此外，还应密切注意天然气管线运行的环境条件和工艺参数变化，及时采取相应的防冻措施，确保天然气的安全输送和供应。

参考文献：

[1]周婧.天然气输气管线冻堵判别与预防措施[J].化学工程与装备.2021(04).63-64

[2]王晓欢.天然气管道冻堵处理方法及预防措施探究[J].化工管理.2018(19).151