輸氣管道凍脹原因分析與治理

王浩然 張志遠(yuǎn)(中國(guó)石油西氣東輸蘇北管理處， 江蘇 揚(yáng)州 225100)

0 引言

我國(guó)在2003年投入建設(shè)西氣東輸工程。近年來(lái)，西氣東輸工程的規(guī)模還在擴(kuò)大，我國(guó)的用氣量越來(lái)越多。但是，為了滿足輸氣量的增加，管線勢(shì)必要提高運(yùn)行壓力，這將導(dǎo)致與下游產(chǎn)生更大的壓差,這樣就容易產(chǎn)生凍脹的問(wèn)題。尤其是在冬季，容易造成管道周圍的地面出現(xiàn)翹起的問(wèn)題，很多管道由于受到很大的應(yīng)力作用而發(fā)生變形，導(dǎo)致了油氣的泄露，降低了管道的安全性。所以，應(yīng)該加強(qiáng)管道的凍脹的防范措施，提高油氣輸送的效率。

1 輸氣管理凍脹出現(xiàn)的原因分析

在西氣東輸管道剛開(kāi)始投入使用的時(shí)候，其分輸量不高，而且，各個(gè)干線的壓力也不是很大，產(chǎn)生的壓差也比較小,所以輸氣管道不容易發(fā)生凍脹。但是，隨著西氣東輸工程的規(guī)模越來(lái)越大，這就導(dǎo)致了壓差越來(lái)越大，出現(xiàn)了大量的凍脹問(wèn)題。西氣東輸工程管線的壓力變大，其節(jié)流效應(yīng)越發(fā)突出，這就導(dǎo)致了管線的溫度降低，管道長(zhǎng)時(shí)間的處于低溫的環(huán)境下，由于管道是深埋在地下，地下水比較豐富，在冬季地下水結(jié)冰，導(dǎo)致了管道周圍的冰層越積越厚，容易出現(xiàn)管道受應(yīng)力變形的問(wèn)題。

管道發(fā)生凍脹的問(wèn)題主要是因?yàn)樵谔烊粴膺\(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，在節(jié)流處產(chǎn)生強(qiáng)烈的壓降，但是氣體在較短的時(shí)間內(nèi)不能與外界的熱量發(fā)生轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致溫度驟降，而且，在地下水比較豐富的地區(qū)容易發(fā)生管道凍脹的問(wèn)題。

2 輸氣管理防止凍裂的措施

2.1 外加熱

現(xiàn)在，加熱的方法能夠有效地防止輸氣管道的凍脹問(wèn)題的產(chǎn)生。目前,西氣東輸主要采用加熱爐加熱管線,提高管線的運(yùn)行溫度,從而防止凍脹問(wèn)題的產(chǎn)生,效果比較好。

2.2 換土法

運(yùn)用這種方法防止管道發(fā)生凍脹，應(yīng)該將那些在管道周圍容易發(fā)生凍脹的土壤移除，然后運(yùn)用那些不容易發(fā)生凍脹的沙土來(lái)替換，這類沙土還要具有良好的排水性，以免在有些地區(qū)冬季地下水結(jié)冰導(dǎo)致管道發(fā)生凍脹。在管溝內(nèi)設(shè)計(jì)一個(gè)防水的裝置，這個(gè)裝置能夠?qū)⒌叵滤c管道分隔開(kāi)來(lái)，避免地面的水滲透到管道周圍的土壤中，導(dǎo)致管道處結(jié)冰發(fā)生凍脹的問(wèn)題。在管溝的最下方可以開(kāi)鑿一個(gè)集水溝，能夠?qū)⒋罅康牡叵滤蛘邼B透到地下的雨水收集起來(lái)，然后將收集的水引入到豎井中，然后運(yùn)用抽水泵將這些水排出。

2.3 其他的管道防凍裂措施

管道在輸氣的過(guò)程中，可以采用分段輸氣的方法，以免給管道造成長(zhǎng)時(shí)間的壓差，導(dǎo)致管道的凍脹問(wèn)題。在輸氣的過(guò)程中，可以采用電加熱的方法進(jìn)行管道的保溫。盡量使下游的供氣壓力提高，以免在輸氣的過(guò)程中產(chǎn)生較大的壓力差，使溫度驟降引起管道凍脹問(wèn)題。在冬季，針對(duì)氣溫比較低的區(qū)域，可以采取相應(yīng)的措施，通過(guò)對(duì)周圍氣溫的測(cè)量，運(yùn)用檢測(cè)技術(shù)，分析凍脹發(fā)生的氣溫臨界值。在進(jìn)行管道巡檢的過(guò)程中，應(yīng)該對(duì)調(diào)壓部分進(jìn)行重點(diǎn)巡檢，防止因?yàn)樵谡{(diào)壓的過(guò)程中產(chǎn)生較大的壓力差，造成地下管道的凍脹，引起管線的應(yīng)力變形。

在溫度比較低的區(qū)域進(jìn)行管道凍脹的觀察和記錄，運(yùn)用合理的研究方法，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行管道凍脹的實(shí)驗(yàn)，然后采用加熱的方法，并結(jié)合換土技術(shù)，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，然后對(duì)凍脹解決的方法進(jìn)行跟蹤，找出最有效的方法，從而能夠防止天然氣管道凍脹問(wèn)題的發(fā)生，保證天然氣管道的運(yùn)行安全。

3 結(jié)語(yǔ)

在西氣東輸工程中，經(jīng)常發(fā)生管道凍脹的問(wèn)題，使管道的安全性降低。造成輸氣管道凍脹的原因主要是地下水因?yàn)檩敋夤艿赖膲毫Σ钸^(guò)大，導(dǎo)致氣溫驟降，在管道周圍結(jié)冰。所以，在防止輸氣管道凍脹的時(shí)候，可以運(yùn)用加熱的方法，提高管道的溫度，也可以運(yùn)用換土的方法，將那些容易發(fā)生凍裂的土壤換成沙土，而且沙土的透水性能比較好，不會(huì)保留大量的水，能夠防止管道的凍脹。

[1]鄭曉明,王曉燕,閆杰,李明.輸氣管道凍脹原因分析與治理[J].油氣儲(chǔ)運(yùn),2011,06:467+471+391.

[2]羅衍濤.輸氣管道冰堵原因分析與治理[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2013,13:261.

[3]狄彥,帥健,王曉霖,石磊.油氣管道事故原因分析及分類方法研究[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào),2013,07:109-115.

[4]熊寅銘,谷英翠,孫伶,王磊,李愛(ài)成.天然氣管道分輸站埋地管道凍脹范圍預(yù)測(cè)[J].油氣儲(chǔ)運(yùn),2012,08:633-635+639+647.