試述天然氣管道冰堵發(fā)生原因及解堵措施

賈衛(wèi)衛(wèi)

(廊坊新奧燃?xì)庥邢薰?，河?廊坊 065000)

試述天然氣管道冰堵發(fā)生原因及解堵措施

賈衛(wèi)衛(wèi)

(廊坊新奧燃?xì)庥邢薰荆颖?廊坊 065000)

我國(guó)天然氣的使用越來(lái)越普及，加快了天然氣工程建設(shè)的發(fā)展。由于天然氣具有較高的危險(xiǎn)性，需要做好日常的管理與維護(hù)工作。管道冰堵問(wèn)題在天然氣生產(chǎn)與輸送過(guò)程中越來(lái)越突出，如何有效解決管道冰堵，是當(dāng)前天然氣工程中亟待解決的問(wèn)題。

天然氣;管道;冰堵

當(dāng)冬季來(lái)臨氣溫下降的時(shí)候，天然氣輸送管道工程中的調(diào)節(jié)閥等錄入部位會(huì)出現(xiàn)冰堵現(xiàn)象，對(duì)于安全供氣有著重要影響。為了保證天然氣工程安全，需要對(duì)引起冰堵的各種原因進(jìn)行分析，并制定相應(yīng)的措施，為天然氣輸送工作提供安全保障。

1、引起冰堵的原因

冰堵其實(shí)就是天然氣工程中的管道、儀表、設(shè)備等等部位出現(xiàn)堵塞，主要原因有兩個(gè)方面:

1.1 形成水合物

水氣與天然氣中的一些組分受到一定條件的影響出現(xiàn)結(jié)晶，其外觀好像一種水合物，密度通常在0.88～0.90g/cm3，主要成分是碳?xì)浠衔锱c幾分子水。通過(guò)專家的研究發(fā)現(xiàn)，這種水合物其形態(tài)為籠形晶體包絡(luò)物，是由水分子借氫鍵組合而成，而天然氣中的甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、硫化氫等氣體被包含在籠形晶格內(nèi)，造成堵塞。引起水合物的原因主要是高壓、低溫與水分，一般在節(jié)流閥門(mén)等區(qū)域更容易形成水合物。

1.2 節(jié)流效應(yīng)

當(dāng)冬季來(lái)臨的時(shí)候，天然氣輸送工程中的管道、節(jié)流閥等設(shè)備管件會(huì)因氣體遭遇壓力，導(dǎo)致溫度驟然降低造成冰堵，一般被稱之為節(jié)流效應(yīng)。從高壓到低壓，氣體通過(guò)閥門(mén)或多孔塞作不可逆絕熱膨脹時(shí)會(huì)引起溫度變化，這就是節(jié)流膨脹。正效應(yīng)是說(shuō)大量的氣體在出現(xiàn)膨脹后溫度快速降低的現(xiàn)象，在實(shí)際氣體中，溫度往往因絕熱節(jié)流而出現(xiàn)升高、降低或不變。其中影響溫差急劇變化的主要原因是節(jié)流前后的壓差以及節(jié)流前的溫度這兩個(gè)方面。在天然氣輸送過(guò)程中，外界環(huán)境對(duì)輸送管道形成直接的影響，而天然氣又具備較高的壓力，因調(diào)壓閥閥后壓力恒定，因此引起節(jié)流前后壓差的驟然變化。所以，當(dāng)前冬季來(lái)臨時(shí)采用高壓送氣的方法容易出現(xiàn)節(jié)流效應(yīng)，從而導(dǎo)致冰堵現(xiàn)象發(fā)生。

2、天然氣冰堵在危險(xiǎn)性分析

在天然氣工程發(fā)生冰堵后，會(huì)給天然氣輸送工作帶來(lái)很大影響:

首先，當(dāng)形成水合物后，一般聚集在管道的彎頭、閥門(mén)、節(jié)流閥等位置，引起天然氣流通面積減小，造成堵塞，使得上游的壓力不斷增加，流量越來(lái)越小，而下游的壓力變低，對(duì)于安全供氣產(chǎn)生重要影響。

其次，如果水合物在節(jié)流孔板位置形成，則會(huì)造成天然氣計(jì)量不準(zhǔn)確。

再次，如果堵塞出現(xiàn)在氣液聯(lián)動(dòng)截?cái)嚅y的引壓管等部位，會(huì)造成控制單元不能準(zhǔn)確的獵取到信號(hào)，容易出現(xiàn)閥門(mén)誤操作。

最后，假若堵塞情況出現(xiàn)在關(guān)閉閥門(mén)的閥腔或“死氣段”區(qū)域內(nèi)，會(huì)因?yàn)轶w積膨脹引起設(shè)備與管道的破裂，這種情況在冬季或氣溫較低的地區(qū)會(huì)經(jīng)常發(fā)生。

3、針對(duì)冰堵問(wèn)題的有效措施

3.1 管道干燥

為了防止在注水試壓時(shí)出現(xiàn)管內(nèi)積水現(xiàn)象，在管道工程建設(shè)中可以采取干燥處理的方法，具體操作方法主要有有三種:干燥劑干燥法、真空干燥法和干空氣干燥法。

其中干燥劑干燥法大多是使用甲醇、乙二醇或三甘醇等物質(zhì)，干燥劑能與水以任意比例互溶，當(dāng)水與這些物質(zhì)形成溶液后，水的蒸汽壓力會(huì)大大減小，以此來(lái)起到干燥管道的作用。剩余在管道內(nèi)部的干燥劑還可以作為水合物抑制劑，能夠起到有效抑制水合物形成的作用。

真空干燥法主要是使用真空泵抽真空的方式除掉管道內(nèi)部的水分，其原理是制造出和管道內(nèi)部同樣溫度條件的真空壓力，使管道內(nèi)部的水分變成蒸汽。

干空氣干燥法在現(xiàn)階段使用較多，可以分成兩類:直接將干燥空氣對(duì)管道內(nèi)壁進(jìn)行吹掃或是利用通球法對(duì)管道進(jìn)行干燥。利用干燥空氣的的方法在效率與效果方面都要好于通球法，而且可以適用于所有管道，而通球法只能使用在通徑管道上面。

3.2 針對(duì)冰堵防治措施

針對(duì)因天然氣水合物而形成的冰堵，目前還沒(méi)有成熟有效的防滲措施，不過(guò)在施工過(guò)程中可以采用以下方法:

其一，對(duì)管道內(nèi)壁進(jìn)行干燥處理，保證管道內(nèi)壁水分的含量滿足工程要求。一般可以采用液體吸收法和固體吸附法。液體吸收法中使用甘醇等親水性較好的液體作為脫水劑，使天然氣水露點(diǎn)降低，保證其在輸送壓力下低于輸氣溫度5～10℃;固體吸附法是使用分子篩、氧化鋁、活性碳、硅膠等一些吸附能力較強(qiáng)的物質(zhì)來(lái)吸收天然氣中存在的水分，使天然氣水露點(diǎn)降低。用這兩種方法進(jìn)行吸附后，再利用蒸餾或加熱的方法去除。

其二，在剛剛建設(shè)的天然氣管道中，要對(duì)閥門(mén)、各種儀器、等部位采取多次排污的方法，使內(nèi)部存在的積液盡快排出。在進(jìn)行日常檢查的時(shí)候，做好各種儀器的檢查工作，比如在過(guò)濾器差壓大于40～50kPa時(shí)，要及時(shí)更換濾芯。

其三，增加天然氣輸送過(guò)程中的溫度，在調(diào)壓橇前采取加溫的方式，或是在容易出現(xiàn)冰堵的部位加裝伴熱帶，使得天然氣的流動(dòng)溫度或者調(diào)壓橇后的氣體溫度能夠處于天然氣水露點(diǎn)以上，阻止水合物的形成。在我國(guó)西氣東輸二線建設(shè)中，多數(shù)都安裝了伴熱帶，并對(duì)管道進(jìn)行保溫處理。

其四，使用化學(xué)制劑，對(duì)天然氣中水使我起到抑制作用，阻止其形成。

其五，如果下游的分輸管道具有較高的儲(chǔ)氣調(diào)峰能力，可以采取提高下游分輸壓力、間歇輸送的方法，這樣既可以滿足下游用戶的需求，同時(shí)也有效降低了前后壓差，這一方法也可能有效避免冰堵發(fā)生。

4、結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)階段，天然氣的使用越來(lái)越廣泛，對(duì)于管道建設(shè)也提出了更高的要求，針對(duì)管道工程中存在的冰堵問(wèn)題，我們需要認(rèn)真分析其原因，制定相應(yīng)的策略，不斷完善天然氣工程建設(shè)，為天然氣的安全輸送提供保障。

［1］劉文陽(yáng).燃?xì)夤艿纼龆碌奶幚矸椒ㄑ芯?［J］.油氣田地面工程，2011，28(6)

［2］胡文成.語(yǔ)言科學(xué)研究中的倫理因素——以美國(guó)的IRB制度為例［J］.甘肅科技，2012，24(5)