SCADA系統(tǒng)在天然氣場(chǎng)站冰堵預(yù)防處置中的應(yīng)用

于泊洋(撫順中石油昆侖燃?xì)庥邢薰?遼寧 撫順 113006)

SCADA系統(tǒng)在天然氣場(chǎng)站冰堵預(yù)防處置中的應(yīng)用

于泊洋(撫順中石油昆侖燃?xì)庥邢薰?遼寧 撫順 113006)

昆侖燃?xì)馐鲁欠州斦?石油二廠(chǎng)天然氣支線(xiàn)投產(chǎn)初期，冬季共發(fā)生三次冰堵事件，在一定程度上影響了天然氣的正常輸送。通過(guò)有效利用SCADA系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，分析重點(diǎn)部位參數(shù)數(shù)據(jù)及趨勢(shì)，及時(shí)預(yù)判并處理冰堵，為天然氣場(chǎng)站冬季安全運(yùn)行提供有效保障。

SCADA系統(tǒng);冰堵;天然氣場(chǎng)站

1 冰堵的形成與危害

形成冰堵主要有兩種原因，一是管道中存在大量的水，低溫環(huán)境下凍結(jié)成冰；二是天然氣水合物的形成[1]。前者是由于在管道水壓試驗(yàn)后，吹掃和干燥不徹底，致使存在大量水分，另外天然氣開(kāi)采后脫水不徹底，也會(huì)在低溫環(huán)境下形成冰堵。后者就是俗稱(chēng)的“可燃冰”，它是天然氣在高壓、低溫環(huán)境下輸送形成的，形成溫度可高于冰點(diǎn)。

冰堵主要危害有：堵塞管道，使分輸中斷；損壞設(shè)備，使設(shè)備變形、扭曲、破裂等。

2 常用解堵措施

冰堵是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡[2],由溫度、壓力、天然氣中水及硫化氫等組分含量三要素決定，基本有三種處置措施:

2.1 注入防凍劑

注入防凍劑后，降低天然氣的露點(diǎn)，使氣流在較低溫度下不生成水合物。

2.2 加熱

將氣流溫度升至水合物形成的溫度以上，使已生成的水合物分解。

2.3 降壓

放空天然氣，降低管線(xiàn)壓力，使生成的水合物分解。

3 石化新城分輸站冰堵原因與解堵措施探討

場(chǎng)站氣源來(lái)自“大沈線(xiàn)”撫順輸氣末站，經(jīng)26 km管道進(jìn)站，在分離、過(guò)濾、計(jì)量、調(diào)壓后輸送至下游工業(yè)用戶(hù)。2014年10月投產(chǎn)以來(lái)，共發(fā)生三次冰堵事件。

3.1 原因分析

（1）清管不徹底造成管道中含有少量雜質(zhì)與液態(tài)水，投產(chǎn)初期伴隨天然氣進(jìn)站。

（2）場(chǎng)站地處遼寧東部，春冬季節(jié)氣溫低、溫差大。站內(nèi)調(diào)壓設(shè)施均為撬裝，生產(chǎn)過(guò)程中從天然氣凝析出來(lái)的液態(tài)水，在管線(xiàn)及設(shè)備中形成水合物造成冰堵。

（3）場(chǎng)站輸壓較高（約3.5MPa），站內(nèi)自用燃?xì)夤艿勒{(diào)壓至3KPa輸送給鍋爐，形成較大壓差和溫降導(dǎo)致冰堵。

3.2 水合物的預(yù)防與解堵措施

3.2.1 利用SCADA系統(tǒng)預(yù)判冰堵

通過(guò)SCADA系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示場(chǎng)站進(jìn)站、分離、過(guò)濾計(jì)量撬、調(diào)壓撬及出站單元的壓力、溫度、天然氣的瞬時(shí)流量等參數(shù)。當(dāng)流量減小時(shí)，應(yīng)首先考慮可能影響流量變化的相關(guān)因素。下面以2014年12月1日站內(nèi)發(fā)生的一起冰堵事件為例，分別從壓力、流量、溫度的趨勢(shì)變化來(lái)進(jìn)行分析。

（1）壓力趨勢(shì)變化

通常情況下，場(chǎng)站的進(jìn)站、出站壓力在SCADA系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示趨勢(shì)中為接近平行的兩條直線(xiàn)。發(fā)生冰堵時(shí)，出站壓力明顯下降。2014年12月1日20:43至次日03:21，石油二廠(chǎng)A路調(diào)壓撬發(fā)生冰堵，出站壓力由3.59MPa降至2.82Mpa。根據(jù)SCADA系統(tǒng)顯示：冰堵初期，出站壓力趨勢(shì)呈一條斜率較小的直線(xiàn)緩慢下降，下降到一定程度時(shí)，突然急劇上升，然后又迅速下降，這是氣流沖開(kāi)小部分水合物造成的。當(dāng)運(yùn)行人員解決冰堵后，出站壓力恢復(fù)至3.59MPa。壓力趨勢(shì)變化整體上呈波浪狀。

（2）流量趨勢(shì)變化

通過(guò)SCADA系統(tǒng)可清楚反映出發(fā)生冰堵時(shí)對(duì)瞬時(shí)流量的影響。在冰堵初期，由于水合物的形成，管道流通面積逐漸縮小，導(dǎo)致輸送天然氣的流通量逐漸減小，瞬時(shí)流量由27000Nm3/ h下降至21800Nm3/h，流量趨勢(shì)與出站壓力趨勢(shì)反應(yīng)一致，運(yùn)行人員介入消除冰堵后，形成瞬時(shí)流量激增至79123Nm3/h，之后恢復(fù)平穩(wěn)。

（3）溫度趨勢(shì)變化

伴隨著冰堵的發(fā)生，壓力下降直接造成了壓降點(diǎn)的溫度變化。溫度變化直接反映在溫度趨勢(shì)曲線(xiàn)上，壓降點(diǎn)溫度從7.578℃驟降至3.298℃。

3.2.2 解堵措施

（1）生產(chǎn)運(yùn)行人員通過(guò)SCADA系統(tǒng)預(yù)判出冰堵發(fā)生后，利用現(xiàn)場(chǎng)儀表迅速定位出壓降點(diǎn)，使用紅外線(xiàn)測(cè)溫儀對(duì)壓降點(diǎn)進(jìn)出管道的主要變徑處及變送器引壓管進(jìn)行溫度測(cè)量，確定冰堵位置。

（2）用開(kāi)水向冰堵部位直接澆注，對(duì)冰堵點(diǎn)提供熱量補(bǔ)償，使形成的水合物分解，解除水合物在局部管段內(nèi)的堵塞[4]。

（3）對(duì)冰堵部位進(jìn)行降壓或放空處理。

4 天然氣輸氣場(chǎng)站冰堵的預(yù)防

（1）加強(qiáng)員工責(zé)任心，提高其對(duì)SCADA系統(tǒng)操作的熟練程度，提升對(duì)冰堵預(yù)判分析能力。

（2）冬季運(yùn)行前，對(duì)分離器、過(guò)濾器、匯管、閥門(mén)等設(shè)備進(jìn)行定期排污；冬季運(yùn)行時(shí)，定期切換運(yùn)行調(diào)壓設(shè)備，平衡調(diào)壓閥前后壓力，對(duì)引壓管進(jìn)行吹掃。

（3）對(duì)伴熱帶加熱效果進(jìn)行觀(guān)測(cè)，更換損壞的伴熱帶及保溫棉，確保達(dá)到保溫加熱效果。

（4）制定應(yīng)急處置預(yù)案并進(jìn)行演練，提升預(yù)案的可操作性。

（5）保證熱水器、保溫棉、膠帶、伴熱帶、電纜等物品配備齊全，濾芯、閥口墊、密封圈等設(shè)備易損件準(zhǔn)備齊全。

5 結(jié)束語(yǔ)

冬季運(yùn)行期間，站內(nèi)管線(xiàn)及設(shè)備發(fā)生冰堵是重要安全隱患，要以預(yù)防為主，在調(diào)壓、節(jié)流、過(guò)濾等設(shè)備發(fā)生冰堵情況時(shí)采取合理的處理措施，對(duì)冬季安全供氣有著重要作用。

[1]于修寶，張彥敏，高軍.天然氣水合物的成因分析及處理措施[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2005,24(4):22～25.

[2]王志方，李波，吳巖.天然氣管道冰堵發(fā)生原因及解堵措施[J].天然氣與石油，2014,32(1):43～46.

[3]趙麗，蔣健.利用SCADA系統(tǒng)趨勢(shì)圖預(yù)判冰堵以及解堵措施探討[J].天然氣勘探與開(kāi)發(fā)，2007,30(1):67～71.

[4]吳錫合，張德慶，張爭(zhēng)偉.天然氣長(zhǎng)輸管道冰堵的防治與應(yīng)急處理[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2012,31(4):292～293.