天然氣管道冰堵發(fā)生原因及解堵措施

王亮

(中國石油長慶油田分公司第三采氣廠， 陜西 西安 710201)

天然氣管道冰堵發(fā)生原因及解堵措施

王亮

(中國石油長慶油田分公司第三采氣廠， 陜西 西安 710201)

天然氣管道冰堵是指由于某些氣候或環(huán)境等原因造成天然氣運(yùn)輸管道發(fā)生冰堵堵塞管道導(dǎo)致天然氣運(yùn)輸出現(xiàn)故障。由于天然氣運(yùn)輸路程遠(yuǎn)，路徑天氣氣候、地勢等環(huán)境復(fù)雜，所以冰堵這一類非人為事故常有發(fā)生。本文將通過深入分析冰堵發(fā)生的原因，冰堵的主要類型，找出相應(yīng)的管道結(jié)堵措施，以此為天然氣管道的建設(shè)和冰堵解決辦法提高參考。

天然氣管道；冰堵；發(fā)生原因；解堵措施

能源問題一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，為了讓能源得到有效利用，更好的促進(jìn)西部大開發(fā)戰(zhàn)略，我國于很早就啟動(dòng)了西氣東輸?shù)膽?zhàn)略構(gòu)思并加以實(shí)施。不僅僅是西氣東輸工程，大多數(shù)天然氣管道都是長距離輸送，導(dǎo)致了運(yùn)輸過程很難避免出現(xiàn)冰堵的情況。對于天然氣長輸管道和天然氣分輸站，冰堵一直都是一個(gè)運(yùn)行管理部門面臨的主要問題之一。一般來說冰堵產(chǎn)生的原因有二：一是由于在長距離輸送管道正式投入使用前都需要對其進(jìn)行注水試壓，完后需要進(jìn)行掃線和清理管道，然而這一過程工作量巨大，很難保證將管道內(nèi)的存水清理干凈，這樣就會(huì)導(dǎo)致管道內(nèi)存有少量不會(huì)構(gòu)成較大影響的積水，然而由于管道長，地勢起伏的原因，積水在低谷處聚集，在溫度低于冰點(diǎn)時(shí)結(jié)冰導(dǎo)致冰堵的發(fā)生；二是由于焦耳湯姆遜效應(yīng)，在天然氣途徑分壓場的調(diào)壓撬、過濾分離器時(shí)，溫度急劇降低，當(dāng)溫度降低到水露點(diǎn)下時(shí)，天然氣組分中的水分子析出，又由于處于高壓條件下，就會(huì)與天然氣一起形成天然氣水合物，以此堵塞各個(gè)管道器件，由于調(diào)壓撬的工作特性，此類冰堵時(shí)有發(fā)生且較難避免。這一現(xiàn)象在西氣東輸二線尤其明顯，因其氣源來自中亞，天然氣中的水和硫含量都較高，故在降壓分輸過程中極易產(chǎn)生冰堵。

1 天然氣管道冰堵發(fā)生原因分析

1.1 冰堵成因

冰堵產(chǎn)生的根本原因還是由于管道內(nèi)的水分含量過多。所以絕大多數(shù)的冰堵發(fā)生在溫度較低的北方或者高原地區(qū)或者冬季。水分在天然氣管道正常傳輸時(shí)以液態(tài)水和氣態(tài)水的形式存在。液態(tài)水主要來源于人為操作不當(dāng)。在天然氣制造完成投入使用前，為了保證管道的實(shí)用性、可靠性與安全性需要對天然氣管道進(jìn)行掃線和管道清理，完成這一工序后需要對管道進(jìn)行干燥處理，而由于工程量大等原因，部分液態(tài)水殘留在管道中，長距離運(yùn)輸中的地勢起伏較大，大多液態(tài)水隨著地勢于低洼處聚集，由于處于管道內(nèi)部，液態(tài)水很難揮發(fā)，在氣溫降低到冰點(diǎn)時(shí)凝聚成冰導(dǎo)致冰堵；氣態(tài)水的產(chǎn)生是直接伴隨著天然氣產(chǎn)生的，一般中亞地區(qū)的氣態(tài)水含量較高，在氣態(tài)水的含量較高時(shí)，在高壓低溫的條件下很容易形成天然氣水合物，進(jìn)而結(jié)冰形成冰堵，此時(shí)的“冰”不再是水的固態(tài)，而是一種由水和甲烷、乙烷等小分子氣體在一定條件下形成的固態(tài)結(jié)晶，俗稱“可燃冰”，由于其不穩(wěn)定性和可燃性，所以這種冰堵的排查也較危險(xiǎn)。液態(tài)水導(dǎo)致冰堵大多發(fā)生在投入使用的初期，由于液態(tài)水未處理完畢，而形成與管道轉(zhuǎn)角或者低洼處；氣態(tài)水多發(fā)生在傳輸中轉(zhuǎn)站，在低溫高壓條件下形成液態(tài)水而造成冰堵。

1.2 冰堵類型

冰堵發(fā)生的主要地方在干線管道和站場，而主要的冰堵類型有以下四種。

第一，投產(chǎn)干燥不徹底引起的冰堵；由于投產(chǎn)前的一系列監(jiān)測后未對水進(jìn)行徹底的干燥，由于管道內(nèi)難揮發(fā)，地勢起伏易聚集的特點(diǎn)，液態(tài)水積少成多，最后導(dǎo)致冰堵。第二，站場節(jié)流引起的冰堵；在站場節(jié)流中，由于焦耳湯姆遜效應(yīng)，天然氣的溫度急劇降低，其中的氣態(tài)水凝成水滴摻雜在天然氣中然后于高壓中固化導(dǎo)致冰堵。第三，干線管道清管作業(yè)引起的冰堵；由于干線的清管作業(yè)殘留下來的液態(tài)水，和第一種情況冰堵產(chǎn)生結(jié)原因大致相同。第四，輸送露點(diǎn)較高氣源引起的冰堵；由于天然氣中含有的水分較高，路徑低溫地區(qū)氣態(tài)水液化，然后導(dǎo)致冰堵。

2 天然氣管道冰堵后解堵措施

(1)管道干燥方法 天然氣運(yùn)輸設(shè)施屬于國家重要基礎(chǔ)設(shè)施，關(guān)系到絕大多數(shù)人對能源的需求，所以運(yùn)輸管道的冰堵問題亟待解決。

關(guān)于液態(tài)水的積水問題，可在施工安裝過程中在管道的彎道，交界口和低洼處通過施加干燥劑對管道進(jìn)行干燥。需要達(dá)到的效果必須要與水能以任意比例互溶，在所形成的溶液中水的蒸汽壓大大降低，從而達(dá)到干燥管道的目的。這類干燥方法可選擇甲醇、乙二醇或三甘醇等作為干燥劑。除了干燥劑干燥法外還有干空氣干燥法，這種方法主要是通過通入干燥的空氣對密封的管道進(jìn)行干燥。

(2)冰堵防治措施 為了最大程度的降低冰堵的概率，提出了一下幾點(diǎn)防治措施。①嚴(yán)格控制進(jìn)入天然氣管道的氣體的含水量必須達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，為達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的需要進(jìn)行干燥后才能進(jìn)入。②對站場的工作設(shè)備進(jìn)行日常排污，及時(shí)排除站場管道內(nèi)的積液和設(shè)備上的雜質(zhì)，最大限度降低“可燃冰”的形成。③加入化學(xué)制劑抑制天然氣水合物的形成。

3 結(jié)語

通過對天然氣管道冰堵發(fā)生原因的分析，提出了天然氣管道的干燥方法和冰堵防治措施，以更好的防治冰堵的發(fā)生。

[1]代曉東,蔡榮海,楊合平,等.忠武管道天然氣水合物的形成與抑制[J].油氣儲(chǔ)運(yùn),2012,31(2):158-159.

[2]李玉星，姚光鎮(zhèn).輸氣管道設(shè)計(jì)與管理[M].東營：中國石油大學(xué)出版社，2009：63-65.