清管通球過程中氣量損失分析及對(duì)策

摘 要：天然氣管輸企業(yè)擔(dān)負(fù)著長(zhǎng)距離安全平穩(wěn)輸氣的任務(wù)。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于管輸設(shè)施、環(huán)境、人員等多種因素，給外輸管線的管理工作帶來(lái)非常大的困難，使天然氣在輸送過程中造成損失。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)天然氣管輸過程中最廣泛使用的清管通球的方法及在通球過程中造成的天然氣損失的原因進(jìn)行了分析，并根據(jù)分析結(jié)果探討了加強(qiáng)規(guī)范清管通球操作有效減少天然氣損失的方法及建議。

關(guān)鍵詞：輸氣；通球；損失；清管

管道清管是輸氣管線生產(chǎn)的一項(xiàng)重要工作，輸氣管線在建造中因長(zhǎng)距離、長(zhǎng)時(shí)間在野外施工，管內(nèi)往往進(jìn)入了污水、淤泥、石塊和施工工具等，需要進(jìn)行管道清管。另外，油田所產(chǎn)天然氣大部分為石油伴生氣，由于條件的限制，很難做到將天然氣中的游離水完全脫除，所以天然氣在輸送過程中往往是以氣液兩相存在，氣液兩相輸送時(shí)的突出問題是管路中積液和內(nèi)腐蝕，液體積聚在管路低洼處，引起管路壓降上升，輸送效率降低。定期的通球清管可以清除腐蝕性雜質(zhì)是提高管路輸送效率、延長(zhǎng)管道的使用壽命。

1 天然氣管線清管通球工藝

根據(jù)采油廠天然氣管道的清管通球的工藝流程以及標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程（Q/SCC163-2004），清管器在輸氣管內(nèi)形成一閉活塞，它在天然氣壓差的推動(dòng)下沿管壁運(yùn)行，以清除和推送管內(nèi)污物，這個(gè)過程叫做“通球清管”。

清管任務(wù)由清管器收發(fā)裝置來(lái)完成，通常清管裝置多附設(shè)在輸氣站或增壓站上，以便管理。清管器收發(fā)裝置包括收發(fā)筒、工藝管線、閥門、裝卸工具和清管器通過指示器等。輸氣干線目前使用的清管器主要有橡膠清管球和皮碗清管器。

1.1 橡膠清管球

橡膠清管球是一個(gè)外徑比管子內(nèi)徑大2%的空心球體，用氯丁橡膠制成。使用時(shí)向球內(nèi)灌水，以排盡空氣。清管球灌水加壓脹大之后，其過盈量（球的外徑比管子內(nèi)徑偏大的百分值）為4%～8%。

1.2 皮碗清管器

皮碗清管器的結(jié)構(gòu)由橡膠皮碗、壓板法蘭、導(dǎo)向器和發(fā)信號(hào)護(hù)罩等組成。皮碗清管器利用皮碗裙邊對(duì)管道的4%左右的過盈量與管壁緊貼而達(dá)到密封，清管器由其前后的天然氣壓差推動(dòng)前進(jìn)。四節(jié)皮碗形成四道密封環(huán)，每節(jié)皮碗由壓板法蘭支撐并固定在骨架上，增加了推送污物的抗壓能力。裙邊損壞后可以自動(dòng)補(bǔ)償，皮碗損壞時(shí)，可以拆下來(lái)更換。我國(guó)輸氣干線上使用的皮碗清管器長(zhǎng)度一般為管徑的1.25～1.35倍。皮碗數(shù)量3～4個(gè)，皮碗是用耐油耐磨氯丁橡膠制成的，也有使用聚氨酯材料制成的。實(shí)踐證明，皮碗清管器密封性能好，它不僅能推出管內(nèi)積液且推出管內(nèi)固體雜質(zhì)的效果比清管球好。

2 清管通球?qū)饬繐p失分析

2.1 通球時(shí)間對(duì)氣量損失的影響分析

影響通球時(shí)間的主要有以下幾方面因素：

（1）設(shè)備因素

①輸氣管線的內(nèi)壁腐蝕嚴(yán)重不光滑，清管器通過時(shí)受到的阻力大運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)。

②深穿管線兩端高中間低，清管器運(yùn)行需要爬坡受到的阻力大運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)。

③管線內(nèi)雜質(zhì)游離水多，清管器受到的阻力大運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)。

④收發(fā)球筒設(shè)計(jì)上有缺陷，保養(yǎng)不到位造成操作不靈活，延長(zhǎng)通球時(shí)間。

⑤清管器密封不嚴(yán)，不能形成“閉活塞”，造成清管器運(yùn)行慢通球時(shí)間長(zhǎng)。

（2）人為因素

①清管通球操作人員實(shí)際經(jīng)驗(yàn)缺乏不能對(duì)通球過程中出現(xiàn)的突發(fā)情況做出正確判斷，對(duì)清管器在管線中的運(yùn)行情況判斷出現(xiàn)失誤，操作不當(dāng)從而延長(zhǎng)通球時(shí)間。

②操作人員沒有合理的利用工藝流程的切換造成清管器的運(yùn)行受阻延長(zhǎng)通球時(shí)間。

③操作人員對(duì)清管設(shè)備的操作規(guī)程不熟練造成誤操作，延長(zhǎng)通球時(shí)間

④清管通球收、發(fā)操作人員之間沒有及時(shí)的聯(lián)絡(luò)溝通造成通球過程時(shí)間長(zhǎng)

2.2 通球頻率對(duì)氣量損失的影響分析

通球清管過程中各集輸站外輸天然氣將隨著污水污物的排放進(jìn)入大氣，造成氣量損失，通球的越頻繁造成的天然氣損失越大。這就產(chǎn)生了如何減少氣量損失提高輸氣效率與通球清管頻率之間的矛盾。在天然氣的輸送過程中，由于溫度的變化，容易使天然氣中的水蒸氣變成游離水沉積在輸氣管線中造成管線堵塞，從而降低輸氣效率，影響到天然氣的產(chǎn)量。特別是在氣溫低的季節(jié)，以及深穿地下十幾米的管線對(duì)氣量的影響就更加明顯。

3 清管通球?qū)饬繐p失的對(duì)策

3.1 合理確定通球清管周期

通球清管周期可根據(jù)輸氣管線中游離水的量來(lái)合理確定，判斷游離水量的依據(jù)是：輸差、波動(dòng)帶寬及分離器的來(lái)液量。

3.1.1 計(jì)算輸差

管線積液是造成輸差過大的常見原因，資料員每天都要對(duì)各外輸管線首末端的壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算出輸差，確定輸差在計(jì)劃的5%之內(nèi)，超出這個(gè)范圍就要根據(jù)實(shí)際情況逐一排除各種因素，如數(shù)據(jù)采集誤差、輸氣管線泄露、產(chǎn)氣量降低、管線內(nèi)積液等造成的輸差過大。

3.1.2 計(jì)量卡片的波動(dòng)“帶寬”

目前，有的采油廠天然氣生產(chǎn)中一般都使用CW型雙波紋管差壓流量計(jì)來(lái)對(duì)天然氣進(jìn)行計(jì)量。它是利用被測(cè)流體的流量由節(jié)流裝置轉(zhuǎn)換為差壓訊號(hào)，再通過訊號(hào)管路傳至差壓顯示儀表，進(jìn)行流量測(cè)算。如圖所示運(yùn)用計(jì)算公式對(duì)卡片所顯示的格子數(shù)進(jìn)行計(jì)算得出氣量。

其中圖（a）顯示的紅色區(qū)域的寬度就是“帶寬”，“帶寬”越寬說明天然氣中所含的水分越多，管線中的游離水就越多，這就勢(shì)必會(huì)對(duì)天然氣的輸送以及計(jì)量造成嚴(yán)重影響。圖（b）雖然“帶寬”窄但是格數(shù)的上下起伏較大，說明天然氣在輸送過程中受到阻力造成壓力波動(dòng)，天然氣管線在敷設(shè)過程中由于地理環(huán)境的原因，造成管線上下起伏，特別是深穿管線，兩端高中間低，高低起伏更大，那么天然氣中的游離水就會(huì)積聚在管線低洼處，從而減小了管徑，增大了天然氣輸送過程中摩阻損失。

3.1.3 根據(jù)輸氣站內(nèi)分離器的來(lái)液量判斷

當(dāng)各集輸站的天然氣輸至中心配氣站，都要經(jīng)過分離器進(jìn)行再次的氣液分離，然后匯集起來(lái)計(jì)量外輸。那么可以通過分離器中來(lái)液情況判斷輸氣管線中含液量。也是進(jìn)行清管通球操作的主要依據(jù)。以下是通球清管作業(yè)前后雙波紋差壓流量計(jì)格數(shù)變化對(duì)比分析。

由上表可以看出通球清管后氣量的提高是非常顯著的。氣量的提高程度取決于諸多因素，季節(jié)的影響是冬季高于夏季；氣質(zhì)的影響是含水多的高于含水少的；輸氣管線敷設(shè)的形式是深穿管線高于深埋管線；管線的長(zhǎng)度是距離長(zhǎng)的高于距離短的等等。這種格數(shù)升高的趨勢(shì)通過觀察能夠維持一星期左右（各站大致相同），格子數(shù)又回落到通球清管前，由此可以確定通球清管的周期應(yīng)為兩周左右，那么每條外輸管線每月應(yīng)至少通球兩次。

3.2 減少通球清管時(shí)間

根據(jù)現(xiàn)有通球清管工藝流程要求，提高清管通球操作人員的技術(shù)水平，對(duì)于通球過程中出現(xiàn)的各種情況的判斷能力的高低，將直接影響到通球清管工作的順利進(jìn)行。所以要加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)，熟練操作步驟，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)于清管通球的設(shè)備、閥門以及各附件，要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求定期維護(hù)保養(yǎng)，保證其在通球過程中操作靈活好用。對(duì)每次通球過程中出現(xiàn)的問題認(rèn)真總結(jié)，積累經(jīng)驗(yàn)，努力提高應(yīng)對(duì)各種問題的能力，保證每次通球清管工作以最短的時(shí)間完成，減少天然氣的損失。

對(duì)于每次的清管通球過程進(jìn)行詳細(xì)的記錄，對(duì)產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)要認(rèn)真分析，并建立管線通球檔案，對(duì)于通球前后氣量的波動(dòng)以及達(dá)到的效果，對(duì)比分析總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，真正達(dá)到清管通球的目的。

4 結(jié)論

確定合適的通球清管周期以及減少通球清管的時(shí)間，能有效減少天然氣的損失，對(duì)于天然氣管線的正常運(yùn)行，以及提高輸氣效率，具有舉足輕重的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 馮叔初等. 油氣集輸與礦場(chǎng)加工[M]，中國(guó)石油大學(xué)出版社，2006.5.

作者簡(jiǎn)介

趙興仁：1966年生，大學(xué)本科，工程師。主要從事石油工業(yè)產(chǎn)品和相關(guān)模型的開發(fā)研制、工裝設(shè)計(jì)、培訓(xùn)、質(zhì)檢工作。endprint