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    探究天然氣管道通球掃線和氮氣置換策略

    2018-12-21 19:22:42
    商品與質(zhì)量 2018年40期
    關(guān)鍵詞:管器管道工程氮氣

    中國石油管道局工程有限公司第四分公司 河北廊坊 065000

    氮氣置換、管道干燥、管道清理是天然氣管道工程項目的重要施工作業(yè)內(nèi)容,是消除易爆易燃安全風險隱患,提升天然氣管道抗腐蝕效果的施工策略與手段。下面我們將結(jié)合某處天然氣管道工程項目的情況,分析通球掃描施工作業(yè)的注意事項,總結(jié)清管器等設備的使用方法,論述施工作業(yè)中管道注氧、回收積液、排除異常情況的策略與要點,以此為天然氣管道工程的施工管理與技術(shù)管理提供建議。

    1 天然氣管道工程項目氮氣置換、通球掃線的風險和難點

    一是,NP2—3LP外輸天然氣中含硫化氫氣體(檢測報告顯示含量為66mg/m3),天然氣外排過程中容易引起人員中毒,特別是沿線2個閥室內(nèi)的監(jiān)測過程,由于檢測位置處于低洼(高差約3米)和受限的密閉空間內(nèi),極易造成有毒氣體聚集超標,引起中毒乃至傷亡的風險極大。

    二是,管道內(nèi)天然氣和輕質(zhì)油殘液具有易燃易爆性質(zhì),且處在較長、密封環(huán)境中,通球過程中速度掌握不好易使鐵屑、碎石等管道內(nèi)雜物在清管球推動下與管道摩擦產(chǎn)生火花,從而造成閃爆。這是該項工程施工過程中應引起高度重視的問題,也是需要控制的關(guān)鍵難點。

    三是,經(jīng)前期現(xiàn)場勘查,該條管道安裝了清管閥,但由于管道內(nèi)積液較多,且末端清管閥處無排污管道和排液計量系統(tǒng),不能滿足接收清管器要求,如何改造現(xiàn)有流程使其能安全接收清管器以及建立滿足通球、排液的回收和現(xiàn)場計量系統(tǒng)是研究的重點內(nèi)容之一。

    四是,該管道有二十一處彎頭,沿線定向鉆穿越道路和河流共計四處,高差偏高(最大標高差15m),且輸送氣體為濕氣,管道內(nèi)輕質(zhì)油等積液較多,清管器前進阻力較大;因管道變形、清管段焊口內(nèi)側(cè)太粗糙、輸氣管道球閥未打開完全,可造成管內(nèi)卡球、堵球,所以必須選擇耐磨、密封性好,易通過彎頭、閥門等障礙物的清管器;同時通球順序、卡球時的應急預案、應急物資和人員、設備等需提前確定并準備完善[1]。

    最后,由于管道較長,沿線測試點較少,為了保證通球后天然氣再次投產(chǎn)安全,通球后需要再次進行氮氣置換,因此如何在較短的時間內(nèi)檢測并充夠合格的氮氣,如何快速、準確地測量出氮氣的濃度,并判斷合格與否是縮短施工時間的關(guān)鍵之一。

    2 天然氣管道工程項目氮氣置換、通球掃線的要點與策略

    一是,針對天然氣內(nèi)含有硫化氫氣體,為避免造成人員傷亡,施工前編制《硫化氫中毒應急預案》,對施工相關(guān)人員進行專項集中培訓和考核,并在管道的始末端和閥室等危險位置進行了現(xiàn)場應急演練;每一個施工現(xiàn)場均需配備正壓式呼吸器、可燃氣體檢測儀、急救藥品等應急物資。

    二是,為防止管道內(nèi)碎石與管道打出火花,遇輕質(zhì)油后發(fā)生著火、爆炸。首先進行氮氣置換,氮氣體積分數(shù)要求在99.9%以上,氮氣注入量約1746m3(按照管道長23km,管徑D325mm乘以7mm的容積計算,實際用量為理論用量的1.5-2倍),從而保持清管器在惰性氣體環(huán)境下運行;其次是防止塞球或運行過程中進入空氣。另外控制通球速度和末端排液速度,清管球的運行速度宜控制在3-5m/s。

    三是,針對原有末端清管閥不能滿足接收清管器的問題,對收球端清管閥進行改造。為解決通球過程中積液排放無法計量問題,同時為防止管道內(nèi)油氣外排污染環(huán)境,根據(jù)日常天然氣生產(chǎn)數(shù)據(jù),增加排液資源回收和氮氣放空裝置,施工時增加一套油氣分離回收流程,并安裝了應急的臨時火炬放空。施工時由井下作業(yè)公司按照作業(yè)區(qū)指定地點吊運分離器至現(xiàn)場安裝并做好生產(chǎn)分離器接地保護,在收球筒外輸管道安裝一個鋼法蘭閘閥,以便控制油氣進分離器的壓力。

    四是,清管器的分類及特性。根據(jù)常用清管器性能對比和現(xiàn)場實際情況,綜合考慮安全、效益因素,確定采用直板皮碗組合式清管器進行清管作業(yè),清管器上安裝有1個支撐皮碗、3個密封皮碗及骨架。

    五是,管道施工方案中應考慮到現(xiàn)實情況、經(jīng)濟條件、設備搬運與保管、施工技術(shù)等因素,避免施工過程中對氮點位置、氮點數(shù)量臨時變更。該天然氣管道工程項目中選擇了不設置隔離器的管道清理、氣推氣氮氣置換施工方式。施工作業(yè)時,要對天然氣濃度、氮氣濃度隨時檢測,避免氣體濃度超過10%的爆炸限度,確保氮氣置換施工的安全性。以檢測氧氣體積分數(shù)不大于2%、不存在可燃氣體警報為前提,確保檢測數(shù)值在合格、標準范圍內(nèi)。

    六是,確定氮氣注入的總量和參數(shù)。施工方案中應當體現(xiàn)注入氮氣的總量、參數(shù),防范發(fā)生注入氮氣氣體不足或者注入氣體過多浪費等問題,每噸單位的液態(tài)氮氣轉(zhuǎn)化成700立方米、101.325kPa標準單位的大氣壓(5℃條件下)。在計算注入氮氣總量的時候,應結(jié)合天然氣管道的具體容積數(shù)值,確保實際注入量是理論氮氣用量的1.5倍至2倍。

    施工管理者還應考慮到氮氣由液態(tài)向氣態(tài)轉(zhuǎn)化的過程中,會大量吸收周圍環(huán)境中的熱量,應避免天然氣管道的氣溫數(shù)值過低,建議使用鍋爐加熱的設備裝置,保證管道內(nèi)部的溫度數(shù)值介于5℃至15℃左右,防范天然氣管道凍裂損傷[2]。

    最后,施工管理者還應合理確定氮氣注入過程中天然氣管道中的壓力數(shù)值,避免壓力數(shù)值超過規(guī)范標準,導致管道內(nèi)空氣和氮氣混合到達場站和閥室的時間發(fā)生錯誤。

    綜上所述,在天然氣管道的施工管理工作中,作為施工管理者應詳細掌握氮氣置換、通球掃線的相關(guān)理論與技術(shù)方法,注重從天然氣管道工程項目的施工管理中總結(jié)經(jīng)驗、發(fā)現(xiàn)問題,提出解決應對的策略方法,確保施工作業(yè)的安全與施工質(zhì)量。

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