不停氣帶壓封堵技術在長輸天然氣管道上的應用研究

張 星

中石油塔里木油田公司塔西南勘探開發(fā)公司南疆利民油氣運行中心

1 引言

結(jié)合天然氣輸送現(xiàn)狀能夠得知，通過采用管道輸送方式，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)輸送目標，若采取傳統(tǒng)的天然氣管道搶修施工技術，施工工期比較長，而且會浪費較多的天然氣與氮氣，給居民日常生活帶來較多不便。通過運用不停氣帶壓封堵工藝，能夠顯著減少天然氣管道中的安全隱患，滿足居民的正常用氣需求，具有良好的社會效益與經(jīng)濟效益。為了確保此項工藝得到更好運用，本文深入探討長輸天然氣管道中不停氣帶壓封堵工藝的具體運用，內(nèi)容如下。

2 研究背景

因為長輸天然氣管道涉及的范圍比較廣，管道運行環(huán)境較為復雜，伴隨國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，公路項目的建設規(guī)模不斷擴大，使得天然氣管道周圍分布大量的鐵路與公路，增加管道運行安全隱患，管材特別容易發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，影響長輸天然氣管道的正常運行。若采取以往的維修方法，維修人員需要采取停氣檢修方法進行維修，會影響天然氣管道的正常運行。

為了確保長輸天然氣管道能夠安全、穩(wěn)定的運行，運用不停氣帶壓封堵工藝特別重要，為廣大用戶提供更多便利，確保天然氣能夠安全輸送。同時，通過運用此項技術，天然氣管道導流周圍的旁路管線與閥門能夠?qū)崿F(xiàn)重復利用，顯著縮短工程的施工工期，減少周圍環(huán)境污染。

3 不停氣帶壓封堵技術特點

3.1 避免出現(xiàn)清管球卡球現(xiàn)象

對于施工人員而言，在長輸天然氣管道維修期間，需要開孔施工，切下短管之后，將其和封堵的堵盤有效焊接，增加封堵聯(lián)箱的長度，封堵完畢后，需要將連體放置到原來位置，確保之前切下的短管能夠快速、準確的復位，防止出現(xiàn)清管球卡球現(xiàn)象[1]。

3.2 提升膨脹筒就位的準確性

膨脹筒式封堵方式，主要是利用膨脹筒上部封堵膠皮和管線端口密切接觸，從而達到封堵的目標，在封堵環(huán)節(jié)，施工人員要加強膨脹筒密封面保護力度，但是，在實際操作環(huán)節(jié)，若出現(xiàn)操作不規(guī)范現(xiàn)象，會影響膨脹筒就位的準確性[2]。受到氣流壓差影響，膨脹筒就位時會和管壁出現(xiàn)摩擦，使得密封的膠皮出現(xiàn)破損，影響封堵效果。因此，在長輸天然氣管道施工期間，施工人員可采取以下措施提升膨脹筒就位的準確性。

第一，在封堵長輸天然氣干線管道的過程當中，通過運用氣體可壓縮性原理，在膨脹筒就位之前，將管道干線閥門關閉，關閉時間在5min~10min 之間，減小氣流壓差所帶來的不利影響，提升膨脹筒就位的精確性。同時，如果動火點周圍無閥門控制，施工人員需要提前安裝截斷閥F4,在封堵的過程當中，需要先進行下游封堵，下游封堵完畢后，可以進行上游封堵。在封堵下游的過程中，氣流會產(chǎn)生一定壓差，使得膨脹筒的后部和管壁出現(xiàn)較大摩擦，對膨脹筒正面的膠皮起到一定保護效果。在封堵上游管道時，施工人員可以臨時將F4 閥門周圍的旁通閥管壁，減小氣流壓差帶來的不利影響，并進行有效封堵[3]。第二，在封堵站內(nèi)管線或者進站、出站管線時，嚴禁出現(xiàn)氣流截斷現(xiàn)象，在此條件下，封堵的成功率比較低，故施工人員需要明確封堵順序，先進行下游管道的封堵，然后進行上游管道封堵，防止封堵過程中膠皮出現(xiàn)破損現(xiàn)象。

3.3 保持壓力平衡

任何帶壓施工，在實際施工之前，均需要進行壓力平衡試驗，例如，施工人員可以在指定位置安裝膨脹筒，待壓力穩(wěn)定后，將膨脹筒拆除，或者安裝開孔短管與夾板閥開關，也能夠起到一定的壓力平衡作用。在實際安裝的過程中，施工人員還要注意以下幾個問題：第一，通過安裝夾板閥，利用夾板閥的平衡孔，確保壓力平衡[4]。第二，如果兩個封堵器間的管線長度比較大，利用引壓閥，對壓力進行平衡處理，提高操作的便捷性，縮短施工時間。

3.4 開孔引期泄壓動火施工

如果長輸天然氣管道內(nèi)部壓力過高，為了更好地提升帶壓封堵效果，施工人員需要檢查泄漏量，若泄漏量比較小，可以在動火點和封堵器之間安裝引氣泄壓閥門，該閥門在開啟的過程中，不能出現(xiàn)哨聲，而且火苗高度不能超出300mm，采用機械切管道，將天然氣管道截斷之后，設置黃油滑石粉隔離墻，起到一定的封堵隔絕作用，而后開展動火施工。

4 具體運用

4.1 合理選擇機械設備

當前時期，長輸天然氣管道不停輸帶壓封堵器分為兩種，分別是膨脹筒帶壓封堵設備與皮碗式帶壓封堵設備，這兩種類型的封堵器具有一定局限性，若管道內(nèi)部的壓力過高，會影響封堵效果。因此，在長輸天然氣管道施工期間，為了進一步降低管道內(nèi)部壓力，確保壓力平衡后方可進行后續(xù)施工，能夠顯著提升管道施工質(zhì)量[5]。此外，在具體施工之前，為了避免無縫管道出現(xiàn)變形現(xiàn)象，通過采用皮碗式封堵設備，可以取得良好的封堵效果。但是，施工人員在具體施工操作環(huán)節(jié)，若僅憑肉眼，是無法觀察到管線是否發(fā)生變形的，管道內(nèi)徑無法準確判斷，故施工人員結(jié)合長輸天然氣管道運行現(xiàn)狀，合理選擇封堵設備。

4.2 科學確定開孔位置

第一，施工人員需要在直管段位置選擇開孔點，盡可能地避開焊縫，若無法完全避免，需要對開孔刀切削部位進行適度的打磨，同時，開孔刀中線鉆嚴禁落在焊縫的上部。第二，盡可能避開腐蝕現(xiàn)象較為嚴重的部位進行管道厚度測量，在開孔部位，施工人員需要準確測量出管道的圓度，一般來講，管道圓度誤差不宜超過管道外徑的百分之一。如果采用手工電焊弧實施焊接，施工人員還要結(jié)合天然氣管道的材質(zhì)，包括三通材質(zhì)，科學選取焊接材料，選用評定合格的焊接技術，確保焊縫質(zhì)量符合規(guī)定要求。第三，合理安裝夾板閥。在安裝夾板閥時，施工人員需要做好開孔機的安裝工作，并進行準確測壓，所測得的壓力和管道內(nèi)部壓力相同。做好上述工作后，進行開孔施工，通過在開孔設備密封腔的內(nèi)部注入適量氮氣，可以有效降低氧氣含量，通常來講，氧氣含量不宜高于2%?？茖W確定管道開孔位置，開孔部位保持平衡，合理安裝壓力表與球閥，保證夾板閥與平衡管保持穩(wěn)定連接狀態(tài)，確保閥板上部與下部的壓力平衡[96]。

4.3 旁通管道施工

在旁通管道施工期間，施工人員要科學確定旁通管徑，在具體工作中，需要結(jié)合下游用氣量，合理確定出旁通管徑。同時，管道壁厚與材質(zhì)，主要由管道輸送壓力來決定，施工人員需要結(jié)合相關規(guī)定要求，提前做好試壓工作，將排污閥安裝在低點位置，然后安裝壓力表，并對旁通管道進行固定，注入適量的氮氣之后，方可進行正式的運行。

4.4 封堵頭施工

結(jié)合封堵器安裝與拆除特點可以得知，其安裝與拆除要保持豎直狀態(tài)，在封堵施工期間，長輸天然氣管道內(nèi)部的氣體流量速度不宜超過5m/s，在安裝下封堵頭時，需要提前安裝好下游封堵頭，下游封堵頭安裝完畢后，方可進行下游封堵頭的安裝[7]。在封堵的過程當中，封堵頭需要緊緊圍繞封堵器主軸，施工人員還要認真觀察鞍形板是否出現(xiàn)變形，皮碗擠壓度要結(jié)合管壁結(jié)垢程度與腐蝕度準確判定。封堵頭施工結(jié)束后，施工人員還要做好驗證工作，將放空閥緩慢打開，確保閥門內(nèi)部的氣體全部排出，同時，緩慢下降封堵段管道的壓力，待管道壓力下降到0.5MPa之后，觀察30min,檢查封堵是否嚴密，然后開展后續(xù)工作。

4.5 管道內(nèi)部氮氣的置換

針對全新的長輸天然氣管道，施工人員需要置換氮氣，在管道上游平衡閥處，灌入適量的氮氣，然后將下游平衡閥徹底放空，確保管道內(nèi)部氣體得到有效置換，同時，施工人員還要進行嚴格檢測，若檢測結(jié)果顯示管道內(nèi)部的含氧量小于2%，需要暫停氮氣的灌入。長輸天然氣管道內(nèi)部氮氣置換完畢后，施工人員需要將上游的平衡管有效連接，并打開上游平衡閥，讓天然氣能夠緩慢地進入到新管道內(nèi)部，天然氣流速不宜超過5m/s，在此過程中，若檢測天然氣的含量超過90%，則表示合格[8]。

4.6 封堵的解除與旁通管線拆除

對于施工人員而言，將封堵平衡管有效連接，保持各個平衡閥處于開啟狀態(tài)，確保管道內(nèi)部壓力平衡。在封堵頭兩端位置，要保證壓力平衡，然后才能夠?qū)⒎舛骂^拆除。在拆除旁通管線的過程當中，施工人員需要將夾板閥和平衡閥全部關閉，并將封堵器拆除。同時，在拆除封堵器之前，施工人員要將主管道和周圍的旁通管道閥門關閉，并將旁通管道內(nèi)部的介質(zhì)全部放空，介質(zhì)放空完畢后，可以將旁通管道拆除[9]。

4.7 防腐施工

施工人員需要二次安裝開孔機，并對其下部進行密封處理，在實際安裝之前，要調(diào)整頂桿的長度，檢查頂桿方向是否合理，確保鞍形管與管道方向一致。封堵施工完畢后，將開孔機的主軸放置到原位。同時，之前切好的鞍形板需要進行徹底清理，清理完畢后，將其塞回到管道內(nèi)部。上述施工完畢后，針對三通與閥門、管道，均需要進行防腐，如果是異型的三通，在防腐過程中，可采用黏結(jié)力比較強、抗陰極效果較好的彈體防腐膏。

4.8 注意事項

第一，在安裝封堵器時，施工人員需要準確測量出管道厚度，在焊接三通的過程中，要加強監(jiān)測，避免管線出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。第二，在管線切割的過程當中，要保持速度平穩(wěn)，并采取氮氣保護措施，防止發(fā)生火災。第三，長輸天然氣管道中的三通焊接完畢后，施工人員需要在規(guī)定的時間內(nèi)開展水壓試驗，水壓試驗達標后，方可切割管線，防止發(fā)生天然氣泄漏現(xiàn)象。第四，在三通口法蘭上部，通過安裝特制的平板閘閥，能夠顯著提升管道密封性能。同時，合理安裝封堵器，能夠減小外力對管道封堵效果產(chǎn)生的不利影響，因為該封堵屬于剛性封堵，故能夠顯著提升管道封堵效果[10]。

5 結(jié)語

綜上所述，通過對不停氣帶壓封堵工藝在長輸天然氣管道施工中的具體運用進行合理分析，例如合理選擇機械設備、科學確定開孔位置、明確旁通管道施工要點、旁通管道施工要點、管道內(nèi)部氮氣的置換、封堵的解除與旁通管線拆除、防腐施工等，可以確保長輸天然氣管道安全運行。