非金屬管道在煤層氣輸送中的應(yīng)用分析

黃雪馳，馬貴陽

（遼寧石油化工大學(xué) 石油天然氣工程學(xué)院， 遼寧 撫順 113001）

非金屬管道在煤層氣輸送中的應(yīng)用分析

黃雪馳，馬貴陽

（遼寧石油化工大學(xué) 石油天然氣工程學(xué)院， 遼寧 撫順 113001）

我國煤層氣資源開發(fā)進(jìn)入了高速發(fā)展的階段，煤層氣田集輸管網(wǎng)管材亟需創(chuàng)新和優(yōu)化。金屬管道缺陷日益明顯，而非金屬管道以其良好的耐腐蝕性、低摩阻、性價(jià)比高近幾年在氣田中得到了一定規(guī)模的應(yīng)用，通過對(duì)鋼管、聚乙烯管、柔性復(fù)合管、鋼骨架塑料復(fù)合管、玻璃鋼管性能、經(jīng)濟(jì)效益的對(duì)比，優(yōu)選適合目前煤層氣田集輸用的管材，并結(jié)合非金屬管材存在的問題，提出相應(yīng)建議，為今后非金屬管材在煤層氣田的廣泛應(yīng)用提供參考。

煤層氣；非金屬管道；柔性復(fù)合管；聚乙烯管

隨著煤層氣氣田科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，管道作為氣田的生命線，其發(fā)展也進(jìn)入了新的階段。在管材應(yīng)用方面，金屬管材施工復(fù)雜緩慢、易被腐蝕、使用壽命短等缺陷愈加明顯，特別是煤層氣氣田多在偏遠(yuǎn)山區(qū)，區(qū)域地形復(fù)雜，金屬管道更容易發(fā)生燃?xì)庑孤┖捅ǎ澜绺鲊﹂_發(fā)更適宜煤層氣氣田的非金屬管材，例如澳大利亞Surat、Bowen盆地煤層氣田采氣管線應(yīng)用高密度聚乙烯管材，國內(nèi)目前最具規(guī)模的山西沁水盆地煤層氣田也對(duì)PE管進(jìn)行的推廣使用并取得了良好效果。

本文對(duì)非金屬管道在煤層氣輸送中應(yīng)用對(duì)比分析，得出適合煤層氣田集輸?shù)墓懿模瑢?duì)非金屬管道的應(yīng)用提出相應(yīng)建議，為今后非金屬管道在煤層氣集輸中的進(jìn)一步應(yīng)用提供參考。

1 非金屬管材介紹

目前非金屬管材中適合煤層氣集輸?shù)姆侵饕ǎ壕垡蚁≒E）管、柔性復(fù)合管、鋼骨架塑料復(fù)合管、玻璃鋼管。

1.1 聚乙烯管

聚乙烯管材分為高密度聚乙烯和低密度聚乙烯，它是一種高性能、高強(qiáng)度的熱塑性樹脂管材，具有較好的剛性、氣密性、柔韌性以及材質(zhì)輕、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于中低壓燃?xì)廨斔秃徒o水管道。

1.2 柔性復(fù)合管

柔性復(fù)合管是一種由高分子改性聚合物制成的具有耐高壓、耐腐蝕、抗結(jié)垢、流體輸送阻力小、絕熱性能優(yōu)秀、柔性好、壽命長、接頭連接少等優(yōu)良性能的石油天然氣工業(yè)用管件，以聚乙烯管作芯管、增強(qiáng)纖維絲或鋼絲繩作增強(qiáng)層、聚乙烯防腐保護(hù)層為外包層共三部分組成。這種由河北恒安泰油管有限公司研發(fā)的具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的石油天然氣工業(yè)用柔性復(fù)合管，可以用來輸送天然氣及煤層氣，具備了國際領(lǐng)先水平[1,2]。

1.3 鋼骨架塑料復(fù)合管

鋼骨架塑料復(fù)合管是以纏繞并焊接成型的鋼網(wǎng)為加強(qiáng)骨架并充入高密度聚乙烯通過特殊工藝成型的復(fù)合管材，連接方式為電熔和法蘭。根據(jù)材質(zhì)和加工工藝的區(qū)別，又分為鋼板、鋼網(wǎng)孔、鋼絲網(wǎng)三種增強(qiáng)塑料復(fù)合管。鋼骨架塑料復(fù)合管保留了金屬管和塑料管兩者的優(yōu)點(diǎn)并進(jìn)行了改進(jìn)，是21世紀(jì)新型綠色環(huán)保管道[3]。

1.4 玻璃鋼管

玻璃鋼管道是用高分子不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂等作基體以玻璃纖維及其制品為增強(qiáng)材料并填充無機(jī)非金屬材料復(fù)合而成的管材，是一種能與鋼鐵硬度比肩的材料，又稱玻璃纖維增強(qiáng)塑料。最早應(yīng)用在城市及排水工程，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于石油化工領(lǐng)域，油氣田常將玻璃鋼管用于輸水、輸油管線。

2 非金屬管材比選

2.1 非金屬管材性能分析

各種金屬及非金屬管材性能對(duì)比如表1。

2.2 非金屬管材經(jīng)濟(jì)效益分析

在管徑較小時(shí)，聚乙烯管的綜合費(fèi)用最低，在管徑較大時(shí)，選用柔性復(fù)合管費(fèi)用最低。綜合考慮，非金屬管道的前期投資高于鋼管等金屬管道，但是由于非金屬管道普遍壽命長、維護(hù)費(fèi)用低，特別是在地形復(fù)雜的山區(qū)，非金屬管道的性價(jià)比更優(yōu)于金屬管道[5]。

表1 金屬及非金屬管材性能對(duì)比表Table 1 Performance comparison of metal and non-metallic pipes

2.3 分析結(jié)果

根據(jù)管材性能和經(jīng)濟(jì)效益兩方面的對(duì)比，聚乙烯管和柔性復(fù)合管兼?zhèn)浣饘俟懿暮头墙饘俟懿牡膬?yōu)點(diǎn)，耐腐蝕性強(qiáng)，隔熱效果好，水力性能好，可操作性強(qiáng)，適應(yīng)性強(qiáng)，施工方便，綠色環(huán)保，壽命長，性價(jià)比高，適合用于集輸管道壓力較低的煤層氣氣田的開發(fā)，建議小于DN 100 mm的采氣管線選用聚乙烯管，大于DN 100 mm的選用柔性復(fù)合管[6]。

3 非金屬管材應(yīng)用評(píng)價(jià)

根據(jù)目前國內(nèi)現(xiàn)場使用情況分析，柔性復(fù)合管在蘇里格氣田得到了大膽的嘗試，使用RFQ-68 × 9型復(fù)合管成功取代了DN 50 mm的無縫鋼管，截止2008年蘇里格氣田共鋪設(shè)柔性復(fù)合管63.8 km，至今運(yùn)行正常[7]。

近幾年，山西沁水煤層氣田規(guī)模化應(yīng)用了聚乙烯管，在樊莊區(qū)塊產(chǎn)能建設(shè)中，對(duì)于DN 50～100 mm的采氣支管選用聚乙烯管，對(duì)于公稱直徑DN 100～150 mm的采氣干管采用柔性復(fù)合管，對(duì)于管線穿越段仍采用20#無縫鋼管，與非金屬管材連接處使用鋼塑過渡接頭連接，取得了良好的效果[8]。

4 結(jié)束語

4.1 非金屬管材的選用應(yīng)考慮其適用性

多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明了非金屬管材的優(yōu)越性，但非金屬管材也有它的局限性。根據(jù)具體的生產(chǎn)、安裝環(huán)境選擇適用的管材，揚(yáng)長避短，保證管材的性能長期有效。

4.2 堅(jiān)持非金屬管道的創(chuàng)新優(yōu)化

非金屬管材目前還存在諸多缺陷，比如抗紫外線能力差、耐高溫能力差、不耐機(jī)械損傷等，隨著對(duì)非金屬管材材質(zhì)的創(chuàng)新優(yōu)化，可以不斷降低這些缺點(diǎn)造成的影響，進(jìn)一步促進(jìn)非金屬管材特別是柔性復(fù)合管的推廣應(yīng)用。

4.3 加強(qiáng)非金屬管道施工和生產(chǎn)維護(hù)管理

非金屬管道的施工應(yīng)充分考慮施工條件，在道路和管線穿越段需做好防護(hù)措施，保障施工質(zhì)量。制定相應(yīng)的維護(hù)制度，各煤層氣田成立專業(yè)的維修搶險(xiǎn)隊(duì)伍，提高搶險(xiǎn)效率，確保非金屬管道安全運(yùn)行。

4.4 完善非金屬管道應(yīng)用技術(shù)規(guī)范

特別是柔性復(fù)合管作為一種新興管材，目前還沒有相應(yīng)制造標(biāo)準(zhǔn)可以參照執(zhí)行，無法有效控制產(chǎn)品質(zhì)量；設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也存在空缺，設(shè)計(jì)質(zhì)量得不到保證；缺乏施工和驗(yàn)收規(guī)范，施工質(zhì)量得不到保證。出臺(tái)相關(guān)非金屬管道應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)迫在眉睫，完善氣田用非金屬管道體系更是重中之重，盡快為非金屬管材在煤層氣田中的應(yīng)用提供保障。

［1］ 羅貞禮．柔性復(fù)合管在油氣田中的開發(fā)應(yīng)用探討[J].新材料產(chǎn)業(yè)，2011，13(6)：55-57．

［2］ 李凱,等．柔性復(fù)合管在油田集輸中的應(yīng)用[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2013，31(4)：18-20．

［3］ 田忠,等．鋼骨架塑料復(fù)合管的性能及應(yīng)用[J].石油化工應(yīng)用，2008,27(5)：1-3．

［4］ 劉洋,等.玻璃鋼管的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望[J].油氣田地面工程，2011，30(4)：98-99．

［5］ 陳遠(yuǎn),等．非金屬管道的應(yīng)用效果[J].油氣田地面工程，2005，24(10)：62．

［6］ 王紅霞，陶勇．非金屬管道在煤層氣氣田工程中的應(yīng)用[J].中國煤層氣，2009，6(2)：35-37．

［7］ 魏艷麗,等．氣田用柔性符合高壓輸送管的施工方法[J].石油工程建設(shè)，2010，36(4)：36-38．

［8］ 許茜,等．沁水盆地煤層氣田樊莊區(qū)塊采氣管網(wǎng)的優(yōu)化[J].集輸工程，2010，30(6)：91-93．

Application of Non-metallic Pipes in Conveying of Coal-bed Methane

HUANG Xue-chi, MA Gui-yang
（College of Petroleum and Natural Gas Engineering,Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001, China）

The development of coal-bed methane resources has entered a stage of rapid development. So gathering and transportation pipes in CBM field need innovations and optimizations. Metal pipes have exposed more and more defects，while the non-metallic pipes have been used in gas fields on a large-scale due to its better corrosion resistance，lower friction and better cost performance. In this paper, through the comparison of performance and economic benefit between steel pipe，polyethylene pipe，flexible composite pipe，steel skeleton plastic clad pipe and glass steel tube, the pipe suitable for CBM gathering and transportation was determined, and recommendations were put forward according to the current problems of non-metallic pipes, which could provide a reference for the further application of non-metallic pipes in coal-bed methane field.

Coal bed methane；Non-metallic pipes；Flexible composite pipe；Polyethylene pipe

TE 832

A

1671-0460（2015）01-0159-03

2014-07-13

黃雪馳（1990-），男，山東濰坊人，在讀碩士研究生，從事管道局部部件對(duì)油水兩相流流動(dòng)規(guī)律的影響研究。E-mail：huangxuechi@163.com。