＊陳丙軍

（中國石油天然氣股份有限公司管道大慶輸油氣分公司 黑龍江 163000）

天然氣管道冰堵原因與解堵方法探析

＊陳丙軍

（中國石油天然氣股份有限公司管道大慶輸油氣分公司 黑龍江 163000）

天然氣管道輸送環(huán)節(jié)中，考慮水露點(diǎn)高，容易形成水合物，進(jìn)而會引起管道冰堵問題，導(dǎo)致天然氣運(yùn)輸不暢，降低了管道運(yùn)行的安全性。結(jié)合天然氣水合物形成條件進(jìn)行詳細(xì)分析，針對管道產(chǎn)生的冰堵問題采取有效的防范與解堵措施具有重要意義。本文結(jié)合天然氣水合物生成原理進(jìn)行分析，根據(jù)冰堵發(fā)生過程得出解堵方法，為天然氣管道穩(wěn)定運(yùn)行打下良好基礎(chǔ)。

天然氣管道；冰堵原因；預(yù)防方法；解堵

引言：針對天然氣長距離輸送管道、天然氣分輸站等進(jìn)行總結(jié)，發(fā)現(xiàn)冰堵問題極其嚴(yán)重。其產(chǎn)生原因主要包括：第一、長距離輸送管道投產(chǎn)前，注水試壓后的清理工作不夠完善，引起管道內(nèi)部殘留部分積水，溫度過低狀況容易生成天然氣水合物，該問題一般發(fā)生在長距離輸送管道位置，管道低洼處發(fā)生概率高；第二、天然氣經(jīng)過分輸站過濾分離器后，溫度下降明顯，一旦溫度低于水合物露點(diǎn)，會導(dǎo)致介質(zhì)中的水分子大量析出，高壓環(huán)境下生成水合物，導(dǎo)致閥門、流量計等位置會發(fā)生冰堵問題。

一、天然氣管道冰堵的危害分析

天然氣運(yùn)輸管道中，一旦形成水合物，對內(nèi)部介質(zhì)運(yùn)輸?shù)奈：O大，主要表現(xiàn)在下述幾方面：第一、天然氣水合物在干線運(yùn)輸或輸氣場特殊位置流通后，（特殊位置包括閥門、節(jié)流裝置），受流通棉結(jié)過小影響易發(fā)生局部堵塞問題，導(dǎo)致上部壓力增加、流量下降，受下部壓力過低影響會降低輸送的穩(wěn)定性。第二、天然氣水合物一般會在節(jié)流裝置位置處生產(chǎn)，導(dǎo)致介質(zhì)流量計量出現(xiàn)偏差問題，流量計量精度下降。第三、如果水合物在氣液聯(lián)動截斷閥的引壓管位置生產(chǎn)，會導(dǎo)致控制單元不能快速精確的檢測到信號，會引起閥門誤關(guān)問題。第四、如果關(guān)閉閥門后，在閥腔、死氣段區(qū)域形成水合物，受體積增加影響會導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生較為嚴(yán)重的凍裂問題，該狀況一般在項(xiàng)目初期運(yùn)行或冬季低溫天氣下容易發(fā)生。

二、冰堵預(yù)防方法分析

(1)氣質(zhì)要求

為了降低管道發(fā)生冰堵，最為有效的方法是降低天然氣露點(diǎn)，從保證管道清潔度、天然氣干燥度出發(fā)進(jìn)行預(yù)防。運(yùn)行工況下，管道內(nèi)部不滿足水露點(diǎn)條件，將不會發(fā)生水析出、冰堵等問題。但是新建管道受施工原因影響，經(jīng)常發(fā)生內(nèi)部積水村里路問題，導(dǎo)致下部冰堵問題頻繁發(fā)生。為此，需要充分加強(qiáng)水試壓后冰堵預(yù)防管理。由此必須加強(qiáng)管道建設(shè)工程期間水試壓后的清管、干燥質(zhì)量監(jiān)管，在管道置換投產(chǎn)過程中增加站內(nèi)設(shè)備和閥室球閥的排污、吹掃作業(yè)。

(2)抑制劑的添加

天然氣運(yùn)輸管道中，借助化學(xué)抑制劑，如乙二醇，可及時吸收管道內(nèi)部水分，從而降低露點(diǎn)，避免生產(chǎn)水合物?，F(xiàn)階段，較為常見的抑制劑是甲醇，該物質(zhì)易氣化，與天然無可快速混合，避免霧化設(shè)備的應(yīng)用，使用便捷度高。注入甲醇后，管道溫度升高、壓力降低后將會發(fā)生甲醇?xì)饣粫纬晒艿纼?nèi)部積液問題。甲醇注入了可結(jié)合介質(zhì)總量進(jìn)行分析，針對抑制劑用量進(jìn)行合理計算。甲醇注入中，安裝位置主要在：若向主干線管道注醇，裝在出站閥后壓力表接口處；若向分輸管道注醇，安裝在計量橇后調(diào)壓橇前的壓力表接口處，可選擇臨時拆除儀表接口，連接注醇裝置接口。

(3)輸送溫度的提升

第一、加熱裝置法。借助電加熱器、水套爐等進(jìn)行天然氣的加熱，從而實(shí)現(xiàn)管道內(nèi)部溫度增加的目的，調(diào)壓節(jié)流后天然氣溫度如果仍較高，需要及時進(jìn)行水合物生成的預(yù)防控制，該方法一般在管道凍漲預(yù)防中較為常見。管道運(yùn)輸中，露點(diǎn)不確定狀況，可采取加熱法，加熱裝置的投用功率以調(diào)壓后天然氣溫度仍能達(dá)到 5℃為宜。第二、電伴熱法。在天然氣站場分離器、調(diào)壓橇及其后管段、引壓管、排污集液包等位置纏繞電伴熱帶并做保溫，可實(shí)現(xiàn)降低冰堵的目的。但是天然氣流量較大區(qū)域，如分離器等，一旦發(fā)生冰堵狀況，需要及時關(guān)閉冰堵上下游閥門，借助電伴熱的加熱及時保證解堵效果全面實(shí)現(xiàn)。電伴熱帶的功率需要控制在30w/m以上，及時進(jìn)行伴熱管段的妥善纏繞，需要注重保溫材料種類的選擇，提高保溫效果、持續(xù)時間，根據(jù)項(xiàng)目要求考慮溫控裝置的選用與否。

(4)清管。該方法的目的是降低運(yùn)輸管道內(nèi)部殘留雜質(zhì)的負(fù)面影響，只有在不能生成水合物的壓力和溫度下，管道清管作業(yè)才是安全的。如果管道內(nèi)部壓力、溫度高于水合物生成條件的藥效，需要及時進(jìn)行污物清除，降低積水的負(fù)面影響。管道內(nèi)部水量不大狀況下，如果不會形成嚴(yán)重的冰堵狀況可暫不做處理。由于長輸管道長、管徑大，在管道的彎頭和起伏段會產(chǎn)生側(cè)漏及管道焊接處積水，同時，管壁會有附著的水膜，所以，在高于水合物溫度壓力下清管就很難清除管道內(nèi)的全部積水。

三、冰堵應(yīng)對方法

現(xiàn)階段，工程實(shí)踐中常用冰堵解堵方法包括下述幾點(diǎn)。

第一、降壓解堵法。水合物形成初期，考慮輸氣管道影響，需要借助特設(shè)直觀進(jìn)行天然氣放空作業(yè)，降低管道內(nèi)部壓力、溫度后，當(dāng)水合物的形成溫度低于輸氣管道的氣體溫度時，水合物立即分解。大量工程經(jīng)驗(yàn)表明，水合物分解快，一般10min之內(nèi)即可分解，原因在于水合物結(jié)晶殼液化后會發(fā)生快速脫落管壁的現(xiàn)象，會隨著氣流排除管道體。

第二、注入防凍劑，針對管道冰堵區(qū)域進(jìn)行防凍劑的注入，如甲醇，考慮防凍劑會吸收水分，管道內(nèi)部的平衡關(guān)系將會被打破，溫度下降導(dǎo)致水合物無法生成，同時已經(jīng)形成的水和物將會大量分解。需要引起注意的是，防凍劑法作業(yè)中，管道內(nèi)部會殘留防凍劑、凝析水，需要及時排除關(guān)外。同時對有毒的防凍劑處理中，相關(guān)作業(yè)人員需要做好自身防護(hù)，如甲醇即屬于高危物質(zhì)。

第三、冰堵區(qū)域進(jìn)行熱水澆筑、蒸汽加熱法進(jìn)行解除冰堵。該方法中如果遇到埋地管道，需要及時進(jìn)行開挖作業(yè)，方可進(jìn)行后續(xù)施工。

第四、放空吹掃冰堵位置。該方法中可借助下游分輸管道特點(diǎn)進(jìn)行反吹掃作業(yè)。

第五、增加分輸壓力。冬季運(yùn)行時便采用了該方法。

第六、反向充填冰堵區(qū)域。對于天然氣運(yùn)輸管道經(jīng)常發(fā)生冰堵位置，如調(diào)壓撬后的管段，在接觸冰堵充壓后，需要先進(jìn)行進(jìn)站閥門的關(guān)閉，降低內(nèi)部壓力至達(dá)到分輸壓力后，打開調(diào)壓閥，再進(jìn)行進(jìn)站區(qū)域旁通閥的調(diào)壓作業(yè)，避免因調(diào)壓節(jié)流發(fā)生冰堵現(xiàn)象。工程作業(yè)中，如果進(jìn)站閥門的旁路無法滿足分輸流量要求，可及時將上游閥體關(guān)閉，保證上游閥室與站場管道間的壓力維持平衡狀況，當(dāng)站場分輸壓力、干線內(nèi)部壓力平衡后，在打開上游閥室旁路，調(diào)壓平衡后及時進(jìn)行下游分輸作業(yè)。

[1]孫海燕,王慶陽,張新昌,等．大連—沈陽天然氣管道冰堵成因及處置措施[J]．油氣儲運(yùn),2013,32(12):1340-1343．

[2]袁運(yùn)棟,文劍,楊克瑞．清管作業(yè)冰堵問題與解決建議[J]．油氣儲運(yùn),2011,30(2): 154-155．

[3]李大全,艾慕陽,王玉彬,等．澀寧蘭輸氣管道水合物事故及其預(yù)防[J]．油氣儲運(yùn),2012,31(4): 267-269．

(責(zé)任編輯 牛玉娟)

Analysis of the Ice Plug Reason and Plug Removal Method for Natural Gas Pipeline

Chen Bingjun
（Oil and Gas Transportation Branch Company of Daqing, PetroChina Company Limited, Heilongjiang, 163000）

For the link of natural gas pipeline transportation, the high water dew point is easy to form the hydrate and then cause the ice plug problem of pipeline, which will cause the poor transportation condition and reduce the safety of pipeline running. Taking detail analysis based on the forming condition of natural gas hydrate has important signi ficance for adopting effective precautionary and plug removal measure for the appeared ice plug problem of pipeline. In this paper, take analysis based on the forming principle of natural gas hydrate and get the plug removal method according to the process of ice plug so that to lay good foundation for the stable running of natural gas pipeline.

natural gas pipeline；ice plug reason；precaution；plug removal

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陳丙軍（1979～）男，中國石油天然氣股份有限公司管道大慶輸油氣分公司；研究方向：石油天然氣方向。