特殊清管作業(yè)在天然氣管道中的應(yīng)用

謝雪梅

（陜西省燃?xì)饧瘓F(tuán)陜西省天然氣股份有限公司楊凌分公司 西安）

天然氣長(zhǎng)輸管線在施工階段和運(yùn)行階段，因各種原因使管內(nèi)存在積水、雜質(zhì)及不明固體障礙物等情況，不僅影響管線輸送效率，更給管道運(yùn)行帶來不安全隱患。

一、投產(chǎn)初期管線，置換、清管、投運(yùn)聯(lián)合作業(yè)

置換、清管、投運(yùn)作業(yè)聯(lián)合進(jìn)行，已廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外多條管線的投產(chǎn)運(yùn)行，俗稱“柱塞法”或“氣柱法”。采用兩清管器或多清管器間注入氮?dú)饣蚱渌逍詺怏w，形成惰性“氣柱”，依次用惰性氣體推動(dòng)前方清管器，用天然氣推動(dòng)最后一個(gè)清管器，在管道中部及末端設(shè)檢測(cè)點(diǎn)及監(jiān)聽點(diǎn)，跟蹤清管器的運(yùn)行地點(diǎn)，監(jiān)測(cè)惰性氣體和天然氣的漏失量。通過在管道末端檢測(cè)，掌握置換情況，選擇確定收球時(shí)間。此法優(yōu)點(diǎn)在于集清管、置換、投運(yùn)作業(yè)一體化進(jìn)行，可節(jié)約資金投入，縮短運(yùn)作時(shí)間。

二、管內(nèi)情況不明時(shí)，不同類型清管器交替作業(yè)

管內(nèi)情況不明的情況一般分兩種：①投產(chǎn)前期，初次清管的管線。②管線已投用多年，管段因局部改造后，首次清理的管線。對(duì)這兩種不同情況，皆可適用不同類型清管器進(jìn)行多次清管。

（1）首次清管。一般首選通過能力較強(qiáng)的橡膠清管球進(jìn)行，可適當(dāng)減小橡膠球與管內(nèi)壁的過盈量（1%～2%），觀察清管球接收后的磨損及損傷情況，理論判斷管內(nèi)障礙物情況。

（2）再次清管：采用皮碗清管器再次進(jìn)行清理，針對(duì)初期清管球的情況，若管內(nèi)無大型異物，可選用兩皮碗、三皮碗清管器再次清理；若判斷有大型固體障礙物，可再次采用橡膠清管球清理，適當(dāng)加大與管內(nèi)壁的過盈量。不可盲目采用皮碗清管器進(jìn)行清管，以免卡球事故發(fā)生。

三、管內(nèi)存在小型金屬障礙物時(shí)，使用皮碗清管器存在的問題

（1）金屬異物與管壁形成硬對(duì)硬磨擦，易產(chǎn)生火花，且對(duì)管壁造成一定沖擊；且金屬間的磨擦與沖擊力，與氣體流速成一定的正相關(guān)性。

（2）橡膠清管球具有的易通過障礙物的能力，使遇金屬障礙物時(shí)，易越過前行。

（3）金屬異物與常規(guī)型皮碗清管器前端鋼質(zhì)拉環(huán)易發(fā)生長(zhǎng)期或間歇性撞擊與沖擊，尤以上坡下溝處沖擊力更大。

（4）金屬異物易墊于皮碗清管器前后皮碗間，形成難以逾越的“夾塞”，使清管器支架劃傷變形、皮碗損傷，甚至前行困難。

四、清洗工藝與清洗器結(jié)構(gòu)改進(jìn)

1.調(diào)整清管工藝

全面了解清管器運(yùn)行線路情況，確定大型跨越、坡、溝的里程、高程及長(zhǎng)度，根據(jù)坡、溝、跨越點(diǎn)位置調(diào)整清管器運(yùn)行速度，盡可能確保“在平直管段勻速前行，上坡前稍急，下溝時(shí)略緩”的清管工藝。

2.改進(jìn)清管器結(jié)構(gòu)

（1）割除皮碗清管器前端金屬拉環(huán)，以減小或消除金屬異物與拉環(huán)間的硬對(duì)硬撞擊。

（2）采用三皮碗清管器。在前皮碗前反裝一外圓直徑較小的皮碗（圖1），或?qū)⑶捌ね氩鹦叮バ⊥鈭A后反裝于前端。此兩法，均可確保前皮碗外圓不與管壁接觸，從而確保其不與管壁發(fā)生磨損，且可將金屬異物一端“撈”于皮碗上，推動(dòng)其前行，從而減少?zèng)_擊；后兩皮碗與管壁接觸形成密封，推動(dòng)清管器運(yùn)行。

（3）前皮碗外圓直徑的確定。外圓直徑不可過小，若直徑過小，易使金屬障礙物越過第一皮碗，卡于一、二皮碗間，或越過第二皮碗，進(jìn)入二、三皮碗間，形成“夾塞”。此“夾塞”易劃傷皮碗，致使密封結(jié)構(gòu)難以建立，使清管器停止運(yùn)行；或在皮碗間形成“卡阻”態(tài)勢(shì)，使清管器運(yùn)行受阻，見圖2。

（4）合理計(jì)算并確定經(jīng)改進(jìn)清管器的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度，確保能順利通過長(zhǎng)輸管線中各類型彎管；計(jì)算清管器經(jīng)改進(jìn)后重心的變化，避免清管器運(yùn)行中出現(xiàn)“頭重腳輕”，對(duì)運(yùn)行速度產(chǎn)生影響。

圖1 改進(jìn)后清管器示意

圖2 “夾塞”態(tài)勢(shì)示意圖

五、多清管器聯(lián)合推進(jìn)

1.多清管器串聯(lián)清管工藝

常規(guī)清管作業(yè)多向管內(nèi)發(fā)送一個(gè)皮碗清管器，所用清管器為聚氨酯材料制成的三皮碗清管器，相對(duì)管道內(nèi)徑的過盈量約為4%，推薦運(yùn)行距離為100 km。清管器借助皮碗外沿與管內(nèi)壁形成的過盈量得以有效密封，從而達(dá)到清除管內(nèi)雜質(zhì)的目的。由于皮碗磨損量受管道內(nèi)雜質(zhì)的多少及清管器運(yùn)行距離影響，通常清管器運(yùn)行至末端時(shí)磨損量較大，已難以形成有效密封，致使雜物、積水漏失量較大。

針對(duì)管內(nèi)積水運(yùn)行的特點(diǎn)，選擇運(yùn)用多清管器“串聯(lián)”清管工藝，可有效解決常規(guī)清管器難以克服的弊端。與常規(guī)清管作業(yè)相比，多清管器清管工藝的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：①多清管器清管皮碗磨損量將依次減小，且呈均勻磨損。可有效改善清管器運(yùn)行中、末期皮碗磨損嚴(yán)重的現(xiàn)狀，提高清管效果。②多清管器“串聯(lián)”清管，后清管器可借前清管器帶動(dòng)積水前行之勢(shì)，再增后推之力，形成“連環(huán)”之勢(shì)，使積水最終出低佳之地，極大地改善清管效果。

2.運(yùn)用多清管器清管工藝注意事項(xiàng)

（1）清管前，應(yīng)根據(jù)待清管管段的特點(diǎn)及待發(fā)送清管器的數(shù)量，在清管管段上、下游進(jìn)行壓力調(diào)整，以保證在每一個(gè)清管器前后均建立合適的壓差。

（2）多清管器清管易因清管器間距過近，造成卡球事故發(fā)生，或因管內(nèi)污物過多，發(fā)生清管器“撞擊”事件，因此，根據(jù)管內(nèi)積水位置及長(zhǎng)度，合理地確定兩清管器合適的間距，尤為重要。

（3）記錄清管器運(yùn)行前后壓力，計(jì)算清管器運(yùn)行速度并隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，確保每個(gè)清管器都以最佳速度運(yùn)行。

（4）清管前應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況安排好沿線監(jiān)聽點(diǎn)，隨時(shí)掌握清管情況。

（5）清管前應(yīng)針對(duì)可能出現(xiàn)的異常情況，提前制定應(yīng)急預(yù)案及處理措施。

（6）在清管前應(yīng)充分了解管內(nèi)情況，對(duì)于管內(nèi)固體雜物過多的情況，不宜采用此法。

六、管內(nèi)清管器運(yùn)行受阻時(shí)，排阻方法的合理選擇

（1）正推法。球前降壓、球后增壓。在管道運(yùn)行允許的情況下，首選，上游切斷，加大下游用氣量的方法建立壓差；受時(shí)間限制時(shí)，可就近切斷清管器兩端閥門，在靠近清管器端放空天然氣，建立壓差。此法適用于各類型清管器的受阻。

（2）反推法。球后降壓、球前增壓。切斷球前閥門，采用球后加大用氣量或放空天然氣的方法進(jìn)行。此法更適用于橡膠清管球的運(yùn)行，對(duì)于有運(yùn)行方向的皮碗清管器，若在高壓差下反推，易造成皮碗裙邊磨損嚴(yán)重，再正行時(shí)，恐再難以形成較好的密封，因而選用反推法時(shí)應(yīng)慎重。

（3）再發(fā)球法：在原有清管管段再發(fā)送一清管器，利用后清管器的密封能力推動(dòng)原有清管器前行。在不明管內(nèi)卡阻部位及情況時(shí)，選擇此法，易造成“雙球卡阻”（圖3），因而應(yīng)慎重選擇。

七、結(jié)語(yǔ)

隨著管輸行業(yè)先進(jìn)技術(shù)的不斷發(fā)展，帶自動(dòng)檢測(cè)裝置更強(qiáng)功能的清管作業(yè)也日漸得以成功推廣及運(yùn)用。但上述幾種特殊清管作業(yè)法，因其較強(qiáng)的針對(duì)性，在管道清管作業(yè)中仍具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

圖3 卡阻態(tài)勢(shì)示意圖