天然氣管道冰堵發(fā)生原因及解堵措施

王亮

(中國石油長慶油田分公司第三采氣廠， 陜西 西安 710201)

天然氣管道冰堵發(fā)生原因及解堵措施

王亮

(中國石油長慶油田分公司第三采氣廠， 陜西 西安 710201)

天然氣管道冰堵是指由于某些氣候或環(huán)境等原因造成天然氣運輸管道發(fā)生冰堵堵塞管道導致天然氣運輸出現(xiàn)故障。由于天然氣運輸路程遠，路徑天氣氣候、地勢等環(huán)境復雜，所以冰堵這一類非人為事故常有發(fā)生。本文將通過深入分析冰堵發(fā)生的原因，冰堵的主要類型，找出相應的管道結堵措施，以此為天然氣管道的建設和冰堵解決辦法提高參考。

天然氣管道；冰堵；發(fā)生原因；解堵措施

能源問題一直是人們關注的焦點，為了讓能源得到有效利用，更好的促進西部大開發(fā)戰(zhàn)略，我國于很早就啟動了西氣東輸?shù)膽?zhàn)略構思并加以實施。不僅僅是西氣東輸工程，大多數(shù)天然氣管道都是長距離輸送，導致了運輸過程很難避免出現(xiàn)冰堵的情況。對于天然氣長輸管道和天然氣分輸站，冰堵一直都是一個運行管理部門面臨的主要問題之一。一般來說冰堵產生的原因有二：一是由于在長距離輸送管道正式投入使用前都需要對其進行注水試壓，完后需要進行掃線和清理管道，然而這一過程工作量巨大，很難保證將管道內的存水清理干凈，這樣就會導致管道內存有少量不會構成較大影響的積水，然而由于管道長，地勢起伏的原因，積水在低谷處聚集，在溫度低于冰點時結冰導致冰堵的發(fā)生；二是由于焦耳湯姆遜效應，在天然氣途徑分壓場的調壓撬、過濾分離器時，溫度急劇降低，當溫度降低到水露點下時，天然氣組分中的水分子析出，又由于處于高壓條件下，就會與天然氣一起形成天然氣水合物，以此堵塞各個管道器件，由于調壓撬的工作特性，此類冰堵時有發(fā)生且較難避免。這一現(xiàn)象在西氣東輸二線尤其明顯，因其氣源來自中亞，天然氣中的水和硫含量都較高，故在降壓分輸過程中極易產生冰堵。

1 天然氣管道冰堵發(fā)生原因分析

1.1 冰堵成因

冰堵產生的根本原因還是由于管道內的水分含量過多。所以絕大多數(shù)的冰堵發(fā)生在溫度較低的北方或者高原地區(qū)或者冬季。水分在天然氣管道正常傳輸時以液態(tài)水和氣態(tài)水的形式存在。液態(tài)水主要來源于人為操作不當。在天然氣制造完成投入使用前，為了保證管道的實用性、可靠性與安全性需要對天然氣管道進行掃線和管道清理，完成這一工序后需要對管道進行干燥處理，而由于工程量大等原因，部分液態(tài)水殘留在管道中，長距離運輸中的地勢起伏較大，大多液態(tài)水隨著地勢于低洼處聚集，由于處于管道內部，液態(tài)水很難揮發(fā)，在氣溫降低到冰點時凝聚成冰導致冰堵；氣態(tài)水的產生是直接伴隨著天然氣產生的，一般中亞地區(qū)的氣態(tài)水含量較高，在氣態(tài)水的含量較高時，在高壓低溫的條件下很容易形成天然氣水合物，進而結冰形成冰堵，此時的“冰”不再是水的固態(tài)，而是一種由水和甲烷、乙烷等小分子氣體在一定條件下形成的固態(tài)結晶，俗稱“可燃冰”，由于其不穩(wěn)定性和可燃性，所以這種冰堵的排查也較危險。液態(tài)水導致冰堵大多發(fā)生在投入使用的初期，由于液態(tài)水未處理完畢，而形成與管道轉角或者低洼處；氣態(tài)水多發(fā)生在傳輸中轉站，在低溫高壓條件下形成液態(tài)水而造成冰堵。

1.2 冰堵類型

冰堵發(fā)生的主要地方在干線管道和站場，而主要的冰堵類型有以下四種。

第一，投產干燥不徹底引起的冰堵；由于投產前的一系列監(jiān)測后未對水進行徹底的干燥，由于管道內難揮發(fā)，地勢起伏易聚集的特點，液態(tài)水積少成多，最后導致冰堵。第二，站場節(jié)流引起的冰堵；在站場節(jié)流中，由于焦耳湯姆遜效應，天然氣的溫度急劇降低，其中的氣態(tài)水凝成水滴摻雜在天然氣中然后于高壓中固化導致冰堵。第三，干線管道清管作業(yè)引起的冰堵；由于干線的清管作業(yè)殘留下來的液態(tài)水，和第一種情況冰堵產生結原因大致相同。第四，輸送露點較高氣源引起的冰堵；由于天然氣中含有的水分較高，路徑低溫地區(qū)氣態(tài)水液化，然后導致冰堵。

2 天然氣管道冰堵后解堵措施

(1)管道干燥方法 天然氣運輸設施屬于國家重要基礎設施，關系到絕大多數(shù)人對能源的需求，所以運輸管道的冰堵問題亟待解決。

關于液態(tài)水的積水問題，可在施工安裝過程中在管道的彎道，交界口和低洼處通過施加干燥劑對管道進行干燥。需要達到的效果必須要與水能以任意比例互溶，在所形成的溶液中水的蒸汽壓大大降低，從而達到干燥管道的目的。這類干燥方法可選擇甲醇、乙二醇或三甘醇等作為干燥劑。除了干燥劑干燥法外還有干空氣干燥法，這種方法主要是通過通入干燥的空氣對密封的管道進行干燥。

(2)冰堵防治措施 為了最大程度的降低冰堵的概率，提出了一下幾點防治措施。①嚴格控制進入天然氣管道的氣體的含水量必須達到國家標準，為達到標準的需要進行干燥后才能進入。②對站場的工作設備進行日常排污，及時排除站場管道內的積液和設備上的雜質，最大限度降低“可燃冰”的形成。③加入化學制劑抑制天然氣水合物的形成。

3 結語

通過對天然氣管道冰堵發(fā)生原因的分析，提出了天然氣管道的干燥方法和冰堵防治措施，以更好的防治冰堵的發(fā)生。

[1]代曉東,蔡榮海,楊合平,等.忠武管道天然氣水合物的形成與抑制[J].油氣儲運,2012,31(2):158-159.

[2]李玉星，姚光鎮(zhèn).輸氣管道設計與管理[M].東營：中國石油大學出版社，2009：63-65.