清管通球過程中氣量損失分析及對策

摘 要：天然氣管輸企業擔負著長距離安全平穩輸氣的任務。在實際生產過程中，由于管輸設施、環境、人員等多種因素，給外輸管線的管理工作帶來非常大的困難，使天然氣在輸送過程中造成損失。結合生產實際，對天然氣管輸過程中最廣泛使用的清管通球的方法及在通球過程中造成的天然氣損失的原因進行了分析，并根據分析結果探討了加強規范清管通球操作有效減少天然氣損失的方法及建議。

關鍵詞：輸氣；通球；損失；清管

管道清管是輸氣管線生產的一項重要工作，輸氣管線在建造中因長距離、長時間在野外施工，管內往往進入了污水、淤泥、石塊和施工工具等，需要進行管道清管。另外，油田所產天然氣大部分為石油伴生氣，由于條件的限制，很難做到將天然氣中的游離水完全脫除，所以天然氣在輸送過程中往往是以氣液兩相存在，氣液兩相輸送時的突出問題是管路中積液和內腐蝕，液體積聚在管路低洼處，引起管路壓降上升，輸送效率降低。定期的通球清管可以清除腐蝕性雜質是提高管路輸送效率、延長管道的使用壽命。

1 天然氣管線清管通球工藝

根據采油廠天然氣管道的清管通球的工藝流程以及標準操作規程（Q/SCC163-2004），清管器在輸氣管內形成一閉活塞，它在天然氣壓差的推動下沿管壁運行，以清除和推送管內污物，這個過程叫做“通球清管”。

清管任務由清管器收發裝置來完成，通常清管裝置多附設在輸氣站或增壓站上，以便管理。清管器收發裝置包括收發筒、工藝管線、閥門、裝卸工具和清管器通過指示器等。輸氣干線目前使用的清管器主要有橡膠清管球和皮碗清管器。

1.1 橡膠清管球

橡膠清管球是一個外徑比管子內徑大2%的空心球體，用氯丁橡膠制成。使用時向球內灌水，以排盡空氣。清管球灌水加壓脹大之后，其過盈量（球的外徑比管子內徑偏大的百分值）為4%～8%。

1.2 皮碗清管器

皮碗清管器的結構由橡膠皮碗、壓板法蘭、導向器和發信號護罩等組成。皮碗清管器利用皮碗裙邊對管道的4%左右的過盈量與管壁緊貼而達到密封，清管器由其前后的天然氣壓差推動前進。四節皮碗形成四道密封環，每節皮碗由壓板法蘭支撐并固定在骨架上，增加了推送污物的抗壓能力。裙邊損壞后可以自動補償，皮碗損壞時，可以拆下來更換。我國輸氣干線上使用的皮碗清管器長度一般為管徑的1.25～1.35倍。皮碗數量3～4個，皮碗是用耐油耐磨氯丁橡膠制成的，也有使用聚氨酯材料制成的。實踐證明，皮碗清管器密封性能好，它不僅能推出管內積液且推出管內固體雜質的效果比清管球好。

2 清管通球對氣量損失分析

2.1 通球時間對氣量損失的影響分析

影響通球時間的主要有以下幾方面因素：

（1）設備因素

①輸氣管線的內壁腐蝕嚴重不光滑，清管器通過時受到的阻力大運行時間長。

②深穿管線兩端高中間低，清管器運行需要爬坡受到的阻力大運行時間長。

③管線內雜質游離水多，清管器受到的阻力大運行時間長。

④收發球筒設計上有缺陷，保養不到位造成操作不靈活，延長通球時間。

⑤清管器密封不嚴，不能形成“閉活塞”，造成清管器運行慢通球時間長。

（2）人為因素

①清管通球操作人員實際經驗缺乏不能對通球過程中出現的突發情況做出正確判斷，對清管器在管線中的運行情況判斷出現失誤，操作不當從而延長通球時間。

②操作人員沒有合理的利用工藝流程的切換造成清管器的運行受阻延長通球時間。

③操作人員對清管設備的操作規程不熟練造成誤操作，延長通球時間

④清管通球收、發操作人員之間沒有及時的聯絡溝通造成通球過程時間長

2.2 通球頻率對氣量損失的影響分析

通球清管過程中各集輸站外輸天然氣將隨著污水污物的排放進入大氣，造成氣量損失，通球的越頻繁造成的天然氣損失越大。這就產生了如何減少氣量損失提高輸氣效率與通球清管頻率之間的矛盾。在天然氣的輸送過程中，由于溫度的變化，容易使天然氣中的水蒸氣變成游離水沉積在輸氣管線中造成管線堵塞，從而降低輸氣效率，影響到天然氣的產量。特別是在氣溫低的季節，以及深穿地下十幾米的管線對氣量的影響就更加明顯。

3 清管通球對氣量損失的對策

3.1 合理確定通球清管周期

通球清管周期可根據輸氣管線中游離水的量來合理確定，判斷游離水量的依據是：輸差、波動帶寬及分離器的來液量。

3.1.1 計算輸差

管線積液是造成輸差過大的常見原因，資料員每天都要對各外輸管線首末端的壓力數據進行分析，計算出輸差，確定輸差在計劃的5%之內，超出這個范圍就要根據實際情況逐一排除各種因素，如數據采集誤差、輸氣管線泄露、產氣量降低、管線內積液等造成的輸差過大。

3.1.2 計量卡片的波動“帶寬”

目前，有的采油廠天然氣生產中一般都使用CW型雙波紋管差壓流量計來對天然氣進行計量。它是利用被測流體的流量由節流裝置轉換為差壓訊號，再通過訊號管路傳至差壓顯示儀表，進行流量測算。如圖所示運用計算公式對卡片所顯示的格子數進行計算得出氣量。

其中圖（a）顯示的紅色區域的寬度就是“帶寬”，“帶寬”越寬說明天然氣中所含的水分越多，管線中的游離水就越多，這就勢必會對天然氣的輸送以及計量造成嚴重影響。圖（b）雖然“帶寬”窄但是格數的上下起伏較大，說明天然氣在輸送過程中受到阻力造成壓力波動，天然氣管線在敷設過程中由于地理環境的原因，造成管線上下起伏，特別是深穿管線，兩端高中間低，高低起伏更大，那么天然氣中的游離水就會積聚在管線低洼處，從而減小了管徑，增大了天然氣輸送過程中摩阻損失。

3.1.3 根據輸氣站內分離器的來液量判斷

當各集輸站的天然氣輸至中心配氣站，都要經過分離器進行再次的氣液分離，然后匯集起來計量外輸。那么可以通過分離器中來液情況判斷輸氣管線中含液量。也是進行清管通球操作的主要依據。以下是通球清管作業前后雙波紋差壓流量計格數變化對比分析。

由上表可以看出通球清管后氣量的提高是非常顯著的。氣量的提高程度取決于諸多因素，季節的影響是冬季高于夏季；氣質的影響是含水多的高于含水少的；輸氣管線敷設的形式是深穿管線高于深埋管線；管線的長度是距離長的高于距離短的等等。這種格數升高的趨勢通過觀察能夠維持一星期左右（各站大致相同），格子數又回落到通球清管前，由此可以確定通球清管的周期應為兩周左右，那么每條外輸管線每月應至少通球兩次。

3.2 減少通球清管時間

根據現有通球清管工藝流程要求，提高清管通球操作人員的技術水平，對于通球過程中出現的各種情況的判斷能力的高低，將直接影響到通球清管工作的順利進行。所以要加強技術培訓，熟練操作步驟，結合生產實際，對于清管通球的設備、閥門以及各附件，要嚴格按照標準要求定期維護保養，保證其在通球過程中操作靈活好用。對每次通球過程中出現的問題認真總結，積累經驗，努力提高應對各種問題的能力，保證每次通球清管工作以最短的時間完成，減少天然氣的損失。

對于每次的清管通球過程進行詳細的記錄，對產生的各項數據要認真分析，并建立管線通球檔案，對于通球前后氣量的波動以及達到的效果，對比分析總結經驗，真正達到清管通球的目的。

4 結論

確定合適的通球清管周期以及減少通球清管的時間，能有效減少天然氣的損失，對于天然氣管線的正常運行，以及提高輸氣效率，具有舉足輕重的作用。

參考文獻

[1] 馮叔初等. 油氣集輸與礦場加工[M]，中國石油大學出版社，2006.5.

作者簡介

趙興仁：1966年生，大學本科，工程師。主要從事石油工業產品和相關模型的開發研制、工裝設計、培訓、質檢工作。endprint