天然氣集輸管線冬季凍堵原因分析及解凍措施研究

仲曉躍

摘 要：冬季天然氣外輸受外部環境溫度和氣質影響較大，在外輸調壓計量節點易產生節流凍堵現象，影響精確計量和平穩外輸。本文通過對調壓計量站冬季運行期間多次出現的節流凍堵情況分析結合現場實際治理效果，總結提煉出幾種預防、抑制凍堵的辦法?，F場應用表面總結提了的防凍方法有效，顯著降低了采氣計量站冬季防凍事故的發生。

關鍵詞：天然氣;計量站;防凍

某調壓計量站2017年冬季其所屬的來氣（閥室處）共發生節流凍堵226次，其中流量計維修5次。嚴重影響天然氣外輸工作，對站內設備及員工造成很大負擔。通過檢索相關文獻，我們歸納出了節流凍堵的主要位置，總結出了防凍方法和解凍方法。

1 凍堵原因

天然氣水合物是石油、天然氣開采、加工和集輸過程中，在一定溫度和壓力下天然氣中的某些小分子氣體（N2、CO2、CH4、C2H6、C3H8等）與液態水形成的冰雪狀的晶體水合物。嚴重時，這些水合物能堵塞井筒、管線、閥門、流量計等設備，形成凍堵，影響工藝正常運行，對調壓計量站而言是計量失準、外輸中斷。

水合物的生成需要三個條件。兩個主要條件是：天然氣中含有足夠的水分;具有一定的溫度與壓力條件，如高壓和低溫。一個輔助條件是：氣體處于脈動紊流等激烈擾動中。在形成水合物時，不一定需要游離水，只要滿足水合物的生成條件，水和一些組分就會形成固體水合物。水合物通常是當氣流溫度低于水合物形成的溫度（露點）而生成，高于此溫度，不管壓力多大，也不會形成水合物。以升平調壓計量站為例，其上游來氣分為深、淺層兩個壓力等級來氣，經過站內調壓分配后，能夠明顯觀察到節流凍堵現象集中于使用深層氣的下游用戶管線中。其成因基本可以歸結為深層來氣氣質較差，同時由于受到的壓降過大導致溫度降幅大，易生成水合物、造成節流凍堵。

2 解決凍堵方法

解決凍堵其首要條件就是要破壞水合物的生成條件，我們需創造出與水合物形成相背的條件：①高溫;②低壓;③除去游離水（或降低水露點）。結合以上條件，我們有針對性地采取了相應措施來抑制水合物的生成。

2.1 通球有效去除管線內游離水

因管線進水、注水試壓或夏季運行而產生的積水是影響氣質和輸氣能力的一大成因，如無法有效清除會形成大量水合物，堵塞儀表，降低計量精度，加劇管道內壁腐蝕。利用清管器清除管內污物是解決上述問題的有效措施。清管器在管道中靠自身的皮碗與管道內壁彈性密封，利用管輸介質產生的壓差為動力，推動清管器沿管道運行，在運行過程中利用其自身所具有的密封、刮削作用從而達到清污、除垢、排氣、排水、涂敷等目的。

輸氣大隊每年9月中旬至10月中旬，認真做好所轄11條外輸線通球工作，年平均清水量64m3。通過此項工作開展，有效清除了管線運行一年內積聚的游離水，同時也達到了清雜、去污的功效，破壞了水合物的生成環境。為后期生產抑制凍堵提供了有力保障，保證了每年的10-11月冬季生產初期，各站無節流凍堵現象發生。

2.2 定時排污，分析露點并及時調節

在冬季生產中，對過濾器、孔板流量計、分離器、三甘醇等設備的排污頻次進行加密，及時排除工藝管網中天然氣所含帶的液態水。嚴格要求值班人員，按照“五排、一放、一對比”對站內設備工藝進行排污。同時結合化驗室提供的露點數據及各站排水情況，制定氣質分析周報表。通過報表數據，有針對性的對各站輸氣管線、設備進行監管。

如果站點來氣較上周露點變高，此時應對管線加強監管，對當天排放為霧狀或霧狀以上狀態的管線設備增加排放頻次;與上周情況精細分析對比，對本周出現節流凍堵及排污較多的部位加強巡檢排放，在下周的工作中側重對這些部位的巡檢。通過以“五排一放”為基礎，氣質分析為調控的技術管理手段，有效降低計量站發生節流凍堵的頻次，取得一定效果。

2.3 使用抑制劑解堵防凍

通過向管線中注入一定量的化學添加劑，可以改變水合物形成的熱力學條件、結晶速率或聚集形態，來達到保持流體流動的目的，提高水合物生成壓力，或者降低生成溫度，以此來抑制水合物的生成。現階段我們使用的抑制劑為甲醇。甲醇具有中等毒性和易揮發性，甲醇水溶液的冰點低，不易凍結;在水中溶解度高，水溶性強;水溶液的黏度低，作用迅速;能再生;腐蝕性低;降低水合物溫度幅度大（當壓力一定時）且便宜，易于買到，適用于事故情況下以及干線輸送。

以往注入甲醇我們采用滴注的方式，通過泵壓將儲罐內的甲醇通過注醇閥滴入天然氣管線，而注醇閥基本是直通式利用高壓將介質從小孔噴出，形成細小的顆粒與天然氣混合。這種注入方式雖然可以保證連續注入并且流量也可以調節，但它霧化效果差，形成的甲醇液體顆粒不均勻，且注入角度單一無法與天然氣充分混合，抑制水合物的形成效果較差;同時這種方式可能會造成甲醇在管線中沉積，影響注入效果、增大甲醇消耗。

3 結論建議

隨著對天然氣水合物的防治工作的不斷摸索，總結幾點建議：①加強氣質監管，改善來氣質量;②對各類調壓閥門及設備的日常維護和保養好，延長使用壽命，不帶病工作;③增強員工業務能力及安全的意識;④改良工藝，投用新型設備。