復雜原油管道氮氣清掃技術及應用

羅榮昌

（珠海盈德氣體有限公司，廣東 珠海 519050）

現(xiàn)如今，我國對口徑較大、距離較長的復雜原油管道掃線，缺乏有關的技術依據(jù)以及工程實踐。本文主要介紹了掃線實施以及注入氮氣和排出氮氣需要注意的問題，希望可以為有需要的人提供參考意見。

1 掃線實施

通常，掃線實施過程主要包括四個步驟，一是掃線前準備，二是掃線方式，三是實施掃線，四是掃線后處理。

1.1 掃線前準備

掃線前必須要了解的管道資料信息主要包括承壓能力、變形、管道高程以及埋深等等。必須要明確的內容主要包括掃線方法、氮氣用量、清管器推進速度以及氮氣源類型等等。因為掃線過程屬于高壓操作，所以在正式實施前必須要合理制定應急預案以及作業(yè)計劃，否則就會影響后續(xù)的掃線實施。

就選擇氮氣源來講，其對掃線過程實施有很大的影響，常見的方法有三種，分別是液態(tài)氮汽化、制氮車現(xiàn)場制氮以及氮氣瓶組。首先，液態(tài)氮汽化。一般來說，液態(tài)氮與水套爐以及汽化器相結合采用，掃線過程中氮氣壓力是相當高耳朵，在保證氮氣用量可以滿足實際需求的基礎上，可以采用該方法。然后，現(xiàn)場制氮車制氮。其制氮量較大、壓力很小，可以確保大規(guī)模施工氮氣需求的不間斷性，但是由于設備規(guī)模很大，進入施工現(xiàn)場作業(yè)有一定的難度。

對廢棄原油管道實施掃線前，必須要充分考慮將其和之間的管道運行系統(tǒng)成功隔離。一般來，可以采用動火或者封堵的方式，再在長輸管道兩邊安裝收球筒以及發(fā)球筒。若找到管道出現(xiàn)結蠟的現(xiàn)象，必須要在準備階段采取有效的策略。

1.2 掃線方法

管線內原有掃除率達標是決定管線掃線是否成功的關鍵因素，所以當前退役管線的掃線方法是將油氣隔離球放在管線上，再將氮氣注入到管線中，促使隔離球從管線內介質被掃出來，該方法不僅在原油管線中適用，而且也適用于天然氣管線和成品油，其主要優(yōu)勢是管線內原有掃出率相當高，難以出現(xiàn)氣阻，不足是當管線內部情況較為復雜時，使用這種方法掃線，容易導致油氣隔離球運行速度較慢或者被卡住，如果油氣隔離球內部跟蹤裝置被完全耗盡，隔離球還是沒有到達終點，勢必會直接影響后期的工程建設以及工藝操作。

管線掃線的其他方法是將氮氣直接灌入到管線中，利用氮氣將管線內部介質吹出來，當前我國這種方式很少應用于距離較長、口徑較大的管道中，只是經常應用在煉化廠管線和油田集輸管線中，優(yōu)勢是吹掃過程不復雜、多數(shù)情況下不會受到管線內和管線外影響；不足是管線原油掃出率不高，對于起伏變化較大的管線掃線效果并不顯著。

1.3 實施掃線

掃線基本流程：第一，反復確認所有準備工作完成；第二，向管線注入導通下游原油，開始將氮氣注入到發(fā)球筒中；第三，在氮氣壓力的作用下，利用掃線清管器促使原油主圖站內儲油罐內；第四，沿線所有跟蹤點及時對掃線清管器行進過程進行匯報；第五，在收球筒中放入清管器，掃線工作完成。

掃線通氣前必須要完成開挖施工作業(yè)坑、收球筒和發(fā)球筒與關鍵的試壓、原油注入連通管線的安裝、運輸?shù)獨庠O備以及發(fā)射機試驗等等[2]。著重考慮一些特殊的管段，比如：埋深偏深、穿越河流地點等等。將以上準備工作都做好后，將氮氣注入到發(fā)球筒中，而且向管線注入導通下游原油，在氮氣壓力的作用下，掃線清管器促使原油向下油管線注入。在掃線中，利用氮氣諸如短的精密溫度計或者壓力表，在第一時間認真觀察氮氣注入溫度以及壓力，避免注進壓力偏高導致原油管道出現(xiàn)裂縫[3]。運用液壓氮進行掃線時，氮氣注進溫度必須要控制在11～14℃，避免管道中氮氣溫度偏低，導致管體溫度不高，造成金屬材料出現(xiàn)變化而出現(xiàn)焊縫冷脆開裂的情況。將超聲波流量安裝在管道的下游原油注進連通管線中，適用于計量掃線中的原油流量[4]。掃線中與所有的監(jiān)測點都始終保持聯(lián)系，實時了解掃線請管線的運行部位。并且將掃線清管器推送到管道末端周圍時，必須要結合現(xiàn)場實際情況減少氮氣的注入壓力，合理運用管道內部的剩余壓力促使掃線清管器不斷行進，而且將連通管線的截止閥門關上，嚴格控制掃線清管器的推進時間，避免其注入收球筒時有很大的瞬間沖擊壓力。在末端接接收器報警裝置多次確認清管器放入到收球筒后，及時將臨時連通管線上的截止閥關閉，科學切割氮氣和成品，避免掃線氮氣注入到油槽車后，使得油槽車受損，質量和使用性能下降。

1.4 掃線后處理

掃線工作完成后，需要將排氣管打開，排放氮氣與油氣混合物，排放過程中必須要采用高架排氣管以及防靜電接地等方法，保證其安全[5]。接著，打開提前在管道低點開的驗油孔，仔細檢查管道有沒有油品，最后對掃線效果進行準確的評估。在掃線結束后可以確保備用線管道內的氮氣壓力控制在大于或者等于0.04MPa，作為防止管道內部出現(xiàn)腐蝕的有效方法，確保微正壓后進行封存，而且再一次將單獨的干線管道列入到陰極保護系統(tǒng)中。

2 注意的問題

很多氮氣源都是高壓壓力容器設備，在運輸中需要根據(jù)壓力容器設備以及危險化學品運輸管理要求來完成[6]。尤其是液氮源，與液氮發(fā)生接觸時必須要合理的防護；注進氮氣前必須要保證氮氣注進的連接管線以及氮氣排出的放空管線都是穩(wěn)固的，避免氮氣壓力喪失穩(wěn)定性導致受損；就氮氣連接設備來講，必須要試壓，而且必須要配備專業(yè)的監(jiān)測儀器設備，避免出現(xiàn)氮氣泄露的情況，如果試壓中尋找到管線以及液氮泵有漏點，應當在設備溫度恢復到正常狀態(tài)，而且現(xiàn)場含氧量與有關標準相符后，才能夠進行維修或者加固，嚴禁在溫度較低的狀況下將管線拆卸下來。并且在掃線完成后，需要及時排放管道內部的氮氣，將高架式排放管安裝上，再將排氣管引到風向適合的位置，采用固定方法，科學檢測排氣現(xiàn)場的所有氮氣，必須要整個過程監(jiān)護[7]。施工結束后，將管線以及注氮設備進行拆卸時，必須要及時關閉注氮連接口的閥門，確保管線和設備的壓力都降低到零時，才可以將其拆除，禁止其帶壓施工作業(yè)。除此之外，在施工現(xiàn)場必須要采用消音罩安裝的方法，盡可能減少發(fā)電機造成的噪音影響動火現(xiàn)場的各項施工作業(yè)；在人口較多或者戰(zhàn)場位置的氮氣排放管線末端，必須要設置相應的消音器。

3 結語

總而言之，當前原油管道氮氣清掃主要是油氣和清管隔離，分段清掃方法，原油掃出率相當高，氮氣清掃方法可以結合管線實際情況進行運用，合理運用氮氣余壓，降低氮氣損耗，不僅確保原油掃出率，而且確保清掃效率。在清掃中壓力流量變化需要對其原因進行全面分析，采用有效的方法防止出現(xiàn)氣阻的情況。就工程來講，必須要根據(jù)清掃難點，事先做好各項準備工作，確保氮氣清掃工作順利開展。