天然氣管道泄漏分析及動態處理技術研究

李強

【摘? 要】管道作為油氣田和用戶之間的紐帶，在油氣田開發、開發和開發中發揮著重要的作用。使用管道運輸天然氣是最安全、最可靠、最有效的運輸方式，但由于長期運行和長途運輸，天然氣管道將受到磨損、腐蝕、老化和人為破壞，導致管道變形和泄漏。天然氣泄漏對管道操作造成嚴重的安全風險，對人身和財產安全構成不可預測的威脅。因此，天然氣管道的泄漏處理尤為重要，也需要及時有效地修復管道。

【關鍵詞】天然氣管道;泄漏分析;動態處理技術

1天然氣行業發展現狀

隨著工業產業的不斷發展，自進入21世紀以來，國內外空氣質量問題日益明顯，全球氣溫上升，因北半球雪域不斷減少導致海平面逐步上升。為了阻止溫度繼續上升，需要控制二氧化碳的排放，特別是減少高碳化石燃料的消耗。天然氣中碳與氫的比例為1：4，相同熱值下的二氧化碳排放量比煤少43%，比石油少28%。同等熱值下二氧化硫的排放量天然氣比煤炭少99.6%，比石油少99.4%。使用天然氣沒有粉塵和硫化物，對空氣污染更小，將逐漸成為21世紀的主要燃料。如下圖1所示，全球天然氣消費量在09年金融危機的打擊下極速下降約2.52個百分點，10年經濟回暖后開始逐漸穩步上升，每年增長量約為兩個百分點，與此同時，全球各地的天然氣產量仍高于消費量。截至17年，全球天然氣產出量為36032億m3，同比增長約1.5個百分點;消費量為35961億m3，同比增長約1.5個百分點，占全球一次能源消費量的24.1%。隨著非常規天然氣開采技術（例如頁巖氣和可燃冰）的逐步成熟，未來全球天然氣的增長將繼續。

圖1全球天然氣年度消費量

2天然氣管道泄漏的原因分析

2.1管道材質問題

目前，大多數工廠的天然氣管道網絡一般采用鋼管、PE管、鑄鐵管道等材料，造成泄漏的不同原因。鋼管具有自身的耐腐蝕性、使用壽命長、無腐蝕處理，廣泛用于天然氣管道工程。然而，在更換天然氣之后，由于缺少濕氣或芳族組分，在鋼管接頭處的密封材料將干燥和收縮，從而形成泄漏點。如果沒有及時處理，會造成大量的天然氣泄漏。

2.2管道施工質量問題

很多管道在建設期間，由于多方面的原因造成了施工質量不合格，將使管道遭到嚴重侵蝕而泄漏，具體表現如下兩個方面。（1）管道焊接質量。天然氣管道的運輸距離都比較長，因此管道的安裝過程中涉及到管道的焊接，管道的焊接過程中可能因為焊接質量問題造成天然氣管道的泄漏，焊接質量問題一般情況下分為兩種：首先，管道出現燒穿、咬邊等質量問題，這種問題我們用肉眼檢查時就能及時發現，處理也比較容易;然后管道焊接內部出現氣孔、夾渣等質量，這種問題發生在管道的內部，因此需要借助某些儀器才能發現，這就很容易造成天然氣管道出現泄漏。（2）管道施工管理。天然氣管道的施工過程中，一些施工企業過度的重視施工進度，而對施工質量有所忽略。主要體現在以下方面。①防腐層補口質量。管道焊接處防腐層補口較容易出現缺陷或裂縫，一旦質量得不到保障，就會造成很大的腐蝕風險。②陰極保護系統施工。陰極保護系統安裝與施工要求是非常嚴謹的，一旦出現不按設計要求的施工，就會對陰極保護效果造成負面影響，也會給以后的管理和腐蝕控制帶來很大的麻煩。

2.3管道腐蝕問題

天然氣管道在經過長時間的使用后，很容易受到各種程度的腐蝕影響。我國目前使用的天然氣管道材料主要為鋼管，金屬材料在不同的環境中很容易發生化學反應，管道的內外壁可能被腐蝕，這種情況下就會造成天然氣管道的泄漏。

2.4運行缺陷

在天然氣管道運行的過程中對其影響最大的就是人為因素。在天然氣管道施工過程中存在著交叉施工的情況，再加上在施工過程中沒有嚴格的施工規范來控制施工情況，很容易就會出現像地面塌陷路面斷裂之類的施工問題，嚴重的甚至會導致出現管道開裂的問題，加劇了天然氣管道泄漏的情況，給施工單位帶來經濟損失，造成了資源的浪費，影響了天然氣管道的正常運行。

3天然氣管道泄漏的動態處理技術

3.1注劑式帶壓堵漏技術

通過注劑帶壓堵漏技術進行動態處理，是一種安全可靠的基礎手段。在應用中主要通過特別的夾具以及液壓注射工具，將密封劑注射到夾具以及泄漏位置外表面的密封空腔中，可以迅速有效地處理各種相對較為輔助的泄露缺陷問題。注劑壓力高于泄漏介質壓力的狀況下就會強行壓住泄露點。注劑就會通過塑性體轉變為彈性體，這樣就會形成具有一定彈性的密封型結構，可以維持一定工作密封比壓，進而實現重新密封的效果。現階段，國內外生產以及應用的密封劑主要可以分為2類。第一，熱固化密封注劑;第二，非熱固化密封注劑。在閥門外泄漏中較為常用的方法如下所述。針對壁厚高于8mm的閥門填料函中對其進行動態條件下缺陷處理中，通過此種方式進行處理。可以直接的在閥門填料函壁面上通過注劑的方式進行施工作業。在施工中，首先在閥門填料函的外壁的釋放位置根據具體狀況選擇直徑10.5mm以及8.7mm的鉆頭進行開孔作業，壁面孔鉆透，在預留1mm-3mm厚度的時候要撤出鉆頭，通過M12或者M10的絲錐攻絲。然后將專用旋塞閥打開，通過直徑3mm的長桿鉆頭將余下的函壁鉆頭，泄露的介質則就會隨著鉆頭的排削去的方向噴出，為了合理地避免鉆孔出現高溫以及高壓等傷害，可以通過擋板進行安全控制。先在擋板上通過鉆頭鉆出直徑約為5mm的孔，然后進行施工作業。鉆透小孔后要及時取出鉆頭，將注劑專用的旋塞閥關緊，連接高壓注劑搶進行密封處理。如果其密封填料函介質的壓力較低，則可以通過3mm的直徑長鉆頭直接的鉆頭小孔，然后密封處理。

3.2黏結堵漏技術

該項技術的應用原理就是利用膠黏劑來進行堵漏處理，利用黏結劑的黏結力強以及黏結的速度快，這種技術在實際的應用過程中取得了非常不錯的效果。但是目前在施工過程中這項技術還只是被應用在管道泄漏的位置，利用黏合劑來讓密封材料和管道之間可以形成密封性結構，以此來達到堵漏的目的。這項技術所用的設備非常的簡單，應用原理也非常的簡單，消耗的成本比較低，因此在管道堵漏施工過程中被廣泛的應用。

3.3焊接堵漏技術

天然氣管道在日常的運輸過程中，管道內都存在一定的壓力，如果管道發生泄漏的現象，在帶壓的情況下進行補焊是比較困難的。首先對管道進行補焊的時候，金屬會因為高溫而融化，金屬融化沒有完全的冷卻之前，管道內的壓力就會和正在融化的金屬產生反應，可能發生噴跑融化金屬的現象;其次，天然氣管道泄漏的介質往往存在很大的危險性，焊接過程中，一旦操作失誤很容易引發介質的爆炸。帶壓焊接堵漏技術的原理是在高溫下金屬材料融化，裂縫被融化的金屬填充，從而達到補漏的目的。帶壓焊接堵漏是一項施工難度大、專業性比較強的技術，操作中需要很多的設備進行配合，工藝比較復雜，實際的應用中比較少。

4結束語

隨著技術的不斷發展，對于動態處理技術的提高也進行了更加深入的研究。利用動態處理技術來處理泄漏問題可以有效的幫助提高資源的利用效率，解決環境污染和資源浪費的問題，在實際的施工過程中應當重視對于天然氣管道泄漏原因的分析，利用現代的科學技術手段來推動天然氣的發展。

參考文獻：

[1]王莉莉，王夢珠，呂妍，齊晗兵，李棟.泄漏位置對激光檢測天然氣管道泄漏影響分析[J].壓力容器，2016，3308：60-64+74.

（作者單位：山東魯東天然氣有限責任公司）