天然氣管道冰堵成因及防治措施

天然氣管道冰堵成因及防治措施（3.4.5.國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)聯(lián)合管道有限責(zé)任公司北方哈爾濱輸油氣分公司）【摘要】：隨著天燃?xì)夤艿喇a(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，天燃?xì)夤艿赖倪\(yùn)輸距離愈來(lái)愈遠(yuǎn)，運(yùn)輸壓力愈來(lái)愈大。燃?xì)夤艿涝谶\(yùn)營(yíng)的過(guò)程中，由于經(jīng)常會(huì)受到各種外部不利因素的影響，天燃?xì)膺\(yùn)輸管線非常容易出現(xiàn)冰堵問(wèn)題，嚴(yán)重影響著天燃?xì)夤艿赖恼＿\(yùn)營(yíng)。本文主要就針對(duì)燃?xì)夤艿辣略蜻M(jìn)行了剖析，給出了天燃?xì)夤艿辣骂A(yù)防措施，為天然氣管道建設(shè)和冰堵的解決提供更好的參考?！娟P(guān)鍵詞】：天然氣管道；冰堵；發(fā)生原因；防治措施；隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，將能源供應(yīng)作為國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的主能，已成為國(guó)家現(xiàn)代化建設(shè)的基石。目前，天然氣的輸送主要是通過(guò)管道進(jìn)行的，但受到一些自然環(huán)境因素和氣候變化的影響，容易造成天然氣管道結(jié)冰問(wèn)題。導(dǎo)致管道冰堵，對(duì)天燃?xì)庹］斔秃腿藗兊恼Ｊ褂眯纬闪撕艽蟮挠绊?。?shí)際的管道工作中，相關(guān)工作人員應(yīng)重視管道冰堵問(wèn)題，找出成因，制定科學(xué)合理的的防治措施，以此確保天然氣管道的正常運(yùn)行。因此，研究天然氣管道冰堵成因及防治措施具有非常重要的價(jià)值意義。1冰堵成因概述1.1冰堵成因冬季是天然氣管道結(jié)冰堵塞的主要時(shí)節(jié)，這一般由于管道中出現(xiàn)了氣態(tài)水或液態(tài)水而導(dǎo)致的。液態(tài)水的出現(xiàn)也一般是由管道在投入運(yùn)營(yíng)之前并未充分干燥，而造成在低溫環(huán)境下結(jié)冰堵塞。天然氣管道的輸送壓力越來(lái)越高，天然氣管道投產(chǎn)前未對(duì)管道內(nèi)的殘余水進(jìn)行清洗，水壓試驗(yàn)后或管道清洗過(guò)程中，管道的某些部位會(huì)形成更多的水，在一定溫度下直接冷卻，生成天然氣水合物。當(dāng)管道水溫低于天然氣露點(diǎn)水溫時(shí)，由于分散，天然氣組分中的小分子可以在高壓和高溫下同時(shí)釋放，形成了大量的氣體水合物和冰。因此，冰堵的最主要原因是大量的氣體水合物。1.2冰堵類型及危害冰堵主要有以下四個(gè)類型。一是不完全干燥導(dǎo)致冰堵，由于在投運(yùn)之前進(jìn)行了一系列監(jiān)測(cè)工作，水沒(méi)有充分干燥，且由于管線內(nèi)不易揮發(fā)、地形傾斜、易積聚等特點(diǎn)，大量液態(tài)水積聚，造成冰堵。二是由于站場(chǎng)節(jié)流和焦耳-湯姆遜效應(yīng)，天然氣溫度急劇下降，氣體凝析油滲入天然氣，然后在高壓下凍結(jié)，造成冰堵。三是清管作業(yè)，清管作業(yè)所形成的殘留液態(tài)水，與第一類情形基本相同。四是輸送高露點(diǎn)氣源。天然氣的高含水量使氣態(tài)水在低溫范圍內(nèi)容易液化成冰堵。此外，天然氣水合物的產(chǎn)生也會(huì)對(duì)管道的整個(gè)工作過(guò)程形成一些負(fù)面影響。當(dāng)在天然氣輸氣管道的特定地段，或輸氣站周圍產(chǎn)生天然氣水合物時(shí)，很容易降低流體面積，從而導(dǎo)致局部阻塞現(xiàn)象。當(dāng)上游壓力升高時(shí)，氣體流量降低，下游氣壓降低，影響正常輸氣和安全采氣。同時(shí)，大孔隙中大量的天然氣水合物直接降低了氣體流量測(cè)量的準(zhǔn)確性。氣動(dòng)液壓截止閥推力管內(nèi)產(chǎn)生大量天然氣水合物，使得測(cè)控單元無(wú)法及時(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)信號(hào)，導(dǎo)致閥門誤關(guān)。一旦在閥室或關(guān)閉閥門的死氣段中生成水合物，加之體積膨脹，很容易凍結(jié)和破壞設(shè)備或管道。這些情況大多發(fā)生在冬季氣溫較低的地方。1.3油氣管道運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)天然氣工程建設(shè)中使用的管道較多，部分管道設(shè)備質(zhì)量較差。這是因?yàn)樵S多施工企業(yè)為了提高自身的經(jīng)濟(jì)效益而使用了一些劣質(zhì)管材。這些管道在具體使用中容易發(fā)生漏油、漏氣等問(wèn)題，可能引發(fā)各種安全事故。由于管道焊接的特殊性和工藝的復(fù)雜性，在具體的焊接過(guò)程中影響因素很多，一旦處理不當(dāng)，就可能產(chǎn)生焊接缺陷，影響焊接接頭的質(zhì)量。相關(guān)管道和設(shè)備在使用過(guò)程中，如果出現(xiàn)異常壓力波動(dòng)或受到較大外力，可能會(huì)出現(xiàn)焊接裂紋，影響管道的使用1.4天然氣水合物氣體水合物的基本結(jié)構(gòu)是，在水合物單位體積中，水分子分散，形成空間單元的基本結(jié)構(gòu)，同時(shí)其他分子進(jìn)入其中。水化物的天然氣成分主要包括甲烷、丙烷、丁烷、一氧化碳和水硫化物等，這也是最常見(jiàn)的氣體成分。天然氣水合物通常只是相對(duì)較小的氣體分子，與丁烷相比，由大量分子組成的氣體組分不會(huì)產(chǎn)生水合物。因此，假設(shè)輸氣管道的加壓環(huán)境溫度固定，對(duì)應(yīng)的天然氣的安全飽和含水量也就被規(guī)定了。當(dāng)不飽和含水天然氣進(jìn)入管道時(shí)，由于氣壓的減小露點(diǎn)溫度降低，當(dāng)露點(diǎn)氣溫低于輸氣管線溫度時(shí)，為了滿足壓強(qiáng)要求，當(dāng)天然氣水合物的形式環(huán)境超過(guò)了輸氣管道溫度時(shí)，就有機(jī)會(huì)析出天然氣水合物。天然氣水合物的產(chǎn)生條件大致有以下三個(gè)條件：高溫與壓強(qiáng)的有機(jī)組合，促進(jìn)了天然氣水合物的產(chǎn)生依賴于氣溫和高壓。接下來(lái)是水和物的形成體。最后是氣體處于水蒸氣飽和或過(guò)飽和狀態(tài)。2天然氣管道冰堵防治措施2.1冰堵的防治措施當(dāng)管道完全被冰封閉時(shí)，通常可以進(jìn)行清管和疏通。針對(duì)管道清管過(guò)程中的冰封現(xiàn)象，一定要關(guān)閉凍封段二端的閥室閘門，以便使氣體水合物在通氣和緩加壓后的緩加壓過(guò)程中逐漸分解。也可利用水蒸氣將高溫水蒸氣噴灑在管道外壁，讓管道內(nèi)充分升溫，從而促進(jìn)溶解過(guò)程。對(duì)調(diào)節(jié)閥后的冷冰堵，可加入適量甲醇抗冷劑，利用其優(yōu)異的親水性功能把大量水分吸附在天然氣中，在有效減少水分的基礎(chǔ)上溶解于天然氣水合物。對(duì)于局部管段的疏通，在氣站內(nèi)的局部管段結(jié)冰時(shí)，可在增加天然氣溫度的基礎(chǔ)上，通過(guò)加熱設(shè)備對(duì)天然氣段進(jìn)行加熱，以便使天然氣水合物快速溶化。從加熱設(shè)備上來(lái)看，主要有水涂層爐和電加熱器。其中，電加熱器主要適用于較低熱功率，而水涂層爐則適用于較高功率的。在分輸管道段被封堵時(shí)，可以轉(zhuǎn)切換備用管道，或在冰堵段附近對(duì)高功率電伴熱帶做纏繞處理，以這種方法加熱管道能迅速溶解天然氣水合物。同時(shí)，調(diào)壓閥還能夠進(jìn)行前后壓差的節(jié)流功能，解決冰堵。當(dāng)壓氣站出現(xiàn)凍結(jié)和密封現(xiàn)象時(shí)，也可以調(diào)整工藝，利用壓縮機(jī)出口的高溫天然氣水對(duì)冰壓載段進(jìn)行吹掃，以改善天然氣水合物儲(chǔ)層的降解。。2.2判斷冰堵位置管道冰點(diǎn)部的表面溫度遠(yuǎn)小于上游和下游，一般小于五。C。且管道內(nèi)部有明顯的振動(dòng)，有明顯的氣體聲，是由于空氣湍流沖擊管道所造成的。而管道二側(cè)的泥土都帶有一定的含水量，并略微結(jié)冰。2.3除冰措施應(yīng)用化學(xué)制劑，將乙二醇或甲酸灌入管內(nèi)，以防止在冰堵不嚴(yán)重情況時(shí)產(chǎn)生的天然氣水合物，并采取其他降壓措施，在較嚴(yán)重的冰塞情況下，應(yīng)該首先關(guān)掉壓縮機(jī)，加熱并保溫，使天然氣的溫度維持在由氣態(tài)水合物所形成的平衡溫度水平。在現(xiàn)場(chǎng)使用電加熱器，對(duì)冰點(diǎn)溫度的管道進(jìn)行外部加溫。在天然氣工程發(fā)展的過(guò)程中，其生產(chǎn)過(guò)程對(duì)天然氣工程的應(yīng)用具有非常重要的價(jià)值，而天然氣工程的應(yīng)用也對(duì)天然氣生產(chǎn)的效率有著決定性的影響。如今，隨著科技水平的不斷提高，我國(guó)天然氣發(fā)展開始向智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、現(xiàn)代化方向轉(zhuǎn)變。但在具體的發(fā)展中，由于天然氣的大量使用，也導(dǎo)致了能源的過(guò)度消耗，這將導(dǎo)致我國(guó)能源短缺，有必要采取相應(yīng)措施，進(jìn)一步降低能源消耗。3結(jié)束語(yǔ)綜上所述，天然氣的應(yīng)用日益普遍，對(duì)管道施工也提出了更高的要求。關(guān)于天然氣管道運(yùn)輸中的冰堵問(wèn)題，要認(rèn)真分析其成因，制定相應(yīng)措施，不斷完善，以此保證天然氣安全的運(yùn)輸。冰堵產(chǎn)生最基本的影響因素便是天然氣水合物的產(chǎn)生，而進(jìn)行冰堵的核心目的就是抑制天然氣水合物的產(chǎn)生。因?yàn)楸滤a(chǎn)的危險(xiǎn)相當(dāng)大，會(huì)構(gòu)成嚴(yán)重的安全威脅。在實(shí)際的管道運(yùn)輸中，要求相關(guān)技術(shù)人員注意管道冰堵問(wèn)題，并運(yùn)用科學(xué)的防治措施保證管道的順利工作。參考文獻(xiàn)