长距离天然气管道投产置换技术研究

康清辉 聂超增

西气东输厦门管理处 福建省 厦门市 361000

摘要：天然气管道投产置换只会采用不同的方法进行投产置换，通过分析不同方案所带来的实际效果，了解不同方案的优缺点，分析不加隔离清管器方案的可行性，并且对相应的检测数据进行合理分析，总结出天然气管道投产置换的规律，提出适合长距离天然气管道投产置换方案。

关键词：天然气；管道；置换技术

天然气管道在施工后会进行投产置换操作，该操作的主要作用是排除管道内的空气引入天然气，同时能够更加全面的检查管道的整体质量，因此对天然气管道的投产置换安全控制非常重要。天然气管道投产置换的难点是将空气和天然气进行有效隔离，防止在天然气管道内形成爆炸性混合物。一般情况下对于长距离天然气管道的投产置换采用注入氮气后加隔离清管器。隔离轻款器会起到阻隔作用，但是由于地形、管道安装等多方面因素的影响，天然气管道经常会发生卡球泄漏等事故，因此需要研究更好的投产置换方法，提高天然气投产置换工作的效果。

1直接置换法

直接置换法是用天然气输入到新建的天然气管道内直接置换管道内的空气。直接置换法的操作方便，而且置换速度非常高。在新建天然气管道与原有天然气管道连接以后，采用天然气的工作压力能够直接排放掉新建天然气管道内的空气，当新建天然气管道内天然气的含量达到相关标准以后，就可以实现正常使用。在天然气管道投产置换过程中，由于清管器本身出现磨损，可能会导致天然气泄漏到空气中，如果空气中的天然气浓度较高，就有可能发生危险情况，因此采用直接置换法存在的危险性较高。

2间接置换法

间接置换法是利用惰性气体对管内的空气进行置换，然后再输入天然气进行置换，采用间接置换法的安全性较高，但是间接置换法的费用较高，一般情况下很少采用氮气置换。因此需要结合实际情况，选择合适的置换方法。

2.1加隔离器隔离氮气置换

2.1.1工作原理

加隔离器隔离氮气置换的操作流程为在天然气管道首站发送两个中间带有高纯度氮气隔离端的清管器置换天然气管道内的空气，在进行传输过程中结合监听器监听轻狂迅速到达的时间，并且对清管站和分输站以及管道内的气体浓度进行监测，最后将所监测的内容进行记录，确保天然气管道内的置换效果达到相关标准。

2.1.2置换优点

1. 清管器能够清除天然气管道内的污染物，能够及时了解天然气管道内部情况，为后期的监管作业提供详细的基础数据。

2. 能够在天然气清管站对空气、氮气、天然气进行重新隔离，使空气和天然气保持一段距离，确保天然气管道能够实现安全运行。

2.1.3置换缺点

1. 在实际操作过程中，如果清管器没有起到较好的阻隔作用，则有可能导致氮气和天然气的泄漏量增大，造成该现象的主要原因是由于清管器磨损以及管道内壁结构所造成的。

2. 在进行投产过程中不容易控制。清管器在运行过程中忽快忽慢，导致清管器磨损严重损坏线路损失，形成的不安全因素较多。由于清管器运行不平稳，无法监听清管器的具体位置，会对整个投产过程造成困难。

3. 需要氮气量较大。为了防止清管器在管道内出现碰撞，必须保证两个清管器之间有较长的隔离段。

4. 由于天然气管道所经过的地形较为复杂，在爬坡段或者转弯段，清管器容易出现停滞现象，导致置换过程复杂。

5. 当天然气进入管道以后，如果清管器出现卡死现象，在处理该故障时的方法非常复杂，容易引起安全事故的发生。

2.2不加隔离期隔离氮气置换

2.2.1工作原理

不加隔离器的置换工艺是先将氮气注入到管道下游，然后再开启和关闭阀门的帮助下对管道内直接射入天然气，从而实现天然气管道的投产置换。利用该方式使各种气体介质之间没有隔离措施，氮气和天然气处于自由状态，其主要的运行速度主要是依靠分输站的供气压力进行控制，利用沿途中各检测点进行氮气检测以及天然气的到达时间和变化情况，从而有效计算出氮气和天然气混合气段的长度以及氮气的消耗量。

2.2.2置换优点

1. 单方式的置换过程平稳，容易对置换过程进行控制，在分输站供气压力稳定的情况下，氮气与天然气混合气段的流速平稳，不会出现过快过慢现象，可以及时判断出氮气与天然气的所在位置。

2. 对于地形以及管道安装等因素的影响较小。根据实际的测量数据可以看出，在复杂地段氮气与天然气混合段的监测状况正常，并没有出现增长的现象。

3. 氮气损失量较小，天然气通过分输站以后，氮气损失量的增长缓慢，其主要的原因是由于管道内的气体运行速度一致，随着置换管道距离的不断增加，氮气的损失率会逐渐降低。

需要注意的问题：第一，在进行天然气管道投产置换之前，需要确保天然气管道和清管器的干净；第二，在准备工作中应当注重投产置换中天然气分输站的供气压力，最好将管道内的气体流速控制在每秒3~5米左右；第三，在进行置换过程中要时刻监测氮气与天然气之间的位置，计算出管道内氮气段的长度，保障天然气和空气之间的距离达到相关标准，才能够保证天然气管道的投产安全。第四，在进行投产置换之前，需要对所消耗的氮气量进行估算，防止在置换过程中发生氮气不足或者造成不必要的浪费，如果天然气管道投产置换过长，可以采用分段置换的方法进行操作。

因此，对于天然气管道所处地形以及弯头较多的天然气管道可以采用不加隔离器的置换方法，能够有效降低清管器的推动压力以及清管器的磨损程度，能够有效避免清管器前后气体发生串气现象。

3结束语

通过研究发现，天然气管道投产置换不采用隔离清管器的方案可行性较高，并且不采用隔离清管器的方案有着很多优点，能够有效弥补传统投产置换方法的不足，并且该方法的适用范围较广。虽然该方法在理论方面比较缺乏相应的实践支持，但是在我国其他天然气管道中的应用成果可以看出其可行性，能够为今后天然气管道的投产置换提供参考性建议。

参考文献

[1]杨彬彬,邱亚泽,郝毓华.长距离输送天然气管道的检测技术措施[J].云南化工,2018:187.

[2]孙兴祥,刘保侠,刘乃刚.长距离天然气管道投产置换技术研究[J].油气储运,2004:54-57+66+5-6.

[3]王菁,王璠.关于天然气长距离运输管道的施工技术[J].科技与企业,2012:105.