特殊清管作業在天然氣管道中的應用

謝雪梅

（陜西省燃氣集團陜西省天然氣股份有限公司楊凌分公司 西安）

天然氣長輸管線在施工階段和運行階段，因各種原因使管內存在積水、雜質及不明固體障礙物等情況，不僅影響管線輸送效率，更給管道運行帶來不安全隱患。

一、投產初期管線，置換、清管、投運聯合作業

置換、清管、投運作業聯合進行，已廣泛應用于國內外多條管線的投產運行，俗稱“柱塞法”或“氣柱法”。采用兩清管器或多清管器間注入氮氣或其它隋性氣體，形成惰性“氣柱”，依次用惰性氣體推動前方清管器，用天然氣推動最后一個清管器，在管道中部及末端設檢測點及監聽點，跟蹤清管器的運行地點，監測惰性氣體和天然氣的漏失量。通過在管道末端檢測，掌握置換情況，選擇確定收球時間。此法優點在于集清管、置換、投運作業一體化進行，可節約資金投入，縮短運作時間。

二、管內情況不明時，不同類型清管器交替作業

管內情況不明的情況一般分兩種：①投產前期，初次清管的管線。②管線已投用多年，管段因局部改造后，首次清理的管線。對這兩種不同情況，皆可適用不同類型清管器進行多次清管。

（1）首次清管。一般首選通過能力較強的橡膠清管球進行，可適當減小橡膠球與管內壁的過盈量（1%～2%），觀察清管球接收后的磨損及損傷情況，理論判斷管內障礙物情況。

（2）再次清管：采用皮碗清管器再次進行清理，針對初期清管球的情況，若管內無大型異物，可選用兩皮碗、三皮碗清管器再次清理；若判斷有大型固體障礙物，可再次采用橡膠清管球清理，適當加大與管內壁的過盈量。不可盲目采用皮碗清管器進行清管，以免卡球事故發生。

三、管內存在小型金屬障礙物時，使用皮碗清管器存在的問題

（1）金屬異物與管壁形成硬對硬磨擦，易產生火花，且對管壁造成一定沖擊；且金屬間的磨擦與沖擊力，與氣體流速成一定的正相關性。

（2）橡膠清管球具有的易通過障礙物的能力，使遇金屬障礙物時，易越過前行。

（3）金屬異物與常規型皮碗清管器前端鋼質拉環易發生長期或間歇性撞擊與沖擊，尤以上坡下溝處沖擊力更大。

（4）金屬異物易墊于皮碗清管器前后皮碗間，形成難以逾越的“夾塞”，使清管器支架劃傷變形、皮碗損傷，甚至前行困難。

四、清洗工藝與清洗器結構改進

1.調整清管工藝

全面了解清管器運行線路情況，確定大型跨越、坡、溝的里程、高程及長度，根據坡、溝、跨越點位置調整清管器運行速度，盡可能確?！霸谄街惫芏蝿蛩偾靶?，上坡前稍急，下溝時略緩”的清管工藝。

2.改進清管器結構

（1）割除皮碗清管器前端金屬拉環，以減小或消除金屬異物與拉環間的硬對硬撞擊。

（2）采用三皮碗清管器。在前皮碗前反裝一外圓直徑較小的皮碗（圖1），或將前皮碗拆卸，磨小外圓后反裝于前端。此兩法，均可確保前皮碗外圓不與管壁接觸，從而確保其不與管壁發生磨損，且可將金屬異物一端“撈”于皮碗上，推動其前行，從而減少沖擊；后兩皮碗與管壁接觸形成密封，推動清管器運行。

（3）前皮碗外圓直徑的確定。外圓直徑不可過小，若直徑過小，易使金屬障礙物越過第一皮碗，卡于一、二皮碗間，或越過第二皮碗，進入二、三皮碗間，形成“夾塞”。此“夾塞”易劃傷皮碗，致使密封結構難以建立，使清管器停止運行；或在皮碗間形成“卡阻”態勢，使清管器運行受阻，見圖2。

（4）合理計算并確定經改進清管器的結構長度，確保能順利通過長輸管線中各類型彎管；計算清管器經改進后重心的變化，避免清管器運行中出現“頭重腳輕”，對運行速度產生影響。

圖1 改進后清管器示意

圖2 “夾塞”態勢示意圖

五、多清管器聯合推進

1.多清管器串聯清管工藝

常規清管作業多向管內發送一個皮碗清管器，所用清管器為聚氨酯材料制成的三皮碗清管器，相對管道內徑的過盈量約為4%，推薦運行距離為100 km。清管器借助皮碗外沿與管內壁形成的過盈量得以有效密封，從而達到清除管內雜質的目的。由于皮碗磨損量受管道內雜質的多少及清管器運行距離影響，通常清管器運行至末端時磨損量較大，已難以形成有效密封，致使雜物、積水漏失量較大。

針對管內積水運行的特點，選擇運用多清管器“串聯”清管工藝，可有效解決常規清管器難以克服的弊端。與常規清管作業相比，多清管器清管工藝的優勢主要體現在以下兩個方面：①多清管器清管皮碗磨損量將依次減小，且呈均勻磨損?？捎行Ц纳魄骞芷鬟\行中、末期皮碗磨損嚴重的現狀，提高清管效果。②多清管器“串聯”清管，后清管器可借前清管器帶動積水前行之勢，再增后推之力，形成“連環”之勢，使積水最終出低佳之地，極大地改善清管效果。

2.運用多清管器清管工藝注意事項

（1）清管前，應根據待清管管段的特點及待發送清管器的數量，在清管管段上、下游進行壓力調整，以保證在每一個清管器前后均建立合適的壓差。

（2）多清管器清管易因清管器間距過近，造成卡球事故發生，或因管內污物過多，發生清管器“撞擊”事件，因此，根據管內積水位置及長度，合理地確定兩清管器合適的間距，尤為重要。

（3）記錄清管器運行前后壓力，計算清管器運行速度并隨時進行調整，確保每個清管器都以最佳速度運行。

（4）清管前應根據實際情況安排好沿線監聽點，隨時掌握清管情況。

（5）清管前應針對可能出現的異常情況，提前制定應急預案及處理措施。

（6）在清管前應充分了解管內情況，對于管內固體雜物過多的情況，不宜采用此法。

六、管內清管器運行受阻時，排阻方法的合理選擇

（1）正推法。球前降壓、球后增壓。在管道運行允許的情況下，首選，上游切斷，加大下游用氣量的方法建立壓差；受時間限制時，可就近切斷清管器兩端閥門，在靠近清管器端放空天然氣，建立壓差。此法適用于各類型清管器的受阻。

（2）反推法。球后降壓、球前增壓。切斷球前閥門，采用球后加大用氣量或放空天然氣的方法進行。此法更適用于橡膠清管球的運行，對于有運行方向的皮碗清管器，若在高壓差下反推，易造成皮碗裙邊磨損嚴重，再正行時，恐再難以形成較好的密封，因而選用反推法時應慎重。

（3）再發球法：在原有清管管段再發送一清管器，利用后清管器的密封能力推動原有清管器前行。在不明管內卡阻部位及情況時，選擇此法，易造成“雙球卡阻”（圖3），因而應慎重選擇。

七、結語

隨著管輸行業先進技術的不斷發展，帶自動檢測裝置更強功能的清管作業也日漸得以成功推廣及運用。但上述幾種特殊清管作業法，因其較強的針對性，在管道清管作業中仍具有一定的應用價值。

圖3 卡阻態勢示意圖