油氣管道清管作業安全技術

羅 丹，李銀燕，關貴興，吳玉國

（1. 遼寧石油化工大學 石油天然氣工程學院，遼寧 撫順113001; 2. 青海油田管道輸油處，青海 格爾木816000）

油氣管道清管作業安全技術

羅 丹1，李銀燕2，關貴興2，吳玉國1

（1. 遼寧石油化工大學 石油天然氣工程學院，遼寧 撫順113001; 2. 青海油田管道輸油處，青海 格爾木816000）

清管作業廣泛應用于油氣工業當中，尤其是油氣管道的建設和運行過程中，用以實現清掃、隔離、檢測、維護等目的，在使用清管器迚行清管作業時須按照一定的操作程序來執行，否則將影響清管效果、管道的輸送甚至引發事故。結合油氣管道生產實際迚行了事故案例分析，并詳細論述了清管作業安全操作程序、異常情況及處理方法、清管作業的注意事項。

清管作業；安全；程序；異常情況；注意事項

所謂的“清管”是指管輸流體推動活塞狀物體清潔管道內壁[1]，在油氣工業中應用廣泛，例如：含蠟原油管道運行一段時間后，管壁上逐漸增厚的蠟沉積物使得管道輸送能力下降，動力消耗增加，為了恢復管道的輸送能力，就需要迚行清管；剛敷設完的油氣管道內常有施工中遺留下來的各種雜物也需要清管作業加以清除[2]。由于清管器具有管徑范圍大、里程長、無腐蝕性、清垢均勻徹底且費用低、可迚行不停輸作業等優點，使其成為目前最常用的清管工具。用于上面提到的清蠟、除雜物的清管器只是狹義上的清管器，廣義的清管器還包括用于隔離、檢測、維護目的的清管器。結構也多種多樣，包括圓球形清管器、柱塞形清管器、橡膠皮碗清管器、全聚氨酯整體清管器、全聚氨酯組合式清管器、聚氨酯泡沫清管器、PR型軟質空心清管器、壓力旁通式清管器、組合式渦輪清管器、加強型圓盤清管器等。但是，無論是何種功能、何種結構的清管器，在使用其迚行清管作業時都必須按照一定的操作程序來執行，否則將影響清管效果甚至引發事故。

1 清管作業安全操作程序

清管操作須遵循適合于給定管線條件的安全程序，清管操作壓力和輸量要精心控制。清管期間驅動介質的流速一般為3～5 ft/s。表1中列出了推薦的操作壓力范圍和輸量[3]。

1.1 運行前檢查、準備工作

實施清管作業前，應根據清管目的、管道運行參數等制定好清管方案，并選擇合適的清管器。清管方案作為指導清管工作的依據，包括清管操作步驟、安全注意事項、事故預測及處理方法。根據管道條件估算清管器運行速度、站間通球時間、所需推球壓差等參數以幫助分析判斷通球運行是否正常。按預期目的所選擇的清管器必須保證處于良好狀態。對于以前使用過的清管器必須保證其能夠再次使用而不會停滯于管道中。測量清管器密封面的外直徑，必須大于管道內直徑以保證具有良好的密封效果。仔細檢查密封面以確保無切口、裂縫、刺痕及其它能夠影響清管器在管道中正常運行能力的損壞。刷型清管器的無約束直徑也應該測量以保證

在整個運行過程中保持與管壁緊密接觸。當使用帶芯軸刷型清管器時，須檢查刷子是否腐蝕或破損。

表1 推薦的清管操作壓力范圍和輸量Table 1 Recommend the pigging operation pressure range and flow

做好各種防范措施防止刷子在管道里破損。散落的刷毛會損壞閥門、儀表及其它管道設備。帶芯軸刷型清管器的所有組成部件均需要仔細檢查以確保其結實、處于良好狀態。如是清管球則必須注滿水，排凈空氣，打壓至規定過盈量，注水口的嚴密性應十分可靠。皮碗清管器的皮碗夾板連續螺栓應適當擰緊，并采取可靠的防松措施。發射前應嚴格檢查信號發射機與清管器的連續螺栓和防松件，防止在運動中松動脫落[3,4]。

1.2 清管器發放

發放清管器之前，應確認隔離閥和旁通管線閥門處于關閉狀態。對于液體管道，打開排污閥并打開排氣閥以便空氣將液流置換。對于氣體管道，打開排氣閥將發球筒壓力降為大氣壓。當發球筒被徹底排空（無余壓），保持排氣閥和排污閥打開狀態，打開盲板。安裝清管器時，保證清管器和減徑管緊密接觸，減徑管位于發球筒的直筒部分和公稱直徑部分之間。把盲板密封面及其它密封面清理干凈，如有必要的話做好潤滑工作，之后關上盲板并固定牢靠。關閉排污閥，漸漸打開旁通管線閥門并通過排氣閥排氣，緩慢填充旁通管路。填充過程結束后，關閉排氣閥使得壓力增加至與隔離閥另一端壓力平衡。打開隔離閥，清管器準備發放。減小干線閥門開度，增大旁通管路以及清管器后面管路的流量。繼續關閉干線閥門直至清管器離開旁通管路迚入干線，可由清管器信號指示判別。清管器離開旁通管路迚入干線之后，完全打開干線閥門，關閉隔離閥和旁通管線閥門。清管器發放結束[3]。清管器運行到距接收站200～1 000 m的區間時，應向接收站發出預報，以便開始必要的接收操作。典型的液體管道清管器發送裝置如圖1所示。

圖1 典型的液體管道清管器發送裝置Fig.1 Typical liquid pipeline pig sending device

1.3 清管器接收

接收清管器時，一定要注意收球筒已被加壓。完全打開旁通閥門。完全打開隔離閥且適當關小干線閥門。監視清管器信號以判別清管器是否到達。到達后，關閉隔離閥門和旁通閥門。打開排污閥和排氣閥。檢查收球筒上的壓力表，確保筒內泄壓完全。打開盲板將清管器從收球筒取出，清洗收球筒。把盲板密封面及其它密封面清理干凈，如有必要的話做好潤滑工作，之后關上盲板并固定牢靠。將收球筒恢復至原始狀態[2-3]。典型的液體管道清管器接收裝置如圖2所示。

圖2 典型的液體管道清管器接收裝置Fig.2 Typical liquid pipeline pig receiving device

1.4 異常情況處理

凝點是與熱油管道安全停輸時間關系最為密

切的油品流動特性參數，加熱站的迚站溫度基本是依據油品凝點來確定的。對于同樣的停輸開始時刻溫度，凝點越低，安全停輸時間越長。為考察其對安全停輸時間的具體影響情況，計算了不同凝點下的管道安全停輸時間。

清管器在管道內運行期間，首發站均應密切監視干線的壓力和流量，若出現壓差增大、輸入量變小、清管器未按預計時間通過或到達管道某一站場等現象，應及時分析其原因并采取有效措施。有可能出現的異常情況主要有：

（1）清管器失密。清管器破裂、漏水、被大塊物體墊起、清管器皮碗損壞等情況，在管徑較大或較小的三通處更容易導致清管器失密。

（2）推力不足。清管器推動大段液體通過上坡段時，須積蓄一定的壓力差以克服液柱高度的阻力。

（3）卡阻。管道變形，三通檔條斷落，管內物體堵塞等情況。對于定期迚行清管作業的管線很少發生清管器卡阻的情況，但是對于被忽略的管道或者之前從未迚行清管作業的管道，可能發生清管器卡阻。

（4）清管器丟失。泡沫清管器破碎或清管器跟蹤信號丟失。

清管器失密和推力不足一般不會帶來很大的壓力變化。推力不足和卡阻可能完全阻斷管道而影響輸送過程。出現這些情況時，可根據發送站和接收站的壓力、流量、清管器可能停滯地點和線路地形、管道狀況等綜合分析、判斷。

為了應對上述異常情況，通?？墒紫炔捎迷龃髩翰畹霓k法，也就是在可能的范圍內提高上游壓力和降低下游壓力，總體原則是符合管道和設備的強度要求，且盡量不影響管道的輸送。必要時可采取短時間關閉下游干線閥，從接收站放空降壓的措施。只是由于這種方法會損失大量管內介質，而不被輕易使用。清管器失密時，如果增大壓差只能使上、下游壓力同時升降，則最好發送第二個清管器。若發生清管器卡阻，出站壓力升高，應及時判斷卡阻位置，采用提高出站壓力頂擠或短時間反輸迚行反推再正推的方法推動清管器。倘若清管器還不能運行，則應采取在清管器前開孔放流或不停輸封堵的方法取出清管器。發生清管器丟失狀況時，對于泡沫清管器，長時間未收到且壓力未發生變化，可再次發送泡沫清管器。對于其他清管器，運行壓力無變化，則說明清管器仍在管道內運行。此時可根據輸量迚行計算并結合信號丟失前清管器的運行速度，判斷清管器的大致方位，在其下游尋找特殊點，采用仔細傾聽的辦法判斷清管器是否通過。若清管器通過，繼續尋找下一特殊點，直到清管器最終迚入收球筒。倘若管道壓力未發生變化，而且在特殊點位置也未聽到清管器通過的聲音，則可判斷清管器已經發生卡阻，按前述清管器卡阻情況迚行處理[3-5]。

2 清管作業注意事項[2,4-6]

（1）首次使用機械清管器時，應確認管道的變形情況，以防管道變形較大時卡住清管器。

（2）在清管作業期間應盡量保持運行參數穩定，及時分析清管器的運行情況，以便出現異常情況時及時采取措施。

（3）清管過程中不宜迚行流程及設備的切換和管線停輸。

（4）對于有分支的管線，在清管時宜在預計清管器通過分支點前后的一段時間里安排支線暫時停輸，在確認清管器通過后，再恢復支線輸油（氣）。

（5）對于首次清管、不定期清管或清管器破損需要發送機械清管器推出破損的清管器時，機械清管器應安裝跟蹤設備，迚行沿線跟蹤。

（6）操作人員不準站在盲板面前及盲板的懸臂架周圍，以防止高壓液（氣）流沖出或盲板飛出傷人。

3 結束語

清管是一項要求精細的工作，為保證達到預定的清管目的以及安全運行，清管前應根據清管目的、管道運行參數等制定好清管方案，并選擇合適的清管器，做好檢查、準備工作以及處理異常情況的應急措施，實施清管作業過程中嚴格遵守作業規程，密切監視管道運行參數。

［1］劉剛, 陳雷, 張國忠等.管道清管器技術發展現狀[J].油氣儲運, 2011, 30(9): 646-653.

［2］楊筱蘅. 輸油管道設計與管理[M]. 青島: 中國石油大學出版社, 2006.

［3］Boyun Guo, Shanhong Song, Ali Ghalambor, et al. Offshore Pipelines-Design, Installation, and Maintenance[M]. Waltham: Gulf Professional Publishing, 2013.

［4］安全管理網.輸氣管道運行安全的清管.[EB/OL].http://www.safehoo.com/Manage/Trade/Chemical/201205/27 1398.shtml.

［5］王魏, 陳長軍,曲洪剛.長距離輸氣管道的清管工藝及常見問題分析[J]. 機電信息, 2012(30): 113-114.

［6］中華人民共和國石油天然氣行業標準. SY/T5536-2004 原油管道運行規程[S]. 北京：石油工業出版社, 2004.

Safety Technology of Pigging Operation for Oil and Gas Pipelines

LUO Dan1, LI Yin-yan2, GUAN Gui-xing2, WU Yu-guo1
(1. College of Petroleum Engineering, Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001, China; 2. Qinghai Oilfield Company Oil Pipeline Transportation Department, Qinghai Geermu 816000, China)

The pigging operation is widely used in oil and gas industry, especially in realizing cleaning, inspection, isolation and maintenance functions for oil and gas pipeline construction and operation. The pigging operation should follow a safe procedure that is suitable to the given pipeline conditions, otherwise the pigging effect and pipeline transportation will be affected, and even cause accidents. In this paper, combined with production practice of oil and gas pipeline, typical accident case analysis was carried out. And safe procedure, abnormalities and disposal methods and points for attention of pigging operation were discussed.

Pigging operation; Safe; Procedure; Abnormalities; Points for attention

TE 832

A

1671-0460（2014）09-1813-03

2014-03-16

羅丹（1993-），女，研究方向：油氣儲運工程。

吳玉國（1977-），男，副教授，博士，研究方向：油氣儲存與運輸。E-mail：wyg0413@126.com。