大口徑與高壓力長輸天然氣管道的投產技術的研究

王學龍

（西南石油大學石油與天然氣工程學院，成都　610500）

大口徑與高壓力長輸天然氣管道的投產技術的研究

王學龍

（西南石油大學石油與天然氣工程學院，成都610500）

摘要：我國的天然氣與管道業務進入了大發展的黃金期，如何確保這些在役管道的安全平穩運營，成為社會各界關心的課題，目前公認的高壓力長輸天然氣管道投產工藝主要有四種，其中比較可靠，應用較多的是無清管器有氮氣天然氣推氮氣推空氣投產工藝，在輸氣管道投產過程中的關鍵技術包括投產前檢查、管道系統設計壓力與安全閥定壓、最后是管道后期升壓與試供氣投產。

關鍵詞：大口徑；高壓力；天然氣管道；投產技術

近年來，隨著天然氣與管道業務進入了大發展的黃金期，中國石油目前已在境內外建成油氣管道超過8萬公里，例如中石油迄今為止最大的海外天然氣項目-土庫曼斯坦阿姆河項目等。如何確保這些在役管道的安全平穩運營，成為社會各界關心的課題。為此，筆者總結了近幾年來大口徑與高壓力長輸天然氣管道的投產技術和工藝，現將總結結果報道如下：

1　高壓力長輸天然氣管道投產工藝

根據已經的天然氣管道實際情況，目前可將投產工藝分為四種：一是有清管器無氮氣天然氣推空氣、二是無清管器有氮氣天然氣推氮氣推空氣、三是無清管器氮氣天然氣推空氣、四是有清管器有氮氣天然氣推氮氣推空氣，其中第二種輸氣管道工藝成本最低，但是由于利用空氣推動，可能會達到天然氣的爆炸極限，增加操作危險系數；而有清管器無氮氣天然氣推空氣能夠降低爆炸風險，但這種工藝條件不易操作，并且遇到地形復雜的位置安裝成本會大幅度增加，適用于地勢平坦路段的管道鋪設；無清管器有氮氣天然氣推氮氣推空氣投產工藝充分利用對了氮氣的動力和隔離功能，具有操作簡便和阻力小等優點，而且受到地形的影響較低，比較適合長輸管道和城市燃氣網的鋪設。

2　高壓力長輸天然氣管道投產關鍵技術

2.1投產前檢查

在具有高壓力和大口徑天然氣管道進行投產之前必須嚴格審核各項數據條件，審核內容主要涉及、物資調配、投產組織和營銷準備等，另外應該對工程建設的質量進行評價并辦理安全手續，其中，管道質量評價中的關鍵性內容包括輸氣管道的強度和嚴密性試驗檢查，閥室強度的檢查和管道內的清潔與干燥工作，最后對輸氣管道相關設備進行系統聯調和調試工作，另外，所有與輸氣管道相連的閥門（包括分支閥門）至少進行一次閉合的調試工作，與管道工程無關的設備和人員及時隔離。

2.2管道系統設計壓力與安全閥定壓關系探討

天然氣長輸管道設計應遵循《輸氣管道工程設計規范》（GB50251-2003）中的標準和規定。其中3.4條3.4.4項明確提出了“安全閥的定壓應小于或等于受壓設備和容器的設計壓力。安全閥的定壓（P0）應根據管道最大允許操作壓力（P）確定，并應符合下列要求：當P≤1.8MPa時，P0=P+0.18MPa；當1.8MPa＜P≤7.5MPa時，P0=1.1P；當P＞7.5MPa時，P0=1.05P。”根據《輸氣管道工程設計規范》的規定，可以推斷出以下兩點，一是管道安全閥的定壓設置不能超過容器的標準壓力；二是大口徑、高壓力長輸氣管道的最大允許操作壓力與安全閥的定壓有關，而關于管道的最大允許操作壓力則在《輸氣管道工程設計規范》中有明確的規定，即“管線系統遵循本規范規定，所能聯系操作的最大壓力，等于或小于設計壓力。”

當長輸氣管道的最大允許操作壓力與管道的設計壓力相同時，可以確定一下關系：當1.8MPa＜P≤7.5MPa時，P0=1.1PN；當P＞7.5MPa時，P0=1.05PN；而當P≤1.8MPa時，P0= PN +0.18MPa，由公式推導可以得出管道的最大設計壓力應該比安全閥定壓小，這與《輸氣管道工程設計規范》中規定的“安全閥的定壓應小于或等于受壓設備和容器的設計壓力”相互矛盾。

當大口徑、高壓力長輸氣管道的最大允許操作壓力比管道的設計壓力小時，此時的輸氣管道壓力與安全閥定壓之間的關系如下：當1.8MPa＜P≤7.5MPa時，P0=1.1P＜1.1PN；當P＞7.5MPa時，P0=1.05P＜1.05PN；而當P≤1.8MPa時，P0= P+0.18MPa＜ PN +0.18MPa，由此也可以推斷出安全閥的定壓與輸氣管道壓力之間的關系是不確定，總之，根據《輸氣管道工程設計規范》中的規定能夠推斷出“安全閥定壓可以超過管道設計壓力”和“安全閥的定壓應小于或等于受壓設備和容器的設計壓力”。兩個相互矛盾的結論，有的文獻研究指出了當管道設計壓力低于安全閥壓力時，安全閥就失去原有的作用，“安全閥設計壓力與管道的設計壓力究竟誰大誰小”也是目前管道設計存在爭議的焦點問題。

2.3管道后期升壓與試供氣投產

按照高壓力長輸天然氣管道投產工藝要求進行天然氣置換后，應該分階段進行升壓，注意在對管道的升壓過程中一定不能太快，最好控制在升壓速度在每小時1兆帕以下，尤其對于具有高壓力和大口徑特點的長輸氣管道來說，壓力的增加過程更應該分階段進行，在每個階段升壓、穩壓后進行壓力檢驗，確保管道不會出現異常情況。升壓后的工作是對管道的附屬設備進行調試并按照供氣計劃向管道下游輸氣，當高壓力長輸天然氣管道連續平穩供氣72小時后視為管道投產成功。

3　總結

結合高壓力長輸天然氣管道的投產成功經驗，筆者總結了這類管道投產技術的關鍵是“先站場，后線路”的無清管器有氮氣天然氣推氮氣推空氣投產工藝，在輸氣管道的實際投產工作中，應采用現場應用和理論分析相結合的方式，確定輸氣管道實際所需的注氮量、注氮溫度和置換速度等關鍵技術參數，合理控制天然氣的注入速度并結合分階段升壓操作，安全平穩的進行供氣作業。

參考文獻：

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作者簡介：王學龍（1974-）男，甘肅玉門人。