非金屬管道在煤層氣輸送中的應用分析

黃雪馳，馬貴陽

（遼寧石油化工大學 石油天然氣工程學院， 遼寧 撫順 113001）

非金屬管道在煤層氣輸送中的應用分析

黃雪馳，馬貴陽

（遼寧石油化工大學 石油天然氣工程學院， 遼寧 撫順 113001）

我國煤層氣資源開發(fā)進入了高速發(fā)展的階段，煤層氣田集輸管網管材亟需創(chuàng)新和優(yōu)化。金屬管道缺陷日益明顯，而非金屬管道以其良好的耐腐蝕性、低摩阻、性價比高近幾年在氣田中得到了一定規(guī)模的應用，通過對鋼管、聚乙烯管、柔性復合管、鋼骨架塑料復合管、玻璃鋼管性能、經濟效益的對比，優(yōu)選適合目前煤層氣田集輸用的管材，并結合非金屬管材存在的問題，提出相應建議，為今后非金屬管材在煤層氣田的廣泛應用提供參考。

煤層氣；非金屬管道；柔性復合管；聚乙烯管

隨著煤層氣氣田科學技術的不斷創(chuàng)新，管道作為氣田的生命線，其發(fā)展也進入了新的階段。在管材應用方面，金屬管材施工復雜緩慢、易被腐蝕、使用壽命短等缺陷愈加明顯，特別是煤層氣氣田多在偏遠山區(qū)，區(qū)域地形復雜，金屬管道更容易發(fā)生燃氣泄漏和爆炸，世界各國均著力開發(fā)更適宜煤層氣氣田的非金屬管材，例如澳大利亞Surat、Bowen盆地煤層氣田采氣管線應用高密度聚乙烯管材，國內目前最具規(guī)模的山西沁水盆地煤層氣田也對PE管進行的推廣使用并取得了良好效果。

本文對非金屬管道在煤層氣輸送中應用對比分析，得出適合煤層氣田集輸?shù)墓懿?，對非金屬管道的應用提出相應建議，為今后非金屬管道在煤層氣集輸中的進一步應用提供參考。

1 非金屬管材介紹

目前非金屬管材中適合煤層氣集輸?shù)姆侵饕ǎ壕垡蚁≒E）管、柔性復合管、鋼骨架塑料復合管、玻璃鋼管。

1.1 聚乙烯管

聚乙烯管材分為高密度聚乙烯和低密度聚乙烯，它是一種高性能、高強度的熱塑性樹脂管材，具有較好的剛性、氣密性、柔韌性以及材質輕、耐腐蝕等優(yōu)點，國內外已廣泛應用于中低壓燃氣輸送和給水管道。

1.2 柔性復合管

柔性復合管是一種由高分子改性聚合物制成的具有耐高壓、耐腐蝕、抗結垢、流體輸送阻力小、絕熱性能優(yōu)秀、柔性好、壽命長、接頭連接少等優(yōu)良性能的石油天然氣工業(yè)用管件，以聚乙烯管作芯管、增強纖維絲或鋼絲繩作增強層、聚乙烯防腐保護層為外包層共三部分組成。這種由河北恒安泰油管有限公司研發(fā)的具備自主知識產權的石油天然氣工業(yè)用柔性復合管，可以用來輸送天然氣及煤層氣，具備了國際領先水平[1,2]。

1.3 鋼骨架塑料復合管

鋼骨架塑料復合管是以纏繞并焊接成型的鋼網為加強骨架并充入高密度聚乙烯通過特殊工藝成型的復合管材，連接方式為電熔和法蘭。根據(jù)材質和加工工藝的區(qū)別，又分為鋼板、鋼網孔、鋼絲網三種增強塑料復合管。鋼骨架塑料復合管保留了金屬管和塑料管兩者的優(yōu)點并進行了改進，是21世紀新型綠色環(huán)保管道[3]。

1.4 玻璃鋼管

玻璃鋼管道是用高分子不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂等作基體以玻璃纖維及其制品為增強材料并填充無機非金屬材料復合而成的管材，是一種能與鋼鐵硬度比肩的材料，又稱玻璃纖維增強塑料。最早應用在城市及排水工程，現(xiàn)在廣泛應用于石油化工領域，油氣田常將玻璃鋼管用于輸水、輸油管線。

2 非金屬管材比選

2.1 非金屬管材性能分析

各種金屬及非金屬管材性能對比如表1。

2.2 非金屬管材經濟效益分析

在管徑較小時，聚乙烯管的綜合費用最低，在管徑較大時，選用柔性復合管費用最低。綜合考慮，非金屬管道的前期投資高于鋼管等金屬管道，但是由于非金屬管道普遍壽命長、維護費用低，特別是在地形復雜的山區(qū)，非金屬管道的性價比更優(yōu)于金屬管道[5]。

表1 金屬及非金屬管材性能對比表Table 1 Performance comparison of metal and non-metallic pipes

2.3 分析結果

根據(jù)管材性能和經濟效益兩方面的對比，聚乙烯管和柔性復合管兼?zhèn)浣饘俟懿暮头墙饘俟懿牡膬?yōu)點，耐腐蝕性強，隔熱效果好，水力性能好，可操作性強，適應性強，施工方便，綠色環(huán)保，壽命長，性價比高，適合用于集輸管道壓力較低的煤層氣氣田的開發(fā)，建議小于DN 100 mm的采氣管線選用聚乙烯管，大于DN 100 mm的選用柔性復合管[6]。

3 非金屬管材應用評價

根據(jù)目前國內現(xiàn)場使用情況分析，柔性復合管在蘇里格氣田得到了大膽的嘗試，使用RFQ-68 × 9型復合管成功取代了DN 50 mm的無縫鋼管，截止2008年蘇里格氣田共鋪設柔性復合管63.8 km，至今運行正常[7]。

近幾年，山西沁水煤層氣田規(guī)?；瘧昧司垡蚁┕埽诜f區(qū)塊產能建設中，對于DN 50～100 mm的采氣支管選用聚乙烯管，對于公稱直徑DN 100～150 mm的采氣干管采用柔性復合管，對于管線穿越段仍采用20#無縫鋼管，與非金屬管材連接處使用鋼塑過渡接頭連接，取得了良好的效果[8]。

4 結束語

4.1 非金屬管材的選用應考慮其適用性

多年的實踐經驗證明了非金屬管材的優(yōu)越性，但非金屬管材也有它的局限性。根據(jù)具體的生產、安裝環(huán)境選擇適用的管材，揚長避短，保證管材的性能長期有效。

4.2 堅持非金屬管道的創(chuàng)新優(yōu)化

非金屬管材目前還存在諸多缺陷，比如抗紫外線能力差、耐高溫能力差、不耐機械損傷等，隨著對非金屬管材材質的創(chuàng)新優(yōu)化，可以不斷降低這些缺點造成的影響，進一步促進非金屬管材特別是柔性復合管的推廣應用。

4.3 加強非金屬管道施工和生產維護管理

非金屬管道的施工應充分考慮施工條件，在道路和管線穿越段需做好防護措施，保障施工質量。制定相應的維護制度，各煤層氣田成立專業(yè)的維修搶險隊伍，提高搶險效率，確保非金屬管道安全運行。

4.4 完善非金屬管道應用技術規(guī)范

特別是柔性復合管作為一種新興管材，目前還沒有相應制造標準可以參照執(zhí)行，無法有效控制產品質量；設計標準也存在空缺，設計質量得不到保證；缺乏施工和驗收規(guī)范，施工質量得不到保證。出臺相關非金屬管道應用技術標準迫在眉睫，完善氣田用非金屬管道體系更是重中之重，盡快為非金屬管材在煤層氣田中的應用提供保障。

［1］ 羅貞禮．柔性復合管在油氣田中的開發(fā)應用探討[J].新材料產業(yè)，2011，13(6)：55-57．

［2］ 李凱,等．柔性復合管在油田集輸中的應用[J].油氣儲運，2013，31(4)：18-20．

［3］ 田忠,等．鋼骨架塑料復合管的性能及應用[J].石油化工應用，2008,27(5)：1-3．

［4］ 劉洋,等.玻璃鋼管的應用現(xiàn)狀及展望[J].油氣田地面工程，2011，30(4)：98-99．

［5］ 陳遠,等．非金屬管道的應用效果[J].油氣田地面工程，2005，24(10)：62．

［6］ 王紅霞，陶勇．非金屬管道在煤層氣氣田工程中的應用[J].中國煤層氣，2009，6(2)：35-37．

［7］ 魏艷麗,等．氣田用柔性符合高壓輸送管的施工方法[J].石油工程建設，2010，36(4)：36-38．

［8］ 許茜,等．沁水盆地煤層氣田樊莊區(qū)塊采氣管網的優(yōu)化[J].集輸工程，2010，30(6)：91-93．

Application of Non-metallic Pipes in Conveying of Coal-bed Methane

HUANG Xue-chi, MA Gui-yang
（College of Petroleum and Natural Gas Engineering,Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001, China）

The development of coal-bed methane resources has entered a stage of rapid development. So gathering and transportation pipes in CBM field need innovations and optimizations. Metal pipes have exposed more and more defects，while the non-metallic pipes have been used in gas fields on a large-scale due to its better corrosion resistance，lower friction and better cost performance. In this paper, through the comparison of performance and economic benefit between steel pipe，polyethylene pipe，flexible composite pipe，steel skeleton plastic clad pipe and glass steel tube, the pipe suitable for CBM gathering and transportation was determined, and recommendations were put forward according to the current problems of non-metallic pipes, which could provide a reference for the further application of non-metallic pipes in coal-bed methane field.

Coal bed methane；Non-metallic pipes；Flexible composite pipe；Polyethylene pipe

TE 832

A

1671-0460（2015）01-0159-03

2014-07-13

黃雪馳（1990-），男，山東濰坊人，在讀碩士研究生，從事管道局部部件對油水兩相流流動規(guī)律的影響研究。E-mail：huangxuechi@163.com。