SCADA系統在天然氣場站冰堵預防處置中的應用

于泊洋(撫順中石油昆侖燃氣有限公司,遼寧 撫順 113006)

SCADA系統在天然氣場站冰堵預防處置中的應用

于泊洋(撫順中石油昆侖燃氣有限公司,遼寧 撫順 113006)

昆侖燃氣石化新城分輸站-石油二廠天然氣支線投產初期，冬季共發生三次冰堵事件，在一定程度上影響了天然氣的正常輸送。通過有效利用SCADA系統實時監測，分析重點部位參數數據及趨勢，及時預判并處理冰堵，為天然氣場站冬季安全運行提供有效保障。

SCADA系統;冰堵;天然氣場站

1 冰堵的形成與危害

形成冰堵主要有兩種原因，一是管道中存在大量的水，低溫環境下凍結成冰；二是天然氣水合物的形成[1]。前者是由于在管道水壓試驗后，吹掃和干燥不徹底，致使存在大量水分，另外天然氣開采后脫水不徹底，也會在低溫環境下形成冰堵。后者就是俗稱的“可燃冰”，它是天然氣在高壓、低溫環境下輸送形成的，形成溫度可高于冰點。

冰堵主要危害有：堵塞管道，使分輸中斷；損壞設備，使設備變形、扭曲、破裂等。

2 常用解堵措施

冰堵是一個動態平衡[2],由溫度、壓力、天然氣中水及硫化氫等組分含量三要素決定，基本有三種處置措施:

2.1 注入防凍劑

注入防凍劑后，降低天然氣的露點，使氣流在較低溫度下不生成水合物。

2.2 加熱

將氣流溫度升至水合物形成的溫度以上，使已生成的水合物分解。

2.3 降壓

放空天然氣，降低管線壓力，使生成的水合物分解。

3 石化新城分輸站冰堵原因與解堵措施探討

場站氣源來自“大沈線”撫順輸氣末站，經26 km管道進站，在分離、過濾、計量、調壓后輸送至下游工業用戶。2014年10月投產以來，共發生三次冰堵事件。

3.1 原因分析

（1）清管不徹底造成管道中含有少量雜質與液態水，投產初期伴隨天然氣進站。

（2）場站地處遼寧東部，春冬季節氣溫低、溫差大。站內調壓設施均為撬裝，生產過程中從天然氣凝析出來的液態水，在管線及設備中形成水合物造成冰堵。

（3）場站輸壓較高（約3.5MPa），站內自用燃氣管道調壓至3KPa輸送給鍋爐，形成較大壓差和溫降導致冰堵。

3.2 水合物的預防與解堵措施

3.2.1 利用SCADA系統預判冰堵

通過SCADA系統實時顯示場站進站、分離、過濾計量撬、調壓撬及出站單元的壓力、溫度、天然氣的瞬時流量等參數。當流量減小時，應首先考慮可能影響流量變化的相關因素。下面以2014年12月1日站內發生的一起冰堵事件為例，分別從壓力、流量、溫度的趨勢變化來進行分析。

（1）壓力趨勢變化

通常情況下，場站的進站、出站壓力在SCADA系統實時顯示趨勢中為接近平行的兩條直線。發生冰堵時，出站壓力明顯下降。2014年12月1日20:43至次日03:21，石油二廠A路調壓撬發生冰堵，出站壓力由3.59MPa降至2.82Mpa。根據SCADA系統顯示：冰堵初期，出站壓力趨勢呈一條斜率較小的直線緩慢下降，下降到一定程度時，突然急劇上升，然后又迅速下降，這是氣流沖開小部分水合物造成的。當運行人員解決冰堵后，出站壓力恢復至3.59MPa。壓力趨勢變化整體上呈波浪狀。

（2）流量趨勢變化

通過SCADA系統可清楚反映出發生冰堵時對瞬時流量的影響。在冰堵初期，由于水合物的形成，管道流通面積逐漸縮小，導致輸送天然氣的流通量逐漸減小，瞬時流量由27000Nm3/ h下降至21800Nm3/h，流量趨勢與出站壓力趨勢反應一致，運行人員介入消除冰堵后，形成瞬時流量激增至79123Nm3/h，之后恢復平穩。

（3）溫度趨勢變化

伴隨著冰堵的發生，壓力下降直接造成了壓降點的溫度變化。溫度變化直接反映在溫度趨勢曲線上，壓降點溫度從7.578℃驟降至3.298℃。

3.2.2 解堵措施

（1）生產運行人員通過SCADA系統預判出冰堵發生后，利用現場儀表迅速定位出壓降點，使用紅外線測溫儀對壓降點進出管道的主要變徑處及變送器引壓管進行溫度測量，確定冰堵位置。

（2）用開水向冰堵部位直接澆注，對冰堵點提供熱量補償，使形成的水合物分解，解除水合物在局部管段內的堵塞[4]。

（3）對冰堵部位進行降壓或放空處理。

4 天然氣輸氣場站冰堵的預防

（1）加強員工責任心，提高其對SCADA系統操作的熟練程度，提升對冰堵預判分析能力。

（2）冬季運行前，對分離器、過濾器、匯管、閥門等設備進行定期排污；冬季運行時，定期切換運行調壓設備，平衡調壓閥前后壓力，對引壓管進行吹掃。

（3）對伴熱帶加熱效果進行觀測，更換損壞的伴熱帶及保溫棉，確保達到保溫加熱效果。

（4）制定應急處置預案并進行演練，提升預案的可操作性。

（5）保證熱水器、保溫棉、膠帶、伴熱帶、電纜等物品配備齊全，濾芯、閥口墊、密封圈等設備易損件準備齊全。

5 結束語

冬季運行期間，站內管線及設備發生冰堵是重要安全隱患，要以預防為主，在調壓、節流、過濾等設備發生冰堵情況時采取合理的處理措施，對冬季安全供氣有著重要作用。

[1]于修寶，張彥敏，高軍.天然氣水合物的成因分析及處理措施[J].油氣儲運，2005,24(4):22～25.

[2]王志方，李波，吳巖.天然氣管道冰堵發生原因及解堵措施[J].天然氣與石油，2014,32(1):43～46.

[3]趙麗，蔣健.利用SCADA系統趨勢圖預判冰堵以及解堵措施探討[J].天然氣勘探與開發，2007,30(1):67～71.

[4]吳錫合，張德慶，張爭偉.天然氣長輸管道冰堵的防治與應急處理[J].油氣儲運，2012,31(4):292～293.