輸氣管道置換投產工藝的研究與實踐

李斌 楊敏 卿勇

摘要：輸氣管道在運行過程中，需要采用不同的方法進行置換投產，置換投產技術方案的不同所帶來的實際效果也會有所差異性，通過了解置換投產方案的優缺點，在實際運行過程中可以選擇加入清管器的方法，通過相應的檢測數據分析，了解輸氣管道置換投產的規律，提出最優的輸氣管道置換投產方案。

關鍵詞：輸氣管道;置換投產;研究

輸氣管道在施工后會進行置換投產操作，該操作的主要作用是排除管道內的空氣引入天然氣，同時能夠更加全面的檢查管道的整體質量，因此對輸氣管道的置換投產安全控制非常重要。輸氣管道置換投產的難點是將空氣和天然氣進行有效隔離，防止在輸氣管道內形成爆炸性混合物。一般情況下對于輸氣管道的置換投產采用注入氮氣后加隔離清管器。隔離清管器會起到阻隔作用，但是由于地形、管道安裝等多方面因素的影響，輸氣管道經常會發生卡球泄漏等事故，因此需要研究更好的置換投產方法，提高輸氣管道置換投產工作的效果。

1直接置換

直接置換法是將天然氣輸入到新建的輸氣管道內對管道內的空氣進行直接置換。直接置換法在運行過程中的操作非常方便，并且效率非常。將新建的輸氣管道與原有的輸氣管道進行連接以后，利用輸送介質所帶的壓力能夠直接排放掉新建輸氣管道內的空氣，當新建輸氣管道內的介質含量達到相關標準以后，輸氣管道就能夠實現正常運用。再進行數據管道置換，投產過程中，清管器會出現磨損，很有可能天然氣發生泄漏，如果泄漏的天然氣濃度達到相關指標以后，很有可能發生危險狀況，因此采用直接置換法的危險性較高。

2加隔離器隔離氮氣置換

利用惰性氣體對輸氣管道內的空氣進行有效置換，然后再向輸氣管道內注入天然氣，利用間接置換法的安全性較高，但是在實際操作過程中，相應的費用成本會比直接置換法高出很多，通常情況下很少采用氮氣置換，因此要結合輸氣管道的實際情況，選擇合適的置換方法。

2.1工作原理

加隔離器隔離氮氣置換的操作流程為在輸氣管道首站發送兩個中間帶有高純度氮氣隔離端的清管器置換輸氣管道內的空氣，在進行傳輸過程中結合監聽器監聽輕狂迅速到達的時間，并且對清管站和分輸站以及管道內的氣體濃度進行監測，最后將所監測的內容進行記錄，確保輸氣管道內的置換效果達到相關標準。

2.2置換投產優點

（1）利用該方法可以確保清管器能夠有效清除輸氣管道內的污染物，同時還能及時了解輸氣管道在實際運行中的工作狀態，為后續的清管作業奠定基礎。

（2）能夠使輸氣管道的空氣、氮氣以及天然氣進行有效隔離，確保天然氣和空氣不會進行接觸，從而實現輸氣管道的安全運行。

2.3置換投產缺點

（1）在進行操作過程中，如果清管器沒有起到阻隔作用，很有可能導致氮氣與天然氣的泄漏量發生變化。造成該現象的主要原因是由于清關器發生磨損，也或者是由于管道內壁結構因素而導致清管器無法進行有效阻隔。

（2）在進行置換投產過程中無法進行有效控制。由于清管器在運行過程中會發生忽快忽慢的現象，造成清管器發生嚴重磨損，導致管道內壁出現磨損，因此對管道的運行造成不安全因素。由于清管器的不平穩運行，無法監聽清管器的具體位置，會對整個輸氣管道的置換投產工作造成困難。

（3）需要惰性氣體的量非常大。為了能夠有效防止清管器與管道內壁發生碰撞，因此需要確保清管器之間保持較長的隔離段。

（4）由于輸氣管道所經過的地形非常復雜，有平穩段、爬坡段、轉彎段，這些現象的存在會造成清管器在運行過程中發生停滯現象，導致置換投產過程變得復雜化。

（5）在運行過程中如果遇到清管器發生卡死現象，在處理該故障時的方法較為復雜，同時會引發安全事故。

3不加隔離器隔離氮氣置換

3.1工作原理

該方法的置換投產工藝是將氮氣注入到輸氣管道中的下游，在結合起停閥門的幫助下對管道內進行天然氣收入，從而能夠實現輸氣管道的置換投產工作。采用該方式會導致各個介質之間無法實現有效隔離，氮氣與天然氣處于自由的狀態，輸氣管道中介質的運行速度主要依靠分輸站中的供氣壓力進行控制，結合檢測點對輸氣管道中的氮氣檢測以及天然氣到達時間進行有效統計，從而能夠有效計算出氮氣和天然氣的混合長度以及在使用過程中氮氣的消耗量。

3.2置換投產優點

（1）該方式的置換投產過程非常平穩，并且能夠實現對置換投產過程的有效控制，在確定供氣壓力穩定的狀態下，輸氣管道中的氮氣和天然氣的混合氣會處于平穩的流速，并不會出現過快過慢現象，因此能夠及時判斷出氮氣和天然氣的所在位置。

（2）該方式受到地形以及管道安裝因素的影響較小，結合相應的測量數據可以看出，針對復雜地形階段的輸氣管道內氮氣與天然氣的混合段監測結果進行分析，所得出的數據處于正常狀態下，并沒有發生明顯增長的現象。

（3）利用該方法可以減少氮氣的損耗量。天然氣通過分輸站以后，氮氣的消耗量會增長緩慢，其主要的原因是由于輸氣管道內的氣體運行速度一致，隨著置換投產距離的不斷增加，氮氣的損失率也會明顯下降。

在利用該方式進行置換投產過程中，需要保證輸氣管道內不會存在任何雜質，確保天然氣分輸站的供氣壓力保持穩定狀態，要積極監測輸氣管道內氮氣與天然氣之間的位置，從而有效計算出輸氣管道內氮氣的長度，確保天然氣與空氣不會發生接觸，才能夠保障輸氣管道的運輸安全。另外，對于天然氣管道所處地形以及彎頭較多的天然氣管道可以采用不加隔離器的置換方法，能夠有效降低清管器的推動壓力以及清管器的磨損程度，能夠有效避免清管器前后氣體發生串氣現象。

4結束語

綜上所述，輸氣管道投產置換不采用隔離清管器的方案可行性較高，并且不采用隔離清管器的方案有著很多優點，能夠有效彌補傳統投產置換方法的不足，并且該方法的適用范圍較廣。雖然該方法在理論方面比較缺乏相應的實踐支持，但是在我國其他輸氣管道中的應用成果可以看出其可行性，能夠為今后輸氣管道的投產置換提供參考性建議。

參考文獻

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