輸氣管道清管作業常見問題分析及處置

楊繼彬

（國家石油天然氣管網集團有限公司山東省分公司，山東 濟南 251400）

1 清管作業基礎知識

1.1 清管器運行速度估算公式

清管器運行速度計算公式如下：

式中：v 為清管器、檢測器運行速度，km/h；Q1為輸氣流量，Nm3/d；F 為管道內橫截面積，m2；P 為清管器、檢測器后平均壓力，MPa。

根據管道內污物情況及清管器皮碗過盈量情況，該速度值乘以一個介于0.85～0.90 之間的系數后比較接近實際運行平均速度。

根據Q/SY GD 0102—2017《油氣管道清管作業技術規范》6.3.1.7 規定，清管器的運行速度宜控制在1.5～5 m/s，但是實際操作過程中，球速盡量控制在3～5 m/s。同時根據式（1）可知，在清管作業開展前，主管部門需與調度部門溝通協調，確認管線運行壓力、輸量以及持續時間。

清管器運行過程中保證前后壓差為0.2 MPa，清管管道閥門均采用全通徑球閥，干線閥門情況滿足清管要求。

1.2 對清管器的要求

在常規的清管作業中，可采用兩直四碟清管器。若該管道為首次清管作業或者長時間未清理，對管道內部情況信息掌握不足，可先發送一支泡沫清管器[1]。

兩直四碟混合型清管器由支撐皮碗、碟型皮碗、間隔皮碗和金屬骨架組成，皮碗結構組合靈活，密封性能好，運行距離長。清管器骨架的后端可安裝發射機，若在清理管道時遇到“卡堵”情況，可用跟蹤儀迅速確定清管器在管道內的位置。碟型皮碗過盈量為管道內徑的2.5%～5%，通過彎頭曲率半徑≥2.5D，直管段變形量≤20%，運行速度≤5 m/s，運行壓力≤10 MPa。

2 清管作業常見問題分析及處置

2.1 收發球過程中常見問題

1）與發球筒相連閥門內漏，如圖1 中1302 號、1303 號、1310 號內漏，均會導致發球筒內氣體無法排空，進而無法打開發球筒放入清管器。處置方式：提前組織安排閥門維檢修部門開展清管作業相關閥門的內漏檢測作業，避免收發球筒無法放空的情況出現。與收球筒相連的閥門內漏同理。

2）在收發球筒完成放空操作且打開快開盲板前，對筒內進行氮氣置換作業是一項非常必要的安全措施，見圖2、圖3。尤其是在取球過程中，不僅要進行氮氣置換，在條件允許的情況下，還需要注入清水，因為在清管器進入收球筒時，會攜帶管道內的大量含硫雜質，不僅會釋放有毒氣體，在遇空氣的情況下，還容易產生明火。

圖2 清管器放入發球筒過程

圖3 某站收球過程

3）快開盲板密封圈的老化或者保養不當，進而造成密封不嚴，天然氣泄漏，導致無法進行收發球作業。這是清管作業中較為常見的問題。處置方式：提前備好密封圈備件，在原有密封圈密封不嚴的情況下，及時更換。同時，快開盲板維保人員也要嚴格按照操作規程操作，避免失誤，尤其是金屬工具不能直接接觸密封圈。

4）清管器在發球筒內長時間無法發出。問題不外乎以下幾種，一是清管器沒有推送到發球筒變徑處，導致清管器前后不能形成壓差；二是工藝流程切換有誤，在打開發球流程時，未完全關閉正常流程，同樣導致清管前后不能形成壓差。處置方式：在發球筒內推送清管器時，確保清管器與發球筒變徑處接觸良好；同時保障在各項操作過程中，嚴格落實操作制度，避免出現未關閉正常流程的情況。

2.2 清管器運行過程中常見問題

1）清管器運行速度過快或者過慢。處置方式：聯系調度部門，調節輸氣量及運行壓力；如果是支線，且分輸用戶較少，可與用戶溝通，改變用戶輸氣量，進而改變清管器運行速度，或者從支線首站調節支線進氣壓力，也可以達到改變球速的目的。

2）清管器卡堵。清管器卡堵是清管作業過程中最為常見且風險較大的現象之一。在不同壁厚管段的連接處、管道彎頭三通、管道變形甚至是在雜質堆積較多的情況下，都容易出現卡堵現象。處置方式：首先，剛剛出現卡堵時，也不用急于采取措施，一般靜待幾分鐘，待清管器前后建立起足夠的壓差后，清管器會自動沖破阻礙，繼續前行。根據筆者以往經驗，在某些特定區域，靜待時間曾達到30 min 之久。其次，與調度部門溝通，提升清管器前后壓差，加大清管器推力。第三，清管器卡在進站三通位置時，要進一步確認進站管線是否已經關閉，因為流程切換不正確，忘記關閉進站流程也是卡球的一個重要原因。如圖4 所示，在收球過程中，因操作失誤，導致球閥1204 號與球閥1202 號、旋塞閥1203 號同時開啟，這樣清管器一定會在進站三通QS104 處卡堵。

圖4 某站收球流程

3）清管器丟失。清管器在輸氣管道清管過程中，丟失的情況一般有三種，一是清管器在正常運行中，但工作人員無法確認當前在哪一管段運行；二是清管器在發球筒中是否發出或已經到達收球筒，工作人員未能第一時間作出判斷；三是清管器卡堵在某一未知節點。通常情況下，清管器在輸氣管道內運行，會因清管器撞擊管道焊縫而發出很有節奏的“噠、噠、噠”的聲音，類似于火車在鐵軌上發出的聲音，在通過不同壁厚的管段連接處，聲音也相對更大一些。所以在發球過程中，應提前安排工作人員在出站1 km 處及下游第一個閥室分別進行監聽作業，進一步確認清管器是否正常發出。在站控SCADA 系統中觀察出站壓力波動，同樣可以作為清管器是否發出的判斷依據。在極端情況下，仍無法判斷是否發出，可切換流程，打開發球筒進行查看。判斷是否收球成功同理。當清管器在運行過程中丟失，也可以根據球速計算出清管器大致位置，然后擴大監聽范圍，一般是可以找到的。當清管器卡堵在某一節點時，該節點也很容易會發出氣流穿過的“唦唦”聲。注意清管器的卡堵，容易引起管道的壓力波動，及時關注壓力波動曲線，是尋找清管器的重要依據之一，見圖5。清管器上安裝信號發射機（見圖6），也是定位清管器位置的重要措施，但是根據筆者多年的工作經驗，在日常的清管作業中，根據聲音判斷清管器位置更加直接明了，在極端情況下，信號發射機的作用則更加明顯。

圖5 清管器接收器

圖6 清管器發射器

4）泡沫清管器的使用。由于泡沫清管器具有較好的柔韌性及通過性，卡堵可能性低，所以一般在新投產管道首次清管作業或者對管線運行狀況不明了的情況下，可以提前發送一支泡沫清管器，既可以初步清除管道內的部分雜質，又可以掌握管道內是否存在變形等特殊情況，降低皮碗清管器卡堵的概率。

3 結語

清管作業是保障天然氣管道安全高效運行的一項必要措施，各管道運營企業也都十分重視。同樣，在清管作業過程中出現的問題也是層出不窮、五花八門，那如何面對并解決這些問題，就需要天然氣管道從業者的知識積累與不斷的經驗總結。