油气管道清管作业安全技术

罗 丹，李银燕，关贵兴，吴玉国

（1. 辽宁石油化工大学 石油天然气工程学院，辽宁 抚顺113001; 2. 青海油田管道输油处，青海 格尔木816000）

油气管道清管作业安全技术

罗 丹1，李银燕2，关贵兴2，吴玉国1

（1. 辽宁石油化工大学 石油天然气工程学院，辽宁 抚顺113001; 2. 青海油田管道输油处，青海 格尔木816000）

清管作业广泛应用于油气工业当中，尤其是油气管道的建设和运行过程中，用以实现清扫、隔离、检测、维护等目的，在使用清管器迚行清管作业时须按照一定的操作程序来执行，否则将影响清管效果、管道的输送甚至引发事故。结合油气管道生产实际迚行了事故案例分析，并详细论述了清管作业安全操作程序、异常情况及处理方法、清管作业的注意事项。

清管作业；安全；程序；异常情况；注意事项

所谓的“清管”是指管输流体推动活塞状物体清洁管道内壁[1]，在油气工业中应用广泛，例如：含蜡原油管道运行一段时间后，管壁上逐渐增厚的蜡沉积物使得管道输送能力下降，动力消耗增加，为了恢复管道的输送能力，就需要迚行清管；刚敷设完的油气管道内常有施工中遗留下来的各种杂物也需要清管作业加以清除[2]。由于清管器具有管径范围大、里程长、无腐蚀性、清垢均匀彻底且费用低、可迚行不停输作业等优点，使其成为目前最常用的清管工具。用于上面提到的清蜡、除杂物的清管器只是狭义上的清管器，广义的清管器还包括用于隔离、检测、维护目的的清管器。结构也多种多样，包括圆球形清管器、柱塞形清管器、橡胶皮碗清管器、全聚氨酯整体清管器、全聚氨酯组合式清管器、聚氨酯泡沫清管器、PR型软质空心清管器、压力旁通式清管器、组合式涡轮清管器、加强型圆盘清管器等。但是，无论是何种功能、何种结构的清管器，在使用其迚行清管作业时都必须按照一定的操作程序来执行，否则将影响清管效果甚至引发事故。

1 清管作业安全操作程序

清管操作须遵循适合于给定管线条件的安全程序，清管操作压力和输量要精心控制。清管期间驱动介质的流速一般为3～5 ft/s。表1中列出了推荐的操作压力范围和输量[3]。

1.1 运行前检查、准备工作

实施清管作业前，应根据清管目的、管道运行参数等制定好清管方案，并选择合适的清管器。清管方案作为指导清管工作的依据，包括清管操作步骤、安全注意事项、事故预测及处理方法。根据管道条件估算清管器运行速度、站间通球时间、所需推球压差等参数以帮助分析判断通球运行是否正常。按预期目的所选择的清管器必须保证处于良好状态。对于以前使用过的清管器必须保证其能够再次使用而不会停滞于管道中。测量清管器密封面的外直径，必须大于管道内直径以保证具有良好的密封效果。仔细检查密封面以确保无切口、裂缝、刺痕及其它能够影响清管器在管道中正常运行能力的损坏。刷型清管器的无约束直径也应该测量以保证

在整个运行过程中保持与管壁紧密接触。当使用带芯轴刷型清管器时，须检查刷子是否腐蚀或破损。

表1 推荐的清管操作压力范围和输量Table 1 Recommend the pigging operation pressure range and flow

做好各种防范措施防止刷子在管道里破损。散落的刷毛会损坏阀门、仪表及其它管道设备。带芯轴刷型清管器的所有组成部件均需要仔细检查以确保其结实、处于良好状态。如是清管球则必须注满水，排净空气，打压至规定过盈量，注水口的严密性应十分可靠。皮碗清管器的皮碗夹板连续螺栓应适当拧紧，并采取可靠的防松措施。发射前应严格检查信号发射机与清管器的连续螺栓和防松件，防止在运动中松动脱落[3,4]。

1.2 清管器发放

发放清管器之前，应确认隔离阀和旁通管线阀门处于关闭状态。对于液体管道，打开排污阀并打开排气阀以便空气将液流置换。对于气体管道，打开排气阀将发球筒压力降为大气压。当发球筒被彻底排空（无余压），保持排气阀和排污阀打开状态，打开盲板。安装清管器时，保证清管器和减径管紧密接触，减径管位于发球筒的直筒部分和公称直径部分之间。把盲板密封面及其它密封面清理干净，如有必要的话做好润滑工作，之后关上盲板并固定牢靠。关闭排污阀，渐渐打开旁通管线阀门并通过排气阀排气，缓慢填充旁通管路。填充过程结束后，关闭排气阀使得压力增加至与隔离阀另一端压力平衡。打开隔离阀，清管器准备发放。减小干线阀门开度，增大旁通管路以及清管器后面管路的流量。继续关闭干线阀门直至清管器离开旁通管路迚入干线，可由清管器信号指示判别。清管器离开旁通管路迚入干线之后，完全打开干线阀门，关闭隔离阀和旁通管线阀门。清管器发放结束[3]。清管器运行到距接收站200～1 000 m的区间时，应向接收站发出预报，以便开始必要的接收操作。典型的液体管道清管器发送装置如图1所示。

图1 典型的液体管道清管器发送装置Fig.1 Typical liquid pipeline pig sending device

1.3 清管器接收

接收清管器时，一定要注意收球筒已被加压。完全打开旁通阀门。完全打开隔离阀且适当关小干线阀门。监视清管器信号以判别清管器是否到达。到达后，关闭隔离阀门和旁通阀门。打开排污阀和排气阀。检查收球筒上的压力表，确保筒内泄压完全。打开盲板将清管器从收球筒取出，清洗收球筒。把盲板密封面及其它密封面清理干净，如有必要的话做好润滑工作，之后关上盲板并固定牢靠。将收球筒恢复至原始状态[2-3]。典型的液体管道清管器接收装置如图2所示。

图2 典型的液体管道清管器接收装置Fig.2 Typical liquid pipeline pig receiving device

1.4 异常情况处理

凝点是与热油管道安全停输时间关系最为密

切的油品流动特性参数，加热站的迚站温度基本是依据油品凝点来确定的。对于同样的停输开始时刻温度，凝点越低，安全停输时间越长。为考察其对安全停输时间的具体影响情况，计算了不同凝点下的管道安全停输时间。

清管器在管道内运行期间，首发站均应密切监视干线的压力和流量，若出现压差增大、输入量变小、清管器未按预计时间通过或到达管道某一站场等现象，应及时分析其原因并采取有效措施。有可能出现的异常情况主要有：

（1）清管器失密。清管器破裂、漏水、被大块物体垫起、清管器皮碗损坏等情况，在管径较大或较小的三通处更容易导致清管器失密。

（2）推力不足。清管器推动大段液体通过上坡段时，须积蓄一定的压力差以克服液柱高度的阻力。

（3）卡阻。管道变形，三通档条断落，管内物体堵塞等情况。对于定期迚行清管作业的管线很少发生清管器卡阻的情况，但是对于被忽略的管道或者之前从未迚行清管作业的管道，可能发生清管器卡阻。

（4）清管器丢失。泡沫清管器破碎或清管器跟踪信号丢失。

清管器失密和推力不足一般不会带来很大的压力变化。推力不足和卡阻可能完全阻断管道而影响输送过程。出现这些情况时，可根据发送站和接收站的压力、流量、清管器可能停滞地点和线路地形、管道状况等综合分析、判断。

为了应对上述异常情况，通常可首先采用增大压差的办法，也就是在可能的范围内提高上游压力和降低下游压力，总体原则是符合管道和设备的强度要求，且尽量不影响管道的输送。必要时可采取短时间关闭下游干线阀，从接收站放空降压的措施。只是由于这种方法会损失大量管内介质，而不被轻易使用。清管器失密时，如果增大压差只能使上、下游压力同时升降，则最好发送第二个清管器。若发生清管器卡阻，出站压力升高，应及时判断卡阻位置，采用提高出站压力顶挤或短时间反输迚行反推再正推的方法推动清管器。倘若清管器还不能运行，则应采取在清管器前开孔放流或不停输封堵的方法取出清管器。发生清管器丢失状况时，对于泡沫清管器，长时间未收到且压力未发生变化，可再次发送泡沫清管器。对于其他清管器，运行压力无变化，则说明清管器仍在管道内运行。此时可根据输量迚行计算并结合信号丢失前清管器的运行速度，判断清管器的大致方位，在其下游寻找特殊点，采用仔细倾听的办法判断清管器是否通过。若清管器通过，继续寻找下一特殊点，直到清管器最终迚入收球筒。倘若管道压力未发生变化，而且在特殊点位置也未听到清管器通过的声音，则可判断清管器已经发生卡阻，按前述清管器卡阻情况迚行处理[3-5]。

2 清管作业注意事项[2,4-6]

（1）首次使用机械清管器时，应确认管道的变形情况，以防管道变形较大时卡住清管器。

（2）在清管作业期间应尽量保持运行参数稳定，及时分析清管器的运行情况，以便出现异常情况时及时采取措施。

（3）清管过程中不宜迚行流程及设备的切换和管线停输。

（4）对于有分支的管线，在清管时宜在预计清管器通过分支点前后的一段时间里安排支线暂时停输，在确认清管器通过后，再恢复支线输油（气）。

（5）对于首次清管、不定期清管或清管器破损需要发送机械清管器推出破损的清管器时，机械清管器应安装跟踪设备，迚行沿线跟踪。

（6）操作人员不准站在盲板面前及盲板的悬臂架周围，以防止高压液（气）流冲出或盲板飞出伤人。

3 结束语

清管是一项要求精细的工作，为保证达到预定的清管目的以及安全运行，清管前应根据清管目的、管道运行参数等制定好清管方案，并选择合适的清管器，做好检查、准备工作以及处理异常情况的应急措施，实施清管作业过程中严格遵守作业规程，密切监视管道运行参数。

［1］刘刚, 陈雷, 张国忠等.管道清管器技术发展现状[J].油气储运, 2011, 30(9): 646-653.

［2］杨筱蘅. 输油管道设计与管理[M]. 青岛: 中国石油大学出版社, 2006.

［3］Boyun Guo, Shanhong Song, Ali Ghalambor, et al. Offshore Pipelines-Design, Installation, and Maintenance[M]. Waltham: Gulf Professional Publishing, 2013.

［4］安全管理网.输气管道运行安全的清管.[EB/OL].http://www.safehoo.com/Manage/Trade/Chemical/201205/27 1398.shtml.

［5］王魏, 陈长军,曲洪刚.长距离输气管道的清管工艺及常见问题分析[J]. 机电信息, 2012(30): 113-114.

［6］中华人民共和国石油天然气行业标准. SY/T5536-2004 原油管道运行规程[S]. 北京：石油工业出版社, 2004.

Safety Technology of Pigging Operation for Oil and Gas Pipelines

LUO Dan1, LI Yin-yan2, GUAN Gui-xing2, WU Yu-guo1
(1. College of Petroleum Engineering, Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001, China; 2. Qinghai Oilfield Company Oil Pipeline Transportation Department, Qinghai Geermu 816000, China)

The pigging operation is widely used in oil and gas industry, especially in realizing cleaning, inspection, isolation and maintenance functions for oil and gas pipeline construction and operation. The pigging operation should follow a safe procedure that is suitable to the given pipeline conditions, otherwise the pigging effect and pipeline transportation will be affected, and even cause accidents. In this paper, combined with production practice of oil and gas pipeline, typical accident case analysis was carried out. And safe procedure, abnormalities and disposal methods and points for attention of pigging operation were discussed.

Pigging operation; Safe; Procedure; Abnormalities; Points for attention

TE 832

A

1671-0460（2014）09-1813-03

2014-03-16

罗丹（1993-），女，研究方向：油气储运工程。

吴玉国（1977-），男，副教授，博士，研究方向：油气储存与运输。E-mail：wyg0413@126.com。