清管通球过程中气量损失分析及对策

摘 要：天然气管输企业担负着长距离安全平稳输气的任务。在实际生产过程中，由于管输设施、环境、人员等多种因素，给外输管线的管理工作带来非常大的困难，使天然气在输送过程中造成损失。结合生产实际，对天然气管输过程中最广泛使用的清管通球的方法及在通球过程中造成的天然气损失的原因进行了分析，并根据分析结果探讨了加强规范清管通球操作有效减少天然气损失的方法及建议。

关键词：输气；通球；损失；清管

管道清管是输气管线生产的一项重要工作，输气管线在建造中因长距离、长时间在野外施工，管内往往进入了污水、淤泥、石块和施工工具等，需要进行管道清管。另外，油田所产天然气大部分为石油伴生气，由于条件的限制，很难做到将天然气中的游离水完全脱除，所以天然气在输送过程中往往是以气液两相存在，气液两相输送时的突出问题是管路中积液和内腐蚀，液体积聚在管路低洼处，引起管路压降上升，输送效率降低。定期的通球清管可以清除腐蚀性杂质是提高管路输送效率、延长管道的使用寿命。

1 天然气管线清管通球工艺

根据采油厂天然气管道的清管通球的工艺流程以及标准操作规程（Q/SCC163-2004），清管器在输气管内形成一闭活塞，它在天然气压差的推动下沿管壁运行，以清除和推送管内污物，这个过程叫做“通球清管”。

清管任务由清管器收发装置来完成，通常清管装置多附设在输气站或增压站上，以便管理。清管器收发装置包括收发筒、工艺管线、阀门、装卸工具和清管器通过指示器等。输气干线目前使用的清管器主要有橡胶清管球和皮碗清管器。

1.1 橡胶清管球

橡胶清管球是一个外径比管子内径大2%的空心球体，用氯丁橡胶制成。使用时向球内灌水，以排尽空气。清管球灌水加压胀大之后，其过盈量（球的外径比管子内径偏大的百分值）為4%～8%。

1.2 皮碗清管器

皮碗清管器的结构由橡胶皮碗、压板法兰、导向器和发信号护罩等组成。皮碗清管器利用皮碗裙边对管道的4%左右的过盈量与管壁紧贴而达到密封，清管器由其前后的天然气压差推动前进。四节皮碗形成四道密封环，每节皮碗由压板法兰支撑并固定在骨架上，增加了推送污物的抗压能力。裙边损坏后可以自动补偿，皮碗损坏时，可以拆下来更换。我国输气干线上使用的皮碗清管器长度一般为管径的1.25～1.35倍。皮碗数量3～4个，皮碗是用耐油耐磨氯丁橡胶制成的，也有使用聚氨酯材料制成的。实践证明，皮碗清管器密封性能好，它不仅能推出管内积液且推出管内固体杂质的效果比清管球好。

2 清管通球对气量损失分析

2.1 通球时间对气量损失的影响分析

影响通球时间的主要有以下几方面因素：

（1）设备因素

①输气管线的内壁腐蚀严重不光滑，清管器通过时受到的阻力大运行时间长。

②深穿管线两端高中间低，清管器运行需要爬坡受到的阻力大运行时间长。

③管线内杂质游离水多，清管器受到的阻力大运行时间长。

④收发球筒设计上有缺陷，保养不到位造成操作不灵活，延长通球时间。

⑤清管器密封不严，不能形成“闭活塞”，造成清管器运行慢通球时间长。

（2）人为因素

①清管通球操作人员实际经验缺乏不能对通球过程中出现的突发情况做出正确判断，对清管器在管线中的运行情况判断出现失误，操作不当从而延长通球时间。

②操作人员没有合理的利用工艺流程的切换造成清管器的运行受阻延长通球时间。

③操作人员对清管设备的操作规程不熟练造成误操作，延长通球时间

④清管通球收、发操作人员之间没有及时的联络沟通造成通球过程时间长

2.2 通球频率对气量损失的影响分析

通球清管过程中各集输站外输天然气将随着污水污物的排放进入大气，造成气量损失，通球的越频繁造成的天然气损失越大。这就产生了如何减少气量损失提高输气效率与通球清管频率之间的矛盾。在天然气的输送过程中，由于温度的变化，容易使天然气中的水蒸气变成游离水沉积在输气管线中造成管线堵塞，从而降低输气效率，影响到天然气的产量。特别是在气温低的季节，以及深穿地下十几米的管线对气量的影响就更加明显。

3 清管通球对气量损失的对策

3.1 合理确定通球清管周期

通球清管周期可根据输气管线中游离水的量来合理确定，判断游离水量的依据是：输差、波动带宽及分离器的来液量。

3.1.1 计算输差

管线积液是造成输差过大的常见原因，资料员每天都要对各外输管线首末端的压力数据进行分析，计算出输差，确定输差在计划的5%之内，超出这个范围就要根据实际情况逐一排除各种因素，如数据采集误差、输气管线泄露、产气量降低、管线内积液等造成的输差过大。

3.1.2 计量卡片的波动“带宽”

目前，有的采油厂天然气生产中一般都使用CW型双波纹管差压流量计来对天然气进行计量。它是利用被测流体的流量由节流装置转换为差压讯号，再通过讯号管路传至差压显示仪表，进行流量测算。如图所示运用计算公式对卡片所显示的格子数进行计算得出气量。

其中图（a）显示的红色区域的宽度就是“带宽”，“带宽”越宽说明天然气中所含的水分越多，管线中的游离水就越多，这就势必会对天然气的输送以及计量造成严重影响。图（b）虽然“带宽”窄但是格数的上下起伏较大，说明天然气在输送过程中受到阻力造成压力波动，天然气管线在敷设过程中由于地理环境的原因，造成管线上下起伏，特别是深穿管线，两端高中间低，高低起伏更大，那么天然气中的游离水就会积聚在管线低洼处，从而减小了管径，增大了天然气输送过程中摩阻损失。

3.1.3 根据输气站内分离器的来液量判断

当各集输站的天然气输至中心配气站，都要经过分离器进行再次的气液分离，然后汇集起来计量外输。那么可以通过分离器中来液情况判断输气管线中含液量。也是进行清管通球操作的主要依据。以下是通球清管作业前后双波纹差压流量计格数变化对比分析。

由上表可以看出通球清管后气量的提高是非常显著的。气量的提高程度取决于诸多因素，季节的影响是冬季高于夏季；气质的影响是含水多的高于含水少的；输气管线敷设的形式是深穿管线高于深埋管线；管线的长度是距离长的高于距离短的等等。这种格数升高的趋势通过观察能够维持一星期左右（各站大致相同），格子数又回落到通球清管前，由此可以确定通球清管的周期应为两周左右，那么每条外输管线每月应至少通球两次。

3.2 减少通球清管时间

根据现有通球清管工艺流程要求，提高清管通球操作人员的技术水平，对于通球过程中出现的各种情况的判断能力的高低，将直接影响到通球清管工作的顺利进行。所以要加强技术培训，熟练操作步骤，结合生产实际，对于清管通球的设备、阀门以及各附件，要严格按照标准要求定期维护保养，保证其在通球过程中操作灵活好用。对每次通球过程中出现的问题认真总结，积累经验，努力提高应对各种问题的能力，保证每次通球清管工作以最短的时间完成，减少天然气的损失。

对于每次的清管通球过程进行详细的记录，对产生的各项数据要认真分析，并建立管线通球档案，对于通球前后气量的波动以及达到的效果，对比分析总结经验，真正达到清管通球的目的。

4 结论

确定合适的通球清管周期以及减少通球清管的时间，能有效减少天然气的损失，对于天然气管线的正常运行，以及提高输气效率，具有举足轻重的作用。

参考文献

[1] 冯叔初等. 油气集输与矿场加工[M]，中国石油大学出版社，2006.5.

作者简介

赵兴仁：1966年生，大学本科，工程师。主要从事石油工业产品和相关模型的开发研制、工装设计、培训、质检工作。endprint