天然气集输管线冬季冻堵原因分析及解冻措施研究

仲晓跃

摘 要：冬季天然气外输受外部环境温度和气质影响较大，在外输调压计量节点易产生节流冻堵现象，影响精确计量和平稳外输。本文通过对调压计量站冬季运行期间多次出现的节流冻堵情况分析结合现场实际治理效果，总结提炼出几种预防、抑制冻堵的办法。现场应用表面总结提了的防冻方法有效，显著降低了采气计量站冬季防冻事故的发生。

关键词：天然气;计量站;防冻

某调压计量站2017年冬季其所属的来气（阀室处）共发生节流冻堵226次，其中流量计维修5次。严重影响天然气外输工作，对站内设备及员工造成很大负担。通过检索相关文献，我们归纳出了节流冻堵的主要位置，总结出了防冻方法和解冻方法。

1 冻堵原因

天然气水合物是石油、天然气开采、加工和集输过程中，在一定温度和压力下天然气中的某些小分子气体（N2、CO2、CH4、C2H6、C3H8等）与液态水形成的冰雪状的晶体水合物。严重时，这些水合物能堵塞井筒、管线、阀门、流量计等设备，形成冻堵，影响工艺正常运行，对调压计量站而言是计量失准、外输中断。

水合物的生成需要三个条件。两个主要条件是：天然气中含有足够的水分;具有一定的温度与压力条件，如高压和低温。一个辅助条件是：气体处于脉动紊流等激烈扰动中。在形成水合物时，不一定需要游离水，只要满足水合物的生成条件，水和一些组分就会形成固体水合物。水合物通常是当气流温度低于水合物形成的温度（露点）而生成，高于此温度，不管压力多大，也不会形成水合物。以升平调压计量站为例，其上游来气分为深、浅层两个压力等级来气，经过站内调压分配后，能够明显观察到节流冻堵现象集中于使用深层气的下游用户管线中。其成因基本可以归结为深层来气气质较差，同时由于受到的压降过大导致温度降幅大，易生成水合物、造成节流冻堵。

2 解决冻堵方法

解决冻堵其首要条件就是要破坏水合物的生成条件，我们需创造出与水合物形成相背的条件：①高温;②低压;③除去游离水（或降低水露点）。结合以上条件，我们有针对性地采取了相应措施来抑制水合物的生成。

2.1 通球有效去除管线内游离水

因管线进水、注水试压或夏季运行而产生的积水是影响气质和输气能力的一大成因，如无法有效清除会形成大量水合物，堵塞仪表，降低计量精度，加剧管道内壁腐蚀。利用清管器清除管内污物是解决上述问题的有效措施。清管器在管道中靠自身的皮碗与管道内壁弹性密封，利用管输介质产生的压差为动力，推动清管器沿管道运行，在运行过程中利用其自身所具有的密封、刮削作用从而达到清污、除垢、排气、排水、涂敷等目的。

输气大队每年9月中旬至10月中旬，认真做好所辖11条外输线通球工作，年平均清水量64m3。通过此项工作开展，有效清除了管线运行一年内积聚的游离水，同時也达到了清杂、去污的功效，破坏了水合物的生成环境。为后期生产抑制冻堵提供了有力保障，保证了每年的10-11月冬季生产初期，各站无节流冻堵现象发生。

2.2 定时排污，分析露点并及时调节

在冬季生产中，对过滤器、孔板流量计、分离器、三甘醇等设备的排污频次进行加密，及时排除工艺管网中天然气所含带的液态水。严格要求值班人员，按照“五排、一放、一对比”对站内设备工艺进行排污。同时结合化验室提供的露点数据及各站排水情况，制定气质分析周报表。通过报表数据，有针对性的对各站输气管线、设备进行监管。

如果站点来气较上周露点变高，此时应对管线加强监管，对当天排放为雾状或雾状以上状态的管线设备增加排放频次;与上周情况精细分析对比，对本周出现节流冻堵及排污较多的部位加强巡检排放，在下周的工作中侧重对这些部位的巡检。通过以“五排一放”为基础，气质分析为调控的技术管理手段，有效降低计量站发生节流冻堵的频次，取得一定效果。

2.3 使用抑制剂解堵防冻

通过向管线中注入一定量的化学添加剂，可以改变水合物形成的热力学条件、结晶速率或聚集形态，来达到保持流体流动的目的，提高水合物生成压力，或者降低生成温度，以此来抑制水合物的生成。现阶段我们使用的抑制剂为甲醇。甲醇具有中等毒性和易挥发性，甲醇水溶液的冰点低，不易冻结;在水中溶解度高，水溶性强;水溶液的黏度低，作用迅速;能再生;腐蚀性低;降低水合物温度幅度大（当压力一定时）且便宜，易于买到，适用于事故情况下以及干线输送。

以往注入甲醇我们采用滴注的方式，通过泵压将储罐内的甲醇通过注醇阀滴入天然气管线，而注醇阀基本是直通式利用高压将介质从小孔喷出，形成细小的颗粒与天然气混合。这种注入方式虽然可以保证连续注入并且流量也可以调节，但它雾化效果差，形成的甲醇液体颗粒不均匀，且注入角度单一无法与天然气充分混合，抑制水合物的形成效果较差;同时这种方式可能会造成甲醇在管线中沉积，影响注入效果、增大甲醇消耗。

3 结论建议

随着对天然气水合物的防治工作的不断摸索，总结几点建议：①加强气质监管，改善来气质量;②对各类调压阀门及设备的日常维护和保养好，延长使用寿命，不带病工作;③增强员工业务能力及安全的意识;④改良工艺，投用新型设备。