泡沫型清管器在集输支干线的应用分析

候建鑫 蔚生军 周荣涛

天然气中的有害物质（凝析油、水、硫分、机械雜质等）在进入输气管道后会引起管道内壁的腐蚀，增大管壁粗糙度，大量的水和腐蚀产物聚积在管壁内部。本文通过对传统式皮碗型清管器和泡沫型清管器进行性能分析及现场应用分析，确定了泡沫型清管器更适合应用集输支线，且试验效果良好，解决了传统式皮碗型清管器在应用过程中存在的安全风险、效率低、工作量大、资源浪费等难题。

1 基本情况

1.1 生产状况

天然气长时间输送后管道内会出现大量的水和固体杂质聚积等问题，引起管道局部堵塞或流通面积减少，导致管网运行压力升高，影响管道输送能力，并且存在管线、设备超压等安全隐患。清管作业可以清除管线内的各种杂质，延长管道使用寿命，改善管道内部的光洁度，减少摩擦阻力，提高管道的输送效率，使管道能够安全、高效的运行。随着气田的开发和频繁的产能建设，管网压力过高已经成为制约气田产能发挥的瓶颈。因此，高效的清管作业在气田开发的过程的重要作用。

清管器有很多种类型，在气田应用较广泛的是皮碗型清管器。管线起伏程度较大，在实践过程中发现皮碗型清管器存在安全风险性高、作业量大等问题。为了获得更好的清管效果， 同时也为了对泡沫型清管器与皮碗型清管器实际应用效果进行比较分析，我区在气田采用了泡沫型清管器清管，取得了很好的试验效果。

1.2 清管器工作原理

清管器是一种依靠管输流体作为动力，推动其在管道内顺利运行并清除管道内沉积物质，检查和维护管线的设备。清管器外径一般比管道有效内径高出3%～5%，通过清管器过盈与管道内壁紧密结合，形成清管器与管壁的高度密封，当压差到达一定值能克服清管器与管壁之间的静摩擦及其他阻力之和时，清管器开始运行。

2 清管器性能分析

2.1皮碗型清管器性能分析

2.1.1 结构特点

皮碗型清管器是目前应用最广泛、技术最成熟的清管器，其在集输支线应用时间较长。皮碗清管器主体结构包括钢制轴和橡胶皮碗。皮碗一般采用天然橡胶，丁腈橡胶、氯丁橡胶或聚氨脂类橡胶制造。其形状可分为平面、锥面两种。平面皮碗的端部是平面，清除固体杂质的能力较强，但变形较小，磨损较快

针对皮碗清管器的特点，在进行清管作业前需对清管器及检测仪进行检查，包括皮碗完好性检查、皮碗与骨架螺栓紧密性检查、清管器内部电池与检测仪电池更换，确认完好后方可进行清管作业。

2.1.2 性能分析

⑴由于皮碗型清管器为螺栓紧固结构，安装、更换皮碗，作业量较大。

⑵皮碗型清管器质量较大，携带不便，操作困难。

⑶整体结构笨重，形变量较小，在管道的弯头、三通、焊缝及收球筒大小头处遇卡阻几率较小，可能会导致管网上游压力上升，存在集气站、管网超压的风险。

⑷皮碗型清管器硬度较大，通过管道变径处磨损较快，重复利用率低。

2.2泡沫型清管器性能分析

2.2.1结构特点

泡沫型清管器一般由聚氨酯模制而成，弹性好。表面上使用永久的粘接有硬的聚氨酯条或是磨料，以提高耐磨性，典型的泡沫型清管器的外形酷似子弹头，可以容易的通过弯头而不容易被管道中的凹坑卡住或损坏，在管道内运行受管内径变化的影响较小。长度一般是管径的两倍，外径比管线内经大2%～4%，具有一定过盈量。

2.2.2性能分析

⑴泡沫型清管器结构简单，省去了安装、更换皮碗这道程序，作业量较少。

⑵泡沫型清管器重量较轻（同型号的质量是皮碗型的1/4～1/5），携带方便，操作简单。

⑶泡沫型清管器本体材料为高密度聚氨酯软体泡沫，可在管道内实现弹性形变，最大变形量≥50%，通过能力强，不容易遇卡阻。

⑷泡沫型清管器硬度较小，耐磨性好，使用寿命较长。

3应用效果及经济效益评价

3.1 应用效果评价

⑴结合集输支干线现场工艺特点，由于榆13站支线和南1干线在进行清管作业后，管道中所清出的液体、杂质几乎全部被带入下游管道，造成下游管道流通面积减小，压降损耗增大，压力升高，故所清管道首站与末站压力不会降低，只有在管网整体清管作业后各节点压力才会降低。

⑵泡沫型清管器结构简单，质量较小，操作容易，降低了作业量。273mm型皮碗清管器质量为9.5kg，273mm型泡沫清管器质量为2.2kg。

⑶当清管器在管道中运行到达末站后会进入收球筒，可能会对收球筒末端盲板进行撞击，由冲量定理可得清管器对收球筒盲板的瞬间撞击力

⑷皮碗型清管器硬度较大，变形较小，容易在管道弯头、三通、焊缝以及收球筒大小头变径处遇卡阻。一旦清管器在管道内卡阻，上游压力可能会迅速升高，集气站、管网将面临极大的超压的风险。

⑸皮碗型清管器变形小，磨损较快，寿命较短;泡沫型清管器变形量大，使用3～5次（约通过57.6km～96.0km管道）后基本完好，可重复使用，寿命较长。

4 结论

（1）泡沫型清管器结构简单、重量轻巧、操作简单、清管时间短、作业量少，达到了提高工作效率的目的。

（2） 泡沫型清管器耐磨性好、使用寿命长、节约资源、经济效益可见。

（3）泡沫型清管器与管壁接触面积较大、密封性好、具有轴向压缩能力，清除管壁积物能力强，清管效果显著，大程度提高了管道输送能力。

（4）泡沫型清管器可在管道内实现弹性形变，通过能力强，不容易遇卡阻，清管过程历时短，管网运行压力波动幅度较小，降低超压风险，解决了传统式皮碗型清管器安全风险高、作业量大、效率低等难题，可在其他气田推广使用。

（作者单位：长庆油田第二采气厂）