天然气管道泄漏分析及动态处理技术研究

李强

【摘  要】管道作为油气田和用户之间的纽带，在油气田开发、开发和开发中发挥着重要的作用。使用管道运输天然气是最安全、最可靠、最有效的运输方式，但由于长期运行和长途运输，天然气管道将受到磨损、腐蚀、老化和人为破坏，导致管道变形和泄漏。天然气泄漏对管道操作造成严重的安全风险，对人身和财产安全构成不可预测的威胁。因此，天然气管道的泄漏处理尤为重要，也需要及时有效地修复管道。

【关键词】天然气管道;泄漏分析;动态处理技术

1天然气行业发展现状

随着工业产业的不断发展，自进入21世纪以来，国内外空气质量问题日益明显，全球气温上升，因北半球雪域不断减少导致海平面逐步上升。为了阻止温度继续上升，需要控制二氧化碳的排放，特别是减少高碳化石燃料的消耗。天然气中碳与氢的比例为1：4，相同热值下的二氧化碳排放量比煤少43%，比石油少28%。同等热值下二氧化硫的排放量天然气比煤炭少99.6%，比石油少99.4%。使用天然气没有粉尘和硫化物，对空气污染更小，将逐渐成为21世纪的主要燃料。如下图1所示，全球天然气消费量在09年金融危机的打击下极速下降约2.52个百分点，10年经济回暖后开始逐渐稳步上升，每年增长量约为两个百分点，与此同时，全球各地的天然气产量仍高于消费量。截至17年，全球天然气产出量为36032亿m3，同比增长约1.5个百分点;消费量为35961亿m3，同比增长约1.5个百分点，占全球一次能源消费量的24.1%。随着非常规天然气开采技术（例如页岩气和可燃冰）的逐步成熟，未来全球天然气的增长将继续。

图1全球天然气年度消费量

2天然气管道泄漏的原因分析

2.1管道材质问题

目前，大多数工厂的天然气管道网络一般采用钢管、PE管、铸铁管道等材料，造成泄漏的不同原因。钢管具有自身的耐腐蚀性、使用寿命长、无腐蚀处理，广泛用于天然气管道工程。然而，在更换天然气之后，由于缺少湿气或芳族组分，在钢管接头处的密封材料将干燥和收缩，从而形成泄漏点。如果没有及时处理，会造成大量的天然气泄漏。

2.2管道施工质量问题

很多管道在建设期间，由于多方面的原因造成了施工质量不合格，将使管道遭到严重侵蚀而泄漏，具体表现如下两个方面。（1）管道焊接质量。天然气管道的运输距离都比较长，因此管道的安装过程中涉及到管道的焊接，管道的焊接过程中可能因为焊接质量问题造成天然气管道的泄漏，焊接质量问题一般情况下分为两种：首先，管道出现烧穿、咬边等质量问题，这种问题我们用肉眼检查时就能及时发现，处理也比较容易;然后管道焊接内部出现气孔、夹渣等质量，这种问题发生在管道的内部，因此需要借助某些仪器才能发现，这就很容易造成天然气管道出现泄漏。（2）管道施工管理。天然气管道的施工过程中，一些施工企业过度的重视施工进度，而对施工质量有所忽略。主要体现在以下方面。①防腐层补口质量。管道焊接处防腐层补口较容易出现缺陷或裂缝，一旦质量得不到保障，就会造成很大的腐蚀风险。②阴极保护系统施工。阴极保护系统安装与施工要求是非常严谨的，一旦出现不按设计要求的施工，就会对阴极保护效果造成负面影响，也会给以后的管理和腐蚀控制带来很大的麻烦。

2.3管道腐蚀问题

天然气管道在经过长时间的使用后，很容易受到各种程度的腐蚀影响。我国目前使用的天然气管道材料主要为鋼管，金属材料在不同的环境中很容易发生化学反应，管道的内外壁可能被腐蚀，这种情况下就会造成天然气管道的泄漏。

2.4运行缺陷

在天然气管道运行的过程中对其影响最大的就是人为因素。在天然气管道施工过程中存在着交叉施工的情况，再加上在施工过程中没有严格的施工规范来控制施工情况，很容易就会出现像地面塌陷路面断裂之类的施工问题，严重的甚至会导致出现管道开裂的问题，加剧了天然气管道泄漏的情况，给施工单位带来经济损失，造成了资源的浪费，影响了天然气管道的正常运行。

3天然气管道泄漏的动态处理技术

3.1注剂式带压堵漏技术

通过注剂带压堵漏技术进行动态处理，是一种安全可靠的基础手段。在应用中主要通过特别的夹具以及液压注射工具，将密封剂注射到夹具以及泄漏位置外表面的密封空腔中，可以迅速有效地处理各种相对较为辅助的泄露缺陷问题。注剂压力高于泄漏介质压力的状况下就会强行压住泄露点。注剂就会通过塑性体转变为弹性体，这样就会形成具有一定弹性的密封型结构，可以维持一定工作密封比压，进而实现重新密封的效果。现阶段，国内外生产以及应用的密封剂主要可以分为2类。第一，热固化密封注剂;第二，非热固化密封注剂。在阀门外泄漏中较为常用的方法如下所述。针对壁厚高于8mm的阀门填料函中对其进行动态条件下缺陷处理中，通过此种方式进行处理。可以直接的在阀门填料函壁面上通过注剂的方式进行施工作业。在施工中，首先在阀门填料函的外壁的释放位置根据具体状况选择直径10.5mm以及8.7mm的钻头进行开孔作业，壁面孔钻透，在预留1mm-3mm厚度的时候要撤出钻头，通过M12或者M10的丝锥攻丝。然后将专用旋塞阀打开，通过直径3mm的长杆钻头将余下的函壁钻头，泄露的介质则就会随着钻头的排削去的方向喷出，为了合理地避免钻孔出现高温以及高压等伤害，可以通过挡板进行安全控制。先在挡板上通过钻头钻出直径约为5mm的孔，然后进行施工作业。钻透小孔后要及时取出钻头，将注剂专用的旋塞阀关紧，连接高压注剂抢进行密封处理。如果其密封填料函介质的压力较低，则可以通过3mm的直径长钻头直接的钻头小孔，然后密封处理。

3.2黏结堵漏技术

该项技术的应用原理就是利用胶黏剂来进行堵漏处理，利用黏结剂的黏结力强以及黏结的速度快，这种技术在实际的应用过程中取得了非常不错的效果。但是目前在施工过程中这项技术还只是被应用在管道泄漏的位置，利用黏合剂来让密封材料和管道之间可以形成密封性结构，以此来达到堵漏的目的。这项技术所用的设备非常的简单，应用原理也非常的简单，消耗的成本比较低，因此在管道堵漏施工过程中被广泛的应用。

3.3焊接堵漏技术

天然气管道在日常的运输过程中，管道内都存在一定的压力，如果管道发生泄漏的现象，在带压的情况下进行补焊是比较困难的。首先对管道进行补焊的时候，金属会因为高温而融化，金属融化没有完全的冷却之前，管道内的压力就会和正在融化的金属产生反应，可能发生喷跑融化金属的现象;其次，天然气管道泄漏的介质往往存在很大的危险性，焊接过程中，一旦操作失误很容易引发介质的爆炸。带压焊接堵漏技术的原理是在高温下金属材料融化，裂缝被融化的金属填充，从而达到补漏的目的。带压焊接堵漏是一项施工难度大、专业性比较强的技术，操作中需要很多的设备进行配合，工艺比较复杂，实际的应用中比较少。

4结束语

随着技术的不断发展，对于动态处理技术的提高也进行了更加深入的研究。利用动态处理技术来处理泄漏问题可以有效的帮助提高资源的利用效率，解决环境污染和资源浪费的问题，在实际的施工过程中应当重视对于天然气管道泄漏原因的分析，利用现代的科学技术手段来推动天然气的发展。

参考文献：

[1]王莉莉，王梦珠，吕妍，齐晗兵，李栋.泄漏位置对激光检测天然气管道泄漏影响分析[J].压力容器，2016，3308：60-64+74.

（作者单位：山东鲁东天然气有限责任公司）