天然气地面建设的储运工艺新技术

2021-01-09王赤宇塔里木油田公司油气工程研究院新疆库尔勒841000

化工管理 2021年35期

王赤宇(塔里木油田公司油气工程研究院，新疆库尔勒 841000)

1 天然气概述

天然气顾名思义就是天然形成的气体，天然气中主要有石油气、煤层气等，都统一称为天然气，其主要成分是甲烷。天然气目前在人们的生产生活中被广泛应用，天然气是汽车的燃料，人们日常的生活中还可以利用天然气做饭，天然气通过有效存储，可以满足不同方面的需求。目前，在天然气的储存运输中，多是采用管道进行储存，管道储存运输也可以应用到长距离中，更好地满足人们的生产生活需求。天然气的储运方式主要是天然气管道的形式，可以通过压缩天然气和液化天然气的方式进行储运。在天然气储运方式的不断研究过程中，天然气吸附储运技术有着较大的优势，其运输成本低而且运输安全，其在未来的天然气运输中有着广阔的发展前景[1]。

2 天然气地面建设工艺

2.1 天然气地面建设储运管道铺设技术

2.1.1 水平方向的管道铺设技术

水平方向的管道铺设技术应用范围比较广，技术简单，很容易进行操作，通过利用水平定向机完成钻孔工作，而且该项技术也比较系统化，可以有效控制钻头钻进的孔大小，确保钻出的管道孔足够精确。

2.1.2 掘进铺设技术

该种技术主要是一边掘进一边铺设管道的方式，掘进过程中可以利用远程技术控制封闭面，通过地面支撑达到对地下水的控制。掘进中自动化技术的应用可以随时将弃土移除，该种技术的应用不会对地面造成损坏，而且埋设过程中不需要人力埋设，有效确保了安全性，该项技术也逐渐被广泛应用。

2.1.3 气动冲击锤技术

气动冲击锤应用的是空气动力，利用供气压力形成较大的冲击力，达到对管道的有效铺设。而且敲击的力度也可以进行有效调整，敲击设备并不会造成破坏，整个操作流程也比较简单，应用到潮湿环境中和危险环境中都不会受到任何影响。气动冲击锤技术的结构简单，具有无污染、耗能少等的特点，实际应用过程中有着较大的优势，唯一不足的是装置力量较小，影响到实际运用的范围。

2.2 天然气运输中冰堵的处理技术

天然气运输中冰堵的发生可能是天然气水露点高、含水率较高造成的，还有天然气的水合物也会造成管道堵塞，水合物是水和小分子气体形成的固体结晶，需要采取有效的措施进行处理。

2.2.1 提高天然气在管道中的温度

通过提升管道中天然气的温度，确保天然气的温度高于水合物的温度，这样在一定程度上可以避免天然气形成水合物。管道天然气温度的提升，可以利用电加热器等进行加热，提高管道内天然气的温度，有效预防水合物造成的冰堵现象[2]。

2.2.2 提高改造天然气的技术

冰堵现象的发生主要是水合物的产生造成的，而水合物中含有水分子，就需要采取措施减少管道中的水分子，确保天然气中不含有水，这就需要减少管道中的水露点，避免水合物的造成冰堵，通过将管道中天然气的水合物控制在一定范围内，避免天然气发生沉淀，可以达到对冰堵的有效预防。

2.2.3 添加抑制水合物的成分

为了预防天然气发生冰堵现象，需要在天然气管道中添加可以抑制水合物的成分，化学抑制剂甲醇可以有效抑制水合物的产生，可以吸收天然气中的水分，避免水与小分子的有效结合，可以有效控制水合物形成的温度条件。在管道中添加抑制剂，需要通过在管道中安装相应的装置，结合具体的添加线路明确添加装置。如果是在主干线上添加抑制剂，就需要将添加装置安在出口阀门后的压力表上。

2.3 微晶体法天然气储运技术

微晶体法储运技术，主要是通过将天然气压缩成微小的固态晶体，可以提高对天然气的储运效率，而且该种技术的应用，单位体积下天然气的含量增多了。该种技术的应用主要是：一是天然气直接冷却形成固态晶体主要是纯天然气的储运方式，该种技术的应用在一定程度上会增加建设的成本，而且能量消耗较大；二是天然气与对应的化学物质结合形成晶体结构，天然气与化学物质的结合是有一定的限制条件的，需要在压力和温度适宜的条件下，当两者都处于高压环境下，才可以进行有效结合。微晶体法天然气储运主要是将该种微小的晶体结构放在集装箱中进行储运，运输成本有效降低。

2.4 天然气管道设施的维护技术

天然气的运输过程中也会受到各种因素的影响造成事故的发生，有外在因素，也有因操作不符合规范标准造成。例如：没有定期检测球罐、液化气中硫超标等情况，都会造成天然气运输中事故的发生。为了有效避免天然气运输中事故的发生，需要做好相应的预防措施。一是避免有杂质进入到天然气管道中，需要使得过滤器部分的阀门一直关闭，要对过滤器进行保护，防止混入杂质；二是利用加热装置去除天然气中的水分子，需要确保对加热装置使用的安全性和有效性，才能够避免水合物的产生；三是在罐区位置放置一个空球罐，确保空球罐一直处于低压状态，将火灾带来的损失降低到最小，如果是在运输途中发生火灾，可以及时将天然气导入到空罐中。

3 天然气储运工艺新技术的应用

中国目前节能环保理念的持续发展，天然气能源符合节能环保理念，有着清洁、环保的特点，需要针对天然气的储运安全加强相关技术的研究，减少天然气运输途中事故的发生。目前应用最广泛的是天然气吸附储运技术和天然气水合物储运技术，可以实现对天然气的安全有效运输。

3.1 天然气吸附储运技术

天然气吸附储运技术，简称是ANG，天然气吸附储运技术主要是当处于常温、3.5 Pa的压力环境下，通过对天然气进行吸附达到储存和运输的目的。在天然气中添加吸附剂，达到安全储运，通常选用高表面活性炭，具有一定粘结性的吸附剂。在ANG储罐的设计中，通常选用的是16MnR的容器，形状是圆筒形，该储罐内部需要设置换热系统，可以有效避免天然气管道中水合物的形成。对传统的吸附剂进行重新设计，对过滤网和进气口的位置重新设计，吸附剂的填充方式改为重复再生的方式，安装循环加热装置对吸附效应进行改善，利用高温氮气吹扫，可以使吸附剂重复再生[3]。(1)该种储运方式可以使储存量增加很多，是一种比较便利和先进的储存运输方式，不需要应用到特殊的储存设备，对储存条件也没有较高的要求。这种方式是目前大力推广的一种储存运输方式，整个运输过程也比较安全。(2)天然气吸附储运应用到的是物理吸附方法，主要是利用固体吸附剂将天然气液体进行吸附，通过在天然气储气罐中添加固体吸附剂，固体吸附剂是以一种多孔隙的结构存在，可以通过增加储气罐内部的压力达到吸附效果，只需要在使用时释放压力，就可以使用天然气。(3)固体吸附剂对天然气的吸附主要是利用吸附剂增减压力达到对天然气的吸附储存运输目的，该种吸附技术的应用不需要改变温度，对于天然气的运输非常方便，而且便于储存。该种技术方法目前的应用非常广泛，也是天然气储存运输中有着较大优势的运输方法。

3.2 天然气水合物储运技术

天然气水合物储运技术简称为NGH，该种水合物也称为甲烷水合物，当处于低温和高压的状态下，天然气与水就会结合，从而形成一种白色结晶固体，其颜色和外形都类似于冰块形状，也将该种水合物称为可燃冰，其主要成分是水分子和碳氢分子，该种水合物的形成必须是在低温高压的状态下。活性炭是一种非常重要的吸附剂，通过添加活性炭，可以提高水与气的有效结合，活性炭的表面积较大，而且表面有空隙，可以吸附水和天然气的有效结合。天然气水合物储运技术作为一种新的技术工艺，其运输过程安全可靠，运输过程中的成本较低，其未来有着广阔的发展前景。(1)水合物储运技术主要是利用水合物的特性实现存储运输，通过将天然气在水合物的作用下形成固态，可以方便天然气的储存和运输。该种技术的应用确保了天然气运输途中的安全性，也可以有效避免突发火灾和爆炸事件的发生，使得天然气的运输和储存更加便利。(2)天然气水合物形成的条件是温度2.0 ℃和压力3.0 Pa，当处于该种状态下时，天然气水合物就可以进行存储运输，使用时进行气化处理，气体和水就会产生分离，天然气就可以使用。(3)天然气水合物的储运技术，为了提高储运的效率，增加储气量，可以通过在天然气中加入活性炭等添加剂，可以有效达到对天然气的储存运输。一是活性炭是一种非常重要的吸附剂，通过添加活性炭，可以提高水与气的有效结合，活性炭的表面积较大，而且表面有空隙，可以吸附水和天然气的有效结合，进一步提高对天然气的储存运输。二是可以通过添加化学添加剂，使得储气的密度增大，需要根据天然气的量添加具有一定浓度和数量的化学添加剂，各种添加剂的应用对浓度和剂量有着不同的要求，需要根据实际情况做好配比，主要是选择可以快速形成水合物的化学添加剂。天然气水合物储运技术作为一种新的技术工艺，其运输过程安全可靠，运输过程中的成本较低，其未来有着广阔的发展前景[4]。