输气管道置换投产工艺的研究与实践

李斌 杨敏 卿勇

摘要：输气管道在运行过程中，需要采用不同的方法进行置换投产，置换投产技术方案的不同所带来的实际效果也会有所差异性，通过了解置换投产方案的优缺点，在实际运行过程中可以选择加入清管器的方法，通过相应的检测数据分析，了解输气管道置换投产的规律，提出最优的输气管道置换投产方案。

关键词：输气管道;置换投产;研究

输气管道在施工后会进行置换投产操作，该操作的主要作用是排除管道内的空气引入天然气，同时能够更加全面的检查管道的整体质量，因此对输气管道的置换投产安全控制非常重要。输气管道置换投产的难点是将空气和天然气进行有效隔离，防止在输气管道内形成爆炸性混合物。一般情况下对于输气管道的置换投产采用注入氮气后加隔离清管器。隔离清管器会起到阻隔作用，但是由于地形、管道安裝等多方面因素的影响，输气管道经常会发生卡球泄漏等事故，因此需要研究更好的置换投产方法，提高输气管道置换投产工作的效果。

1直接置换

直接置换法是将天然气输入到新建的输气管道内对管道内的空气进行直接置换。直接置换法在运行过程中的操作非常方便，并且效率非常。将新建的输气管道与原有的输气管道进行连接以后，利用输送介质所带的压力能够直接排放掉新建输气管道内的空气，当新建输气管道内的介质含量达到相关标准以后，输气管道就能够实现正常运用。再进行数据管道置换，投产过程中，清管器会出现磨损，很有可能天然气发生泄漏，如果泄漏的天然气浓度达到相关指标以后，很有可能发生危险状况，因此采用直接置换法的危险性较高。

2加隔离器隔离氮气置换

利用惰性气体对输气管道内的空气进行有效置换，然后再向输气管道内注入天然气，利用间接置换法的安全性较高，但是在实际操作过程中，相应的费用成本会比直接置换法高出很多，通常情况下很少采用氮气置换，因此要结合输气管道的实际情况，选择合适的置换方法。

2.1工作原理

加隔离器隔离氮气置换的操作流程为在输气管道首站发送两个中间带有高纯度氮气隔离端的清管器置换输气管道内的空气，在进行传输过程中结合监听器监听轻狂迅速到达的时间，并且对清管站和分输站以及管道内的气体浓度进行监测，最后将所监测的内容进行记录，确保输气管道内的置换效果达到相关标准。

2.2置换投产优点

（1）利用该方法可以确保清管器能够有效清除输气管道内的污染物，同时还能及时了解输气管道在实际运行中的工作状态，为后续的清管作业奠定基础。

（2）能够使输气管道的空气、氮气以及天然气进行有效隔离，确保天然气和空气不会进行接触，从而实现输气管道的安全运行。

2.3置换投产缺点

（1）在进行操作过程中，如果清管器没有起到阻隔作用，很有可能导致氮气与天然气的泄漏量发生变化。造成该现象的主要原因是由于清关器发生磨损，也或者是由于管道内壁结构因素而导致清管器无法进行有效阻隔。

（2）在进行置换投产过程中无法进行有效控制。由于清管器在运行过程中会发生忽快忽慢的现象，造成清管器发生严重磨损，导致管道内壁出现磨损，因此对管道的运行造成不安全因素。由于清管器的不平稳运行，无法监听清管器的具体位置，会对整个输气管道的置换投产工作造成困难。

（3）需要惰性气体的量非常大。为了能够有效防止清管器与管道内壁发生碰撞，因此需要确保清管器之间保持较长的隔离段。

（4）由于输气管道所经过的地形非常复杂，有平稳段、爬坡段、转弯段，这些现象的存在会造成清管器在运行过程中发生停滞现象，导致置换投产过程变得复杂化。

（5）在运行过程中如果遇到清管器发生卡死现象，在处理该故障时的方法较为复杂，同时会引发安全事故。

3不加隔离器隔离氮气置换

3.1工作原理

该方法的置换投产工艺是将氮气注入到输气管道中的下游，在结合起停阀门的帮助下对管道内进行天然气收入，从而能够实现输气管道的置换投产工作。采用该方式会导致各个介质之间无法实现有效隔离，氮气与天然气处于自由的状态，输气管道中介质的运行速度主要依靠分输站中的供气压力进行控制，结合检测点对输气管道中的氮气检测以及天然气到达时间进行有效统计，从而能够有效计算出氮气和天然气的混合长度以及在使用过程中氮气的消耗量。

3.2置换投产优点

（1）该方式的置换投产过程非常平稳，并且能够实现对置换投产过程的有效控制，在确定供气压力稳定的状态下，输气管道中的氮气和天然气的混合气会处于平稳的流速，并不会出现过快过慢现象，因此能够及时判断出氮气和天然气的所在位置。

（2）该方式受到地形以及管道安装因素的影响较小，结合相应的测量数据可以看出，针对复杂地形阶段的输气管道内氮气与天然气的混合段监测结果进行分析，所得出的数据处于正常状态下，并没有发生明显增长的现象。

（3）利用该方法可以减少氮气的损耗量。天然气通过分输站以后，氮气的消耗量会增长缓慢，其主要的原因是由于输气管道内的气体运行速度一致，随着置换投产距离的不断增加，氮气的损失率也会明显下降。

在利用该方式进行置换投产过程中，需要保证输气管道内不会存在任何杂质，确保天然气分输站的供气压力保持稳定状态，要积极监测输气管道内氮气与天然气之间的位置，从而有效计算出输气管道内氮气的长度，确保天然气与空气不会发生接触，才能够保障输气管道的运输安全。另外，对于天然气管道所处地形以及弯头较多的天然气管道可以采用不加隔离器的置换方法，能够有效降低清管器的推动压力以及清管器的磨损程度，能够有效避免清管器前后气体发生串气现象。

4结束语

综上所述，输气管道投产置换不采用隔离清管器的方案可行性较高，并且不采用隔离清管器的方案有着很多优点，能够有效弥补传统投产置换方法的不足，并且该方法的适用范围较广。虽然该方法在理论方面比较缺乏相应的实践支持，但是在我国其他输气管道中的应用成果可以看出其可行性，能够为今后输气管道的投产置换提供参考性建议。

参考文献

[1]傅红霞，陈鹏.输气管道氮气置换工艺参数的确定研究[J].化学工程与装备，2015：97-99.

[2]王晓燕.天然气长输管道的置换投产[J].工业A，2016：9.

[3]王悦.马黄输气管道置换投产方案设计研究[J].文摘版：工程技术（建筑），2016：260.

中国石油西南油气田分公司输气管理处重庆输气作业区  重庆  401120