输气管道清管作业常见问题分析及处置

杨继彬

（国家石油天然气管网集团有限公司山东省分公司，山东 济南 251400）

1 清管作业基础知识

1.1 清管器运行速度估算公式

清管器运行速度计算公式如下：

式中：v 为清管器、检测器运行速度，km/h；Q1为输气流量，Nm3/d；F 为管道内横截面积，m2；P 为清管器、检测器后平均压力，MPa。

根据管道内污物情况及清管器皮碗过盈量情况，该速度值乘以一个介于0.85～0.90 之间的系数后比较接近实际运行平均速度。

根据Q/SY GD 0102—2017《油气管道清管作业技术规范》6.3.1.7 规定，清管器的运行速度宜控制在1.5～5 m/s，但是实际操作过程中，球速尽量控制在3～5 m/s。同时根据式（1）可知，在清管作业开展前，主管部门需与调度部门沟通协调，确认管线运行压力、输量以及持续时间。

清管器运行过程中保证前后压差为0.2 MPa，清管管道阀门均采用全通径球阀，干线阀门情况满足清管要求。

1.2 对清管器的要求

在常规的清管作业中，可采用两直四碟清管器。若该管道为首次清管作业或者长时间未清理，对管道内部情况信息掌握不足，可先发送一支泡沫清管器[1]。

两直四碟混合型清管器由支撑皮碗、碟型皮碗、间隔皮碗和金属骨架组成，皮碗结构组合灵活，密封性能好，运行距离长。清管器骨架的后端可安装发射机，若在清理管道时遇到“卡堵”情况，可用跟踪仪迅速确定清管器在管道内的位置。碟型皮碗过盈量为管道内径的2.5%～5%，通过弯头曲率半径≥2.5D，直管段变形量≤20%，运行速度≤5 m/s，运行压力≤10 MPa。

2 清管作业常见问题分析及处置

2.1 收发球过程中常见问题

1）与发球筒相连阀门内漏，如图1 中1302 号、1303 号、1310 号内漏，均会导致发球筒内气体无法排空，进而无法打开发球筒放入清管器。处置方式：提前组织安排阀门维检修部门开展清管作业相关阀门的内漏检测作业，避免收发球筒无法放空的情况出现。与收球筒相连的阀门内漏同理。

2）在收发球筒完成放空操作且打开快开盲板前，对筒内进行氮气置换作业是一项非常必要的安全措施，见图2、图3。尤其是在取球过程中，不仅要进行氮气置换，在条件允许的情况下，还需要注入清水，因为在清管器进入收球筒时，会携带管道内的大量含硫杂质，不仅会释放有毒气体，在遇空气的情况下，还容易产生明火。

图2 清管器放入发球筒过程

图3 某站收球过程

3）快开盲板密封圈的老化或者保养不当，进而造成密封不严，天然气泄漏，导致无法进行收发球作业。这是清管作业中较为常见的问题。处置方式：提前备好密封圈备件，在原有密封圈密封不严的情况下，及时更换。同时，快开盲板维保人员也要严格按照操作规程操作，避免失误，尤其是金属工具不能直接接触密封圈。

4）清管器在发球筒内长时间无法发出。问题不外乎以下几种，一是清管器没有推送到发球筒变径处，导致清管器前后不能形成压差；二是工艺流程切换有误，在打开发球流程时，未完全关闭正常流程，同样导致清管前后不能形成压差。处置方式：在发球筒内推送清管器时，确保清管器与发球筒变径处接触良好；同时保障在各项操作过程中，严格落实操作制度，避免出现未关闭正常流程的情况。

2.2 清管器运行过程中常见问题

1）清管器运行速度过快或者过慢。处置方式：联系调度部门，调节输气量及运行压力；如果是支线，且分输用户较少，可与用户沟通，改变用户输气量，进而改变清管器运行速度，或者从支线首站调节支线进气压力，也可以达到改变球速的目的。

2）清管器卡堵。清管器卡堵是清管作业过程中最为常见且风险较大的现象之一。在不同壁厚管段的连接处、管道弯头三通、管道变形甚至是在杂质堆积较多的情况下，都容易出现卡堵现象。处置方式：首先，刚刚出现卡堵时，也不用急于采取措施，一般静待几分钟，待清管器前后建立起足够的压差后，清管器会自动冲破阻碍，继续前行。根据笔者以往经验，在某些特定区域，静待时间曾达到30 min 之久。其次，与调度部门沟通，提升清管器前后压差，加大清管器推力。第三，清管器卡在进站三通位置时，要进一步确认进站管线是否已经关闭，因为流程切换不正确，忘记关闭进站流程也是卡球的一个重要原因。如图4 所示，在收球过程中，因操作失误，导致球阀1204 号与球阀1202 号、旋塞阀1203 号同时开启，这样清管器一定会在进站三通QS104 处卡堵。

图4 某站收球流程

3）清管器丢失。清管器在输气管道清管过程中，丢失的情况一般有三种，一是清管器在正常运行中，但工作人员无法确认当前在哪一管段运行；二是清管器在发球筒中是否发出或已经到达收球筒，工作人员未能第一时间作出判断；三是清管器卡堵在某一未知节点。通常情况下，清管器在输气管道内运行，会因清管器撞击管道焊缝而发出很有节奏的“哒、哒、哒”的声音，类似于火车在铁轨上发出的声音，在通过不同壁厚的管段连接处，声音也相对更大一些。所以在发球过程中，应提前安排工作人员在出站1 km 处及下游第一个阀室分别进行监听作业，进一步确认清管器是否正常发出。在站控SCADA 系统中观察出站压力波动，同样可以作为清管器是否发出的判断依据。在极端情况下，仍无法判断是否发出，可切换流程，打开发球筒进行查看。判断是否收球成功同理。当清管器在运行过程中丢失，也可以根据球速计算出清管器大致位置，然后扩大监听范围，一般是可以找到的。当清管器卡堵在某一节点时，该节点也很容易会发出气流穿过的“唦唦”声。注意清管器的卡堵，容易引起管道的压力波动，及时关注压力波动曲线，是寻找清管器的重要依据之一，见图5。清管器上安装信号发射机（见图6），也是定位清管器位置的重要措施，但是根据笔者多年的工作经验，在日常的清管作业中，根据声音判断清管器位置更加直接明了，在极端情况下，信号发射机的作用则更加明显。

图5 清管器接收器

图6 清管器发射器

4）泡沫清管器的使用。由于泡沫清管器具有较好的柔韧性及通过性，卡堵可能性低，所以一般在新投产管道首次清管作业或者对管线运行状况不明了的情况下，可以提前发送一支泡沫清管器，既可以初步清除管道内的部分杂质，又可以掌握管道内是否存在变形等特殊情况，降低皮碗清管器卡堵的概率。

3 结语

清管作业是保障天然气管道安全高效运行的一项必要措施，各管道运营企业也都十分重视。同样，在清管作业过程中出现的问题也是层出不穷、五花八门，那如何面对并解决这些问题，就需要天然气管道从业者的知识积累与不断的经验总结。