王學(xué)龍
(西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院,成都 610500)
大口徑與高壓力長(zhǎng)輸天然氣管道的投產(chǎn)技術(shù)的研究
王學(xué)龍
(西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院,成都610500)
摘要:我國(guó)的天然氣與管道業(yè)務(wù)進(jìn)入了大發(fā)展的黃金期,如何確保這些在役管道的安全平穩(wěn)運(yùn)營(yíng),成為社會(huì)各界關(guān)心的課題,目前公認(rèn)的高壓力長(zhǎng)輸天然氣管道投產(chǎn)工藝主要有四種,其中比較可靠,應(yīng)用較多的是無(wú)清管器有氮?dú)馓烊粴馔频獨(dú)馔瓶諝馔懂a(chǎn)工藝,在輸氣管道投產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)包括投產(chǎn)前檢查、管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力與安全閥定壓、最后是管道后期升壓與試供氣投產(chǎn)。
關(guān)鍵詞:大口徑;高壓力;天然氣管道;投產(chǎn)技術(shù)
近年來(lái),隨著天然氣與管道業(yè)務(wù)進(jìn)入了大發(fā)展的黃金期,中國(guó)石油目前已在境內(nèi)外建成油氣管道超過(guò)8萬(wàn)公里,例如中石油迄今為止最大的海外天然氣項(xiàng)目-土庫(kù)曼斯坦阿姆河項(xiàng)目等。如何確保這些在役管道的安全平穩(wěn)運(yùn)營(yíng),成為社會(huì)各界關(guān)心的課題。為此,筆者總結(jié)了近幾年來(lái)大口徑與高壓力長(zhǎng)輸天然氣管道的投產(chǎn)技術(shù)和工藝,現(xiàn)將總結(jié)結(jié)果報(bào)道如下:
根據(jù)已經(jīng)的天然氣管道實(shí)際情況,目前可將投產(chǎn)工藝分為四種:一是有清管器無(wú)氮?dú)馓烊粴馔瓶諝狻⒍菬o(wú)清管器有氮?dú)馓烊粴馔频獨(dú)馔瓶諝?、三是無(wú)清管器氮?dú)馓烊粴馔瓶諝?、四是有清管器有氮?dú)馓烊粴馔频獨(dú)馔瓶諝猓渲械诙N輸氣管道工藝成本最低,但是由于利用空氣推動(dòng),可能會(huì)達(dá)到天然氣的爆炸極限,增加操作危險(xiǎn)系數(shù);而有清管器無(wú)氮?dú)馓烊粴馔瓶諝饽軌蚪档捅L(fēng)險(xiǎn),但這種工藝條件不易操作,并且遇到地形復(fù)雜的位置安裝成本會(huì)大幅度增加,適用于地勢(shì)平坦路段的管道鋪設(shè);無(wú)清管器有氮?dú)馓烊粴馔频獨(dú)馔瓶諝馔懂a(chǎn)工藝充分利用對(duì)了氮?dú)獾膭?dòng)力和隔離功能,具有操作簡(jiǎn)便和阻力小等優(yōu)點(diǎn),而且受到地形的影響較低,比較適合長(zhǎng)輸管道和城市燃?xì)饩W(wǎng)的鋪設(shè)。
2.1投產(chǎn)前檢查
在具有高壓力和大口徑天然氣管道進(jìn)行投產(chǎn)之前必須嚴(yán)格審核各項(xiàng)數(shù)據(jù)條件,審核內(nèi)容主要涉及、物資調(diào)配、投產(chǎn)組織和營(yíng)銷(xiāo)準(zhǔn)備等,另外應(yīng)該對(duì)工程建設(shè)的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)并辦理安全手續(xù),其中,管道質(zhì)量評(píng)價(jià)中的關(guān)鍵性內(nèi)容包括輸氣管道的強(qiáng)度和嚴(yán)密性試驗(yàn)檢查,閥室強(qiáng)度的檢查和管道內(nèi)的清潔與干燥工作,最后對(duì)輸氣管道相關(guān)設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)和調(diào)試工作,另外,所有與輸氣管道相連的閥門(mén)(包括分支閥門(mén))至少進(jìn)行一次閉合的調(diào)試工作,與管道工程無(wú)關(guān)的設(shè)備和人員及時(shí)隔離。
2.2管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力與安全閥定壓關(guān)系探討
天然氣長(zhǎng)輸管道設(shè)計(jì)應(yīng)遵循《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50251-2003)中的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。其中3.4條3.4.4項(xiàng)明確提出了“安全閥的定壓應(yīng)小于或等于受壓設(shè)備和容器的設(shè)計(jì)壓力。安全閥的定壓(P0)應(yīng)根據(jù)管道最大允許操作壓力(P)確定,并應(yīng)符合下列要求:當(dāng)P≤1.8MPa時(shí),P0=P+0.18MPa;當(dāng)1.8MPa<P≤7.5MPa時(shí),P0=1.1P;當(dāng)P>7.5MPa時(shí),P0=1.05P。”根據(jù)《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定,可以推斷出以下兩點(diǎn),一是管道安全閥的定壓設(shè)置不能超過(guò)容器的標(biāo)準(zhǔn)壓力;二是大口徑、高壓力長(zhǎng)輸氣管道的最大允許操作壓力與安全閥的定壓有關(guān),而關(guān)于管道的最大允許操作壓力則在《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中有明確的規(guī)定,即“管線系統(tǒng)遵循本規(guī)范規(guī)定,所能聯(lián)系操作的最大壓力,等于或小于設(shè)計(jì)壓力。”
當(dāng)長(zhǎng)輸氣管道的最大允許操作壓力與管道的設(shè)計(jì)壓力相同時(shí),可以確定一下關(guān)系:當(dāng)1.8MPa<P≤7.5MPa時(shí),P0=1.1PN;當(dāng)P>7.5MPa時(shí),P0=1.05PN;而當(dāng)P≤1.8MPa時(shí),P0= PN +0.18MPa,由公式推導(dǎo)可以得出管道的最大設(shè)計(jì)壓力應(yīng)該比安全閥定壓小,這與《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定的“安全閥的定壓應(yīng)小于或等于受壓設(shè)備和容器的設(shè)計(jì)壓力”相互矛盾。
當(dāng)大口徑、高壓力長(zhǎng)輸氣管道的最大允許操作壓力比管道的設(shè)計(jì)壓力小時(shí),此時(shí)的輸氣管道壓力與安全閥定壓之間的關(guān)系如下:當(dāng)1.8MPa<P≤7.5MPa時(shí),P0=1.1P<1.1PN;當(dāng)P>7.5MPa時(shí),P0=1.05P<1.05PN;而當(dāng)P≤1.8MPa時(shí),P0= P+0.18MPa< PN +0.18MPa,由此也可以推斷出安全閥的定壓與輸氣管道壓力之間的關(guān)系是不確定,總之,根據(jù)《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中的規(guī)定能夠推斷出“安全閥定壓可以超過(guò)管道設(shè)計(jì)壓力”和“安全閥的定壓應(yīng)小于或等于受壓設(shè)備和容器的設(shè)計(jì)壓力”。兩個(gè)相互矛盾的結(jié)論,有的文獻(xiàn)研究指出了當(dāng)管道設(shè)計(jì)壓力低于安全閥壓力時(shí),安全閥就失去原有的作用,“安全閥設(shè)計(jì)壓力與管道的設(shè)計(jì)壓力究竟誰(shuí)大誰(shuí)小”也是目前管道設(shè)計(jì)存在爭(zhēng)議的焦點(diǎn)問(wèn)題。
2.3管道后期升壓與試供氣投產(chǎn)
按照高壓力長(zhǎng)輸天然氣管道投產(chǎn)工藝要求進(jìn)行天然氣置換后,應(yīng)該分階段進(jìn)行升壓,注意在對(duì)管道的升壓過(guò)程中一定不能太快,最好控制在升壓速度在每小時(shí)1兆帕以下,尤其對(duì)于具有高壓力和大口徑特點(diǎn)的長(zhǎng)輸氣管道來(lái)說(shuō),壓力的增加過(guò)程更應(yīng)該分階段進(jìn)行,在每個(gè)階段升壓、穩(wěn)壓后進(jìn)行壓力檢驗(yàn),確保管道不會(huì)出現(xiàn)異常情況。升壓后的工作是對(duì)管道的附屬設(shè)備進(jìn)行調(diào)試并按照供氣計(jì)劃向管道下游輸氣,當(dāng)高壓力長(zhǎng)輸天然氣管道連續(xù)平穩(wěn)供氣72小時(shí)后視為管道投產(chǎn)成功。
結(jié)合高壓力長(zhǎng)輸天然氣管道的投產(chǎn)成功經(jīng)驗(yàn),筆者總結(jié)了這類管道投產(chǎn)技術(shù)的關(guān)鍵是“先站場(chǎng),后線路”的無(wú)清管器有氮?dú)馓烊粴馔频獨(dú)馔瓶諝馔懂a(chǎn)工藝,在輸氣管道的實(shí)際投產(chǎn)工作中,應(yīng)采用現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用和理論分析相結(jié)合的方式,確定輸氣管道實(shí)際所需的注氮量、注氮溫度和置換速度等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù),合理控制天然氣的注入速度并結(jié)合分階段升壓操作,安全平穩(wěn)的進(jìn)行供氣作業(yè)。
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作者簡(jiǎn)介:王學(xué)龍(1974-)男,甘肅玉門(mén)人。