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：

1　高壓力長(zhǎng)輸天然氣管道投產(chǎn)工藝

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　高壓力長(zhǎng)輸天然氣管道投產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)

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。

3　總結(jié)

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)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：王學(xué)龍（1974-）男，甘肅玉門(mén)人。