李亞娟 辛鑫

摘要：管道輸運(yùn)是現(xiàn)代油氣運(yùn)輸?shù)闹饕绞?，受到多重因素影響，冬季高峰運(yùn)行時(shí)，天然氣管道可能面臨破壞、堵塞問題，需給予處理?；诖?，本文以天然氣管道冬季高峰運(yùn)行面臨的問題作為切入點(diǎn)，給予簡(jiǎn)述，再以此為基礎(chǔ)，重點(diǎn)論述天然氣管道冬季高峰運(yùn)行管理與工藝優(yōu)化的建議，給出應(yīng)用伴熱帶、優(yōu)化管道管理、控制氣源質(zhì)量、合理調(diào)配下游用戶輸氣時(shí)間、增加儲(chǔ)氣調(diào)峰等具體措施，以期通過分析為后續(xù)具體工作的開展提供參考。

關(guān)鍵詞：天然氣管道；高峰運(yùn)行；儲(chǔ)氣調(diào)峰；運(yùn)輸堵塞；管道管理

前言：天然氣管道是指將天然氣（包括油田生產(chǎn)的伴生氣）從開采地或處理廠輸送到城市配氣中心或工業(yè)企業(yè)用戶的管道，又稱輸氣管道。自20世紀(jì)中后期以來，我國(guó)天然氣生產(chǎn)和使用量大大增加，天然氣運(yùn)輸管理的壓力也因此顯著提升，尤其是冬季高峰運(yùn)行過程中，各類問題也時(shí)有發(fā)生，影響工作質(zhì)量。針對(duì)該項(xiàng)工作中常見問題類型、運(yùn)行管理與工藝優(yōu)化進(jìn)行綜合分析具有突出的現(xiàn)實(shí)意義。

1.天然氣管道冬季高峰運(yùn)行面臨的問題

1.1管道工藝不理想

冬季高峰運(yùn)行的天然氣管道，面臨的典型問題之一是管道工藝不理想，如冬運(yùn)期間上游供氣量一定，但下游用戶用氣量突增，出現(xiàn)供不應(yīng)求的現(xiàn)象；上游或下游工藝管網(wǎng)存在輸氣瓶頸，不能達(dá)到管線的互連互通，導(dǎo)致輸氣工藝不靈活；管道內(nèi)存在液態(tài)水和雜質(zhì)，可造成水合物形成等問題。水合物是以天然氣中的烴類物質(zhì)為主，與水分子結(jié)合后產(chǎn)生的固體沉淀，冬季發(fā)生率最高。當(dāng)水合物持續(xù)積累時(shí)，管道的運(yùn)輸能力將會(huì)出現(xiàn)下降，甚至導(dǎo)致管道連接穩(wěn)定性下降。這一問題需要通過管理工藝的優(yōu)化謀求解決。

1.2設(shè)備超流速運(yùn)行

設(shè)備超流速運(yùn)行問題包括兩個(gè)層面，一是氣源不足的情況下，用戶用氣量增加、場(chǎng)站設(shè)備工作壓力增大導(dǎo)致的超流速運(yùn)行，是目前天然氣管道冬季高峰運(yùn)行面臨的核心問題。超流速運(yùn)行的設(shè)備噪音大、震動(dòng)明顯，導(dǎo)致故障率大幅增加，大大降低管道設(shè)備的安全性能。二是下游下游儲(chǔ)氣調(diào)峰設(shè)施功能不佳、管存小，高峰期間天然氣瞬時(shí)流量過大，出現(xiàn)設(shè)備超流速運(yùn)行的情況[1]。超流速運(yùn)行可能導(dǎo)致較多故障甚至安全問題，需要作為重點(diǎn)問題加以處理。

2.天然氣管道冬季高峰運(yùn)行管理與工藝優(yōu)化的建議

2.1伴熱帶工藝

伴熱帶工藝的使用，是目前應(yīng)對(duì)堵塞最直接的方法，主要應(yīng)對(duì)水合物形成的問題。天然氣的成分復(fù)雜，難以在運(yùn)輸前完全進(jìn)行脫水，也不能進(jìn)行烴類物質(zhì)的去除，可在運(yùn)輸作業(yè)前，與管道處增設(shè)伴熱帶，以避免水合物的形成，提升天然氣流動(dòng)性。伴熱帶的選取和應(yīng)用方面，應(yīng)結(jié)合運(yùn)輸作業(yè)所在地點(diǎn)的具體需要，保證能夠有效應(yīng)對(duì)低溫影響的類型，并能在冬季過后拆除，以備二次使用。此外還應(yīng)嘗試優(yōu)化管道管理，包括更換新式管道、對(duì)管道進(jìn)行干燥處理、調(diào)整埋深等方式。新式管道的更換方面，可參考俄羅斯和德國(guó)的管道進(jìn)行強(qiáng)化，俄羅斯東部地區(qū)溫度較我國(guó)更低，且管道長(zhǎng)度長(zhǎng)，管理難度大。為應(yīng)對(duì)管道低溫堵塞問題，俄羅斯與德國(guó)合作，制作帶有夾層的管道，應(yīng)用于局部低溫地區(qū)，夾層中填充保溫材料，包括苯復(fù)合材料等，降低溫度過低的不利影響。該項(xiàng)改造耗資較大，可選取局部地區(qū)進(jìn)行更換。

2.2優(yōu)化管道工藝

2.2.1工藝優(yōu)化是提升天然氣管道冬季高峰運(yùn)行質(zhì)量的基本途徑。首先可通過增加上游氣源供應(yīng)量來優(yōu)化工藝。目前在下游用戶中除工業(yè)用戶用氣較平穩(wěn)外，其余民用氣用戶在夏季和冬季用氣存在較大的用氣特點(diǎn)，夏季用氣量較少，設(shè)備基本都在較低負(fù)荷工況下運(yùn)行，而在冬季高峰期下游用戶用氣量突增，設(shè)備基本處于滿負(fù)荷或超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，若上游供氣量不能滿足下游用戶用氣需求，則導(dǎo)致整個(gè)管網(wǎng)運(yùn)行壓力較低，甚至達(dá)到管網(wǎng)低低限壓力，導(dǎo)致設(shè)備安全連鎖裝置啟動(dòng)，使設(shè)備自動(dòng)關(guān)斷造成停氣事件，必須通過上游管線工藝調(diào)整，如開啟輸氣場(chǎng)站越站旁通、增大下游用戶配氣壓力等措施優(yōu)化工藝。

2.2.2管道分流工藝?？稍诤诵墓艿牢恢锰幵O(shè)置若干可以獨(dú)立工作的閥門，常規(guī)工作狀態(tài)下，開啟其中一個(gè)閥門，冬季運(yùn)輸高峰期，開啟其中兩個(gè)閥門。當(dāng)運(yùn)輸堵塞發(fā)生時(shí)，開啟剩余閥門，保證天然氣管道始終能夠滿足工作需要，當(dāng)運(yùn)輸壓力降低時(shí)，關(guān)閉上一級(jí)閥門，該工藝可應(yīng)對(duì)超流速運(yùn)行的問題，各處管道均可應(yīng)用伴熱帶進(jìn)行堵塞預(yù)防。

2.2.3增加輸氣場(chǎng)站供氣裝置。場(chǎng)站在設(shè)計(jì)前期根據(jù)下游用戶提出的用氣量而建設(shè)，但有些用戶周邊發(fā)展較快，導(dǎo)致已有設(shè)備裝置不能滿足下游用戶用氣需求，需對(duì)已有場(chǎng)站進(jìn)行擴(kuò)能改造，即增加分離器、供氣支路等，提高場(chǎng)站輸氣能力。

2.2.4下游用戶管線互連互通。以我公司為例，給渭南天然氣公司供氣點(diǎn)有兩處，即西安臨潼分輸站給經(jīng)開區(qū)門站供氣，氣源來自關(guān)中環(huán)線（管線為DN900），渭南分輸站給高新區(qū)門站供氣，氣源來自西渭線（管徑為DN200），兩座場(chǎng)站設(shè)計(jì)日輸氣能力分別為186萬和85萬，但在2018年冬運(yùn)期間，西安臨潼分輸站日最高供氣量為54萬，設(shè)備處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致設(shè)備利用率嚴(yán)重不足，而渭南分輸站日供氣量高達(dá)84萬，設(shè)備基本處于滿負(fù)荷運(yùn)行，同時(shí)受西渭線整個(gè)管網(wǎng)輸氣能力限制而無法再提高輸氣量。據(jù)了解，渭南市天然氣公司經(jīng)開區(qū)門站和高新區(qū)門站城市管網(wǎng)存在輸氣瓶頸，未很好實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)互連互通。需下游公司加快其城市配套管網(wǎng)建設(shè)，消除輸氣瓶頸，增加冬季高峰期輸氣靈活性，同時(shí)可降低渭南分輸站高負(fù)荷供氣風(fēng)險(xiǎn)。

2.3控制氣源質(zhì)量

氣源控制的基本方式，是在運(yùn)輸作業(yè)開始前進(jìn)行初步的脫水處理，考慮到天然氣本身具有易燃易爆屬性，脫水處理主要采用固體吸附法。在管道傳輸?shù)钠鹗疾课唬O(shè)置至少四個(gè)傳輸口，每個(gè)傳輸口放置若干活性炭或是氧化鋁，使天然氣在運(yùn)輸之前實(shí)現(xiàn)初步的脫水。除此之外，也可以采用液體進(jìn)行脫水，如甘醇，該物質(zhì)的親水性理想，且由于天然氣中的水分相對(duì)不多，甘醇可以有效實(shí)現(xiàn)脫水作業(yè)，以此提升氣源質(zhì)量，應(yīng)對(duì)堵塞等問題。

總結(jié)：綜上，現(xiàn)代天然氣的管理水平和質(zhì)量均在提升，但在進(jìn)行冬季高峰運(yùn)輸時(shí)，相關(guān)問題依然無法完全避免，包括水合物形成、設(shè)備破壞、運(yùn)輸堵塞等。對(duì)相關(guān)問題的原因進(jìn)行綜合分析，可以發(fā)現(xiàn)不同問題無法完全避免，但可以通過運(yùn)行管理與工藝優(yōu)化加以控制，降低其不利影響，主要措施包括應(yīng)用伴熱帶、優(yōu)優(yōu)化管道工藝以及控制氣源質(zhì)量?？稍诤罄m(xù)工作中予以應(yīng)用，提升冬季天然氣運(yùn)輸質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫杰，張盟.淺析天然氣管道穿越施工中定向鉆技術(shù)的應(yīng)用及優(yōu)化[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2018，38（10）：175-176.

[2]葉海斌.關(guān)于中亞天然氣管道霍爾果斯計(jì)量站C線站場(chǎng)綜合優(yōu)化的評(píng)價(jià)[J].石化技術(shù)，2018，25（01）：284+146.