天然气长输管道冰堵防治与处理

天然气长输管道冰堵防治与处理

发表时间：2017-11-23T11:16:37.013Z 来源：《防护工程》2017年第18期作者：翟斌[导读] 天然气长输管道输送压力越来越高，如果产生冰堵的话可能会造成严重的输送事故。

克拉玛依市富城天然气有限责任公司新疆克拉玛依 834000 摘要：严格按照操作规程进、质量验收以保证清管作业必须干净彻底，确保管线内无大颗粒介质，无游离水存在，在焊缝处对口作业必须在规定范围内，确保净化厂脱水作业完全彻底，适当条件下调节压力，注入水合物抑制剂。强化广大员工对冰堵成因及防治措施的学习理解与掌握。积极开展技术创新争取通过技术创新解决冰堵问题。

关键词：天然气；长输管道；冰堵；防治；处理

1.冰堵成因机理

天然气长输管道输送压力越来越高，如果产生冰堵的话可能会造成严重的输送事故。实践表明冰堵产生的主要原因有两点：一是长输天然气管道在投产前，水试压后的扫线、清管过程中，没有将管道内的残余水清理完，导致部分管段存水较多，在温度低时直接冻结或形成天然气水合物；二是天然气在经过站场的调压撬等设备时，由于节流效应（焦耳-汤姆逊效应），温度急剧降低，当管道温度低于天然气水露点时，天然气组分中的水分子析出，在高压低温条件下，生成天然气水合物，产生冰堵。由此可见，天然气长输管线及其站场冰堵产生的核心原因是管道中形成天然气水合物。

2.天然气水合物

2.1天然气水合物的构造

天然气水合物的结构：在一个水合物单元体中，水分子形成一个空间笼的结构，其他的分子嵌入其笼中。形成水合物的天然气组分包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、碳氧化物和氢硫化物，这些全部是普通的天然气成分。其中，仅有较小的分子形成水合物，典型地，比丁烷分子量大的燃气成分形不成水合物。若输气管线压力温度一定，相应的天然气的饱和含水量也就确定了。当不饱和含水的天然气进入管线后，随压力的降低露点下降，当露点等于输气管线温度时，若压力条件满足并且水合物的形成温度高于输气管线温度，就可能析出水合物。

2.2长输管道水合物产生的原因

水合物的形成条件有三个，必须同时满足才能形成水合物：气体出浴水汽的过饱和状态或者有游离水的存在；有足够高的压力和足够低的温度；压力的波动，气流的搅动，杂质的存在简单的理解即在有游离水存在下，在高压低温条件下，若管道中出现节流，紊流，杂质时，既可以形成天然气水合物。

2.3天然气管道冰堵的危害

天然气水合物形成后，会对输气生产产生显著影响：天然气水合物在输气干线或输气场站某些管段（如弯头、阀门、节流装置等部位）形成后，易造成流通面积减小，形成局部堵塞，其上游压力增大，流量减小，下游压力降低，从而影响正常输气和平稳供气；天然气水合物在节流孔板处形成，将直接影响天然气流量的计量准确性。天然气水合物在气液联动截断阀的引压管处形成，将导致控制单元无法及时准确地检测到信号，造成阀门误关断；水合物若在关闭阀门的阀腔或“死气段”内形成，易因体积膨胀造成设备或管道冻裂，该情况多发生在投产初期和冬季气温较低的地区。

3.天然气长输管道冰堵的防治方法

3.1有效控制气源的质量

防治天然气出现冰堵的最有效方法就是最大程度降低天然气的水露点，有效控制气源的质量。待天然气在进人长输管道的干线之前，要先经过干燥处理，而最常用的干燥处理方法包括液体及固体吸附法两种。液体吸附法的主要途径就是利用具有亲水性的甘醇等吸附剂进行脱水，进而降低天然气的水露点；固体吸附法的主要途径就是利用具有强吸附能力的活性炭、硅胶和氧化铝等吸附剂进行有效脱水，从而使天然气的水露点能够达到标准。

3.2管道干燥方法

为了解决注水试压所产生的管内积水问题，可在施工过程中对管道进行干燥处理，具体方法包括：干燥剂干燥法、真空干燥法和干空气干燥法。干燥剂干燥法通常采用甲醇、乙二醇或三甘醇为干燥剂，干燥剂和水以任意比例互溶，在所形成的溶液中水的蒸汽压大大降低，从而达到干燥管道的目的。残留在管道内的干燥剂又是水合物抑制剂，可以抑制水合物的形成。真空干燥法是在控制条件下应用真空泵通过减小管内压力而去除管内自由水，原理是制造与管内温度相应的真空压力，使附着在管道内壁的水分沸腾汽化。干空气干燥法是目前我国使用最广泛的干燥方法，主要有两种施工方式：直接使用干燥空气对管道进行吹扫和采用通球法对管道进行干燥。前者的干燥效率和干燥效果要好于后者，且前者适用于所有管道，后者仅适用于通径管道。

3.3增加天然气的温度

在天然气的运送过程中，提高其运送温度能够有效杜绝水化物的形成，通常采用的方法就是在长输管道相关设备中加装电伴热进而提高其温度，最大程度避免形成天然气水合物，这样就可以有效解决长输管道及相关设备出现冰堵的现象。同时，为了杜绝天然气形成化合物，可以在长输管道的天然气中注入一定配比量的化学抑制剂，从而有效改变天然气分子内部的热力平衡性，使其长期保持一定的流动性，这种解决天然气堵的方法是最常使用的一种解堵方式。

3.4压力

此方法为选择性采用的，为防止水合物形成可采取减压措施。如果压力足够低，水合物将不会形成或已经形成的水合物也将融化。在天然气工业中这不是一个经常的选择，因为压力指示着重要的生产情况，大多数情况下生产需要的是稳定的压力。减压通常是是一个补救措施，用于融化成型的水合物。

4.天然气中长输管道的冰堵冰堵问题的应急处理措施

随着我国科学技术不断的发展，对于冰堵问题应急处理的措施存在非常，目前最为常用的方法如下。

4.1采用放空降压的技术方法处理冰堵的问题

该方法将被堵段中的两端阀门进行关闭，而后将适量的天然气放出，在压力降低的进程中，其水合物将会慢慢的分解，进而达到了解决冰堵的目的。

4.2向冰堵管段注入防冻剂（如甲醇等）

利用防冻剂大量吸收水分，降低水合物形成的平衡温度，破坏水合物的形成条件，使已形成的水合物分解。注入防冻剂解堵后，管道内留有凝析水和防冻剂，需要及时通过排水设施将其排出管外。但甲醇是有毒物质，操作人员在工作时，应注意保护自身不受侵害。

4.3降低输气管道压力

由于水合物的形成条件为高压低温，降低整条输气管道的输气压力自然不可能形成天然气水合物，不过由于降低管道输气压力不利于管道输气，因此此方法所用不多。

4.4对长输管道进行解堵

如果长输管道的干线出现了冰堵问题，比较适用的方法就是关闭冰堵段阀门放空降压，水合物随压力的降低进行快速分解，也可用利用高温蒸汽对冰堵管道进行加热，加速水合物的溶解，从而达到解堵的目的。如果站内的局部管段出现了冰堵，可有效适用相关加热设备对管段天然气进行加热，进而提高天然气温度，达到水合物能够快速分解的目的。如果站内的分输管路出现了冰堵，可以进行切换备用管路，并且可以对其进行加热，使水合物达到快速分解解堵的目的。

5.结束语

冰堵产生的核心原因是天然气水合物的形成，预防冰堵的根本是阻止天然气水合物的形成。天然气长输管道的冰堵问题会对天然气的正常输送造成影响，务必要对这个方面问题予以重视。在现代技术的不断发展中，人们还需要与时俱进，不断将新的技术应用起来，采取行之有效的措施解决冰堵问题，确保天然气管道在正常的环境中运行。

参考文献

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