王畅(中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司 610041)

汪石红(中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司 610041)

引言

天然气集输管道中的管线积液和内部腐蚀是集输管道安全问题的潜在危险源。在集输管道的低处容易造成积液聚集，提升管道压降，使得过流断面减少，采用清管作业是解决的有效办法[1]。本文通过分析清管周期的影响因素，确定输气管道的清管周期，并据此建立清管制度[2]。

一、清管技术

随着清管技术的持续发展，该技术已经可以进行管道建设中的管内涂衬、打磨内壁和清除焊瘤等工作；在输送气体的过程中进行管内外壁缺陷检测、壁厚及管径测量和管道变形测量等。清管技术主要包括常规清管器清管、水力清管和智能清管器清管。

1.常规清管器清管

清管器是清管作业中的关键设备，下面简单介绍几种在常规清管作业中使用的清管器。

(1)清管球

清管球是最常规使用清管器，常用于分隔介质和清除积液，可靠性较高。通常按照直径分为实心球和空心球。

(2)皮碗清管器

皮碗清管器的构成主要是在刚性骨架上串联2～4个皮碗，再将导向器、压板法兰和发讯器护罩等用螺栓连接起来。

(3)凝胶塞清管技术

凝胶塞清管技术的清管距离长，且清管管径范围大，较多用于管线弯头，对管壁损伤较小。

2.水力清管

水力清管技术主要应用在两相流管路中。该技术主要通过增大气体的输送量，相应的增大了气相流速，在气相和液相之间的水力摩阻作用下，导致液相流速增大，管线中的液体可以加速排除，从而实现清管。

3.智能清管器清管

智能清管器清管技术可用于检测管壁腐烛情况，其检测原理因检测范围而异，主要有以下几种。

(1)漏磁场检测清管器

该技术主要采用磁漏量原理，可以实现内外管壁的详细检查，并且在工作中可以持续输气。

(2)管线监视清管器

该技术主要采用捷联式惯性系统，特点是内部装有存储系统，可以将检测结果保存。

(3)管线内壁摄像清管器

该技术的特点在于可以使工程人员了解管道内壁腐蚀情况，为后续进行原因分析，维护和管理管道提供依据。

三、输气管道清管周期的确定

对输气管道进行清管作业后，会增大输气管道的流通面积，减少管输摩阻造成的损失，并且降低输送单位气体的能量消耗，因此，清管作业对输气管道是有利的，必须实现周期性的清管作业。清管周期的理论计算是理想条件下的计算结果，不能直接应用于实际工程中，在实际清管作业中，需要分析清管周期影响因素，最终确定清管周期。

1.清管周期的影响因素

清管周期受多种因素的影响，主要因素包括（：a）管道中的积液量；（b）气液混合物在输气管道中的流速和压降；（c）输气管道的纵断面形状和尺寸参数（；d）输气管道内的气相速度。

将主要的影响因素转变为影响清管周期的参数：积液量、压差、输气效率和气相速度等参数，以实际参数为依据，结合实际工程情况，确定最终的清管周期。

（a）积液量与清管的关系

积液量是确定清管周期的关键因素。由于积液会减小管道的实际流通面积，降低管道输送效率，因此当积液量达到一定的指标时必须及时进行清管作业。

（b）压差与清管的关系

管道不干净容易引起压差增大，当排除了其他因素的情况下，就必须进行清管作业。

（c）输气效率与清管的关系

管道输送效率小于95%时，可考虑进行清管作业。

（d）气相速度与清管的关系

管道气相速度的大小对清管的影响原理与水力清管原理类似，通过增大气相速度导致液体的加速排除。因此对湿气输送，当管道内气相速度很大时，可暂不进行清管作业。

2.清管周期的确定

实际工程中，清管周期的确定可以通过动态模拟软件来计算，但影响清管周期确定的参数较多，模拟软件与实际工况操作差别较大，导致软件的计算结果很难应用到实际生产中。因此，合理的清管周期必须通过对实际生产过程中的压差、气液流量等参数进行分析和研究，并结合清管周期影响因素的分析来确定。

四、清管制度的确定

清管制度的内容主要包括清管前的准备工作、收、发球工艺、清管效果评价、常见故障分析。

1.清管前的准备工作

由于清管作业的风险较大，因此在清管前，要尽量制定好计划并做好充分的准备。准备工作主要包括：（a）收集资料；（b）制定清管方案；（c）现场准备。

2.收、发球工艺

首先进行收、发球作业条件确认，在作业条件允许的情况下，请示调度进行作业。在输气管道运行过程中收、发球作业操作步骤如下：

(1)确认现场符合发球条件，请示调度进行清管作业；(2)根据管道内杂质的类型确定清管器类型，按照清管方案进行操作；(3)发射普通清管器将管道内杂质清理干净；发射带测径板的清管器；发射模拟清管器；发射检测清管器。

3.清管效果评价

目前，清管效果主要使用的指标如下所示。

（1)下游分离器收集到的粉尘量；（2)清管器的清洁度和磨损情况；（3)腐烛调查结果；（4)流量及输气效率的提高幅度；（5)腐烛速度降低的程度；（6)操作压力的下降幅度；（7)天然气质量的提高程度。

4.常见清管故障分析

在清管作业中，常见的清管故障主要包括卡球故障和清管球失踪，下面分别进行原因分析。

1.卡球故障主要原因如下所示。(1)管道变形；(2)在三通处卡球；(3)清管器连发时造成卡球；(4)在弯头处卡球等。

2.清管球失踪原因分析

(1)球破了是最大的可能原因；(2)如果是清管器故障，则主要原因是结构设计不合理、骨架机械强度不够或磨损严重等。

结论

本文针对管线积液问题，采用清管技术作为解决措施，本文对清管技术做了简要介绍，通过分析清管周期的影响因素，确定了输气管道清管周期，并据此确定了清管制度。

[1]张金成.清管器清洗技术及应用[M].北京:石油工业出版社,2005:161～163.

[2]康勇.油气管道工程[M].北京:中国石化出版社,2008:254～256.