天然气管道冰堵成因及防治措施

天然气管道冰堵成因及防治措施（3.4.5.国家管网集团联合管道有限责任公司北方哈尔滨输油气分公司）【摘要】：随着天燃气管道产业的快速发展，天燃气管道的运输距离愈来愈远，运输压力愈来愈大。燃气管道在运营的过程中，由于经常会受到各种外部不利因素的影响，天燃气运输管线非常容易出现冰堵问题，严重影响着天燃气管道的正常运营。本文主要就针对燃气管道冰堵原因进行了剖析，给出了天燃气管道冰堵预防措施，为天然气管道建设和冰堵的解决提供更好的参考。【关键词】：天然气管道；冰堵；发生原因；防治措施；随着我国社会经济建设的迅速发展，将能源供应作为国家经济社会发展的主能，已成为国家现代化建设的基石。目前，天然气的输送主要是通过管道进行的，但受到一些自然环境因素和气候变化的影响，容易造成天然气管道结冰问题。导致管道冰堵，对天燃气正常输送和人们的正常使用形成了很大的影响。实际的管道工作中，相关工作人员应重视管道冰堵问题，找出成因，制定科学合理的的防治措施，以此确保天然气管道的正常运行。因此，研究天然气管道冰堵成因及防治措施具有非常重要的价值意义。1冰堵成因概述1.1冰堵成因冬季是天然气管道结冰堵塞的主要时节，这一般由于管道中出现了气态水或液态水而导致的。液态水的出现也一般是由管道在投入运营之前并未充分干燥，而造成在低温环境下结冰堵塞。天然气管道的输送压力越来越高，天然气管道投产前未对管道内的残余水进行清洗，水压试验后或管道清洗过程中，管道的某些部位会形成更多的水，在一定温度下直接冷却，生成天然气水合物。当管道水温低于天然气露点水温时，由于分散，天然气组分中的小分子可以在高压和高温下同时释放，形成了大量的气体水合物和冰。因此，冰堵的最主要原因是大量的气体水合物。1.2冰堵类型及危害冰堵主要有以下四个类型。一是不完全干燥导致冰堵，由于在投运之前进行了一系列监测工作，水没有充分干燥，且由于管线内不易挥发、地形倾斜、易积聚等特点，大量液态水积聚，造成冰堵。二是由于站场节流和焦耳-汤姆逊效应，天然气温度急剧下降，气体凝析油渗入天然气，然后在高压下冻结，造成冰堵。三是清管作业，清管作业所形成的残留液态水，与第一类情形基本相同。四是输送高露点气源。天然气的高含水量使气态水在低温范围内容易液化成冰堵。此外，天然气水合物的产生也会对管道的整个工作过程形成一些负面影响。当在天然气输气管道的特定地段，或输气站周围产生天然气水合物时，很容易降低流体面积，从而导致局部阻塞现象。当上游压力升高时，气体流量降低，下游气压降低，影响正常输气和安全采气。同时，大孔隙中大量的天然气水合物直接降低了气体流量测量的准确性。气动液压截止阀推力管内产生大量天然气水合物，使得测控单元无法及时、准确地监测信号，导致阀门误关。一旦在阀室或关闭阀门的死气段中生成水合物，加之体积膨胀，很容易冻结和破坏设备或管道。这些情况大多发生在冬季气温较低的地方。1.3油气管道运营风险天然气工程建设中使用的管道较多，部分管道设备质量较差。这是因为许多施工企业为了提高自身的经济效益而使用了一些劣质管材。这些管道在具体使用中容易发生漏油、漏气等问题，可能引发各种安全事故。由于管道焊接的特殊性和工艺的复杂性，在具体的焊接过程中影响因素很多，一旦处理不当，就可能产生焊接缺陷，影响焊接接头的质量。相关管道和设备在使用过程中，如果出现异常压力波动或受到较大外力，可能会出现焊接裂纹，影响管道的使用1.4天然气水合物气体水合物的基本结构是，在水合物单位体积中，水分子分散，形成空间单元的基本结构，同时其他分子进入其中。水化物的天然气成分主要包括甲烷、丙烷、丁烷、一氧化碳和水硫化物等，这也是最常见的气体成分。天然气水合物通常只是相对较小的气体分子，与丁烷相比，由大量分子组成的气体组分不会产生水合物。因此，假设输气管道的加压环境温度固定，对应的天然气的安全饱和含水量也就被规定了。当不饱和含水天然气进入管道时，由于气压的减小露点温度降低，当露点气温低于输气管线温度时，为了满足压强要求，当天然气水合物的形式环境超过了输气管道温度时，就有机会析出天然气水合物。天然气水合物的产生条件大致有以下三个条件：高温与压强的有机组合，促进了天然气水合物的产生依赖于气温和高压。接下来是水和物的形成体。最后是气体处于水蒸气饱和或过饱和状态。2天然气管道冰堵防治措施2.1冰堵的防治措施当管道完全被冰封闭时，通常可以进行清管和疏通。针对管道清管过程中的冰封现象，一定要关闭冻封段二端的阀室闸门，以便使气体水合物在通气和缓加压后的缓加压过程中逐渐分解。也可利用水蒸气将高温水蒸气喷洒在管道外壁，让管道内充分升温，从而促进溶解过程。对调节阀后的冷冰堵，可加入适量甲醇抗冷剂，利用其优异的亲水性功能把大量水分吸附在天然气中，在有效减少水分的基础上溶解于天然气水合物。对于局部管段的疏通，在气站内的局部管段结冰时，可在增加天然气温度的基础上，通过加热设备对天然气段进行加热，以便使天然气水合物快速溶化。从加热设备上来看，主要有水涂层炉和电加热器。其中，电加热器主要适用于较低热功率，而水涂层炉则适用于较高功率的。在分输管道段被封堵时，可以转切换备用管道，或在冰堵段附近对高功率电伴热带做缠绕处理，以这种方法加热管道能迅速溶解天然气水合物。同时，调压阀还能够进行前后压差的节流功能，解决冰堵。当压气站出现冻结和密封现象时，也可以调整工艺，利用压缩机出口的高温天然气水对冰压载段进行吹扫，以改善天然气水合物储层的降解。。2.2判断冰堵位置管道冰点部的表面温度远小于上游和下游，一般小于五。C。且管道内部有明显的振动，有明显的气体声，是由于空气湍流冲击管道所造成的。而管道二侧的泥土都带有一定的含水量，并略微结冰。2.3除冰措施应用化学制剂，将乙二醇或甲酸灌入管内，以防止在冰堵不严重情况时产生的天然气水合物，并采取其他降压措施，在较严重的冰塞情况下，应该首先关掉压缩机，加热并保温，使天然气的温度维持在由气态水合物所形成的平衡温度水平。在现场使用电加热器，对冰点温度的管道进行外部加温。在天然气工程发展的过程中，其生产过程对天然气工程的应用具有非常重要的价值，而天然气工程的应用也对天然气生产的效率有着决定性的影响。如今，随着科技水平的不断提高，我国天然气发展开始向智能化、标准化、现代化方向转变。但在具体的发展中，由于天然气的大量使用，也导致了能源的过度消耗，这将导致我国能源短缺，有必要采取相应措施，进一步降低能源消耗。3结束语综上所述，天然气的应用日益普遍，对管道施工也提出了更高的要求。关于天然气管道运输中的冰堵问题，要认真分析其成因，制定相应措施，不断完善，以此保证天然气安全的运输。冰堵产生最基本的影响因素便是天然气水合物的产生，而进行冰堵的核心目的就是抑制天然气水合物的产生。因为冰堵所生产的危险相当大，会构成严重的安全威胁。在实际的管道运输中，要求相关技术人员注意管道冰堵问题，并运用科学的防治措施保证管道的顺利工作。参考文献