重庆气矿垫江天然气运销部 408300
摘要：生产场站工艺设备区内大多采用碎石铺垫，缺乏对工艺操作的局部设计保护，本文针对高压高速流动的天然气导压管路排放过程中存在的安全隐患，阐述了创新发明一种便携式缓冲器的必要性，以及解决问题的思路和研究方法。天然气集输场站的工艺设备在计量装置导压管路排污操作、高级孔板阀的阀体排污操作、气水同产气井起消泡剂的导压管路排放操作、阀门阀腔排污操作中，均采用导压管路现场直接排放技术，导压管路排放的高压高速的天然气直接对碎石地面进行冲击，强烈的冲击气流造成碎石飞溅伤人、污水污物四周喷射的现象，存在操作安全风险和环境污染的双重风险。
关键词：导压管路；高压高速；冲击力；便携式；缓冲器
一、研究背景和目的
1.1 现状调查情况
从天然气开采和集输现场的调查中发现，导压管路现场直接排放技术存在操作安全风险和环境污染的双重风险，在天然气计量装置的吹扫操作、排污操作中表现尤为突出：计量装置导压管路排放点多、安装位置高低不同，排放操作频率高，管内的天然气具有高压、高速流动的特点，气流排放短时间短（每次3-5秒钟范围内、规定操作2-3次），由于压力突降（高压→常压），造成导压管路内的天然气流速徒增，形成强大的冲击力，直接冲击在松散的碎石地面，地面碎石在高压高速气流的冲击下，向地面四周不规则的飞溅，易造成操作人员（脸部、眼部、身体）受伤，排放出来的含硫气田水和含硫天然气弥散在设备四周，易进入操作人员的呼吸系统，造成人体的伤害，随同排除的管内污物（污水、粉尘）在地面聚集和扩散，形成环境污染。通过技术创新，研发一种便携式缓冲器，解决高压高速流体导压管路排放的缓冲技术难题，消除导压管路排放操作中的安全隐患和环境污染的双重风险。
1.2 原因分析
经过现场测量判断、分析思考，罗列出制约技术改进的五大难题：
①导压管路排放过程中，操作人员技术水平的高低，操作方法的差异是造成人员伤害和环境污染风险是员工操作技能培训、风险辩识的首要问题。
②导压管路排放过程中，改变流体状态，减缓流体（天然气、污物）的流速，降低流体对地面的冲击力是技术改造的关键问题。
③设计一定容量的容器，在排放过程中临时缓存管内的污物（污水、污垢），规避污物对操作环境形成污染，是解决环境污染的重要问题。
④在导压管路排放过程中，高压气体瞬间转变成常压气体，噪声分贝极高，经现场测试：排泄距离短，噪声高达120dB，刺耳伤人，设计制作消声功能的容器是降低噪声污染的关键技术难题。
⑤天然气采集输场站的计量装置导压管路放空端口距离地面，安装位置高低不同，现场测试，排放口距离地平面的距离为150-380mm之间，制作产品的长度和容量大小是制约创新技术成效的瓶颈难题。
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1.3 确定主要原因
综合制约技术改进的五大难题，归纳为“人、设备、环境” 三大要素，确定“设备”是技术创新立项，攻坚克难的课题，并针对“人、设备、环境”三大要素拟定了应对策约，即：
①“人”—即操作员工，通过培训指导在短时间内完全能够提高操作员工的操作技能，掌握排放技术。
②“设备”—导压管道，是造成计量装置导压管路排放安全风险和环境污染的主要原因，从技术改革的角度出发，改善设备状况是技术创新的首选任务，也是技术创新立项攻克的重要课题。摸索或创新发明“计量装置导压管路排污缓冲技术”来改善设备现状，消除导压管路排放存在的安全风险和环境污染。
③“环境”—生产区域，计量装置套数多，涉及使用范围广，同类问题的重复出现，创新发明“计量装置导压管路排放缓冲技术”应用成果或产品应具备精简便捷、操作方便、运用普及的特殊技术要求。能做到以点带面，适应场站不同位置和环境的计量装置导压管路的排放，达到创新成果、成效倍增的功效。
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图2 计量装置导压管路排放安全风险和环境污染因果图
二、技术思路和研究方法（解决问题的思路和方法）
结合“人、设备、环境”三大要素，由于生产场站导压管路排放点多、安装位置高低不同的实际情况，经过慎密研究，通过技术革新、攻坚克难，创新研发出一种便于携带，拆卸、清洗便易，具备缓冲、过滤、吸附、消声降噪、污物储存功能的“便携式缓冲器”来解决导压管路排放存在的安全风险和污染难题，从根本上医治因患病时间长，日常忽视的“重感冒”。目标设定后，制订对策计划，确定项目要因、措施、目标、负责人、时间节点等保障计划实施的质量和效果。
2.1 实施方法
2.1.1 缓冲容器的选择
为减缓高压气流速度，经过理论计算和现场多次试验，充分考虑到创新成果的实用性和美观协调性，操作人员乐意接受、便捷携带的人性化等诸多因素，最终选定直径7.8 cm、高15.2cm，容积为400ML的奥氏体304不锈钢双层高真空杯作为缓冲器的筒体。它具有多圈螺纹平滑设计，减缓流速，储集液固体杂质的特点和功效。
在排放口的位置设计时，设计者充分考虑到操作者的人身安全，经过现场试验，确定在容器旁高10cm处开设Φ16放空圆孔，焊接Φ16×2—25mm不锈钢排空管，保证导压管内天然气经缓冲、过滤、吸附、消声后的排放。在排放的过程中，可调整气流排放口的前后、左右方向，保护操作员工免受含硫天然气的伤害，见设计图。
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2.1.2 高压气体扩散器
设计一套高压气体扩散器，实现从高压高速流动的天然气到常压低速的流态转变。采用DN20具有较大的内部通道的不锈钢菱形网扩散过滤元件，主体采用80英目不锈钢网，上端盖采用不锈钢，下端盖采用铝合金材质。它具有过滤、吸附、扩散、消声功能，降噪效果达到30dB左右。
2.1.3铜制奶嘴万能快速连接头
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连接部件的密封材料和密闭方式采用快速连接头，考虑因素：①若采用不锈钢制作，因不锈钢硬度太高，螺纹加工或链接都不好。②人员操作方便，简单、快捷，连接严密、确保防泄漏连接。
最终选择采用质地软、弹性好，具有四层密封口的天然原生橡胶和高强度珠链相结合，整体使用不锈钢抱箍。同时选用铜制奶嘴万能接头和铜制快速多用型接头，通过加工制作而成，它具有易于连接，牢固耐用、耐腐蚀，便于容器内高压扩散器的清洗、维修的优点。
三、设计原理及应用效果
利用连通器原理、扩散缓冲的原理、过滤吸附的原理，自主创新研发出“一种便携式缓冲器”技术成果。设计上从生产实际的角度出发，遵循以人为本，保护操作员工安全，规避环境污染，创新成果（产品）具有经济实用性，解决天然气输送生产工艺暴露的技术难题。
技术革新成果
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创新成果具有：缓冲降压、过滤吸附、消声降噪、污物储存的诸多功能功效；同时具有携带方便、快速连接，拆卸方便，清洗、维修便宜，适用范围广，创新成果遵循市场产品制造规律，具有实效性和鉴赏性的特色。
通过现场试验和运用，实用效果好，消除了因计量装置放空吹扫、排污操作造成人员伤害的安全隐患，降低环境污染，达到技术创新、改善操作条件的预期目标。
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四、结论及认识
高压高速流体导压管路排放缓冲技术的攻关项目，“一种便携式缓冲器” 创新成果的研发成功，实现高压高速流动的天然气到常压低速排放的流态转变，弥补了生产工艺设计的局部缺陷，规避了操作安全风险和环境污染双重风险，解决了生产现场的实际问题，经现场试验结果表明，拓展了“便携式缓冲器”的适用性：
①适用于计量装置导压管路排污；
②适用于清洗高级孔板阀的阀体排污；
③适用于生产场站泡排剂，起消泡剂导压管路的排放；
④适用于不同安装位置的阀门导压管路的排放。
综上所述，导压管路排放便携式缓冲器从研发制作，创新思维清晰，原理运用合理，以制作生产成本费用低，解决了生产现场的实际问题，填补了天然气生产工艺操作保护的设计空白，产品具有实用性和鉴赏性，员工乐意接受、便于携带、操作便捷，清洁方便，具有广泛的实用价值和运用推广价值，为维护企业知识产权保护，2018年10月已获得国家实用新型专利证书，专利号：ZL 201820426779.7。创新成果《导压管路排放技术摸索》合理化、技术成果建议，荣获西南油气田公司“我为安全、清洁、和谐发展贡献金点子” 优秀“五小”建议成果一等奖。
参考文献：
[1]四川石油设计院、天津市建筑设计院“管线设计手册”编写组 《气田集输及站场设计手册》 天然气管线设计参考资料 内部资料 1975年。
[2]四川石油设计院、天津市建筑设计院“管线设计手册”编写组 《输气干线设计手册》 天然气管线设计参考资料 内部资料 1974年7月。
[3]四川石油管理局《天然气工程手册》编写组1980年4月。石油工业出版社出版1983年12月北京第2次印刷。书号：15037·2305
作者简介：
夏仲华（重庆气矿垫江天然气运销部 重庆市401220）1963年2月 男 集团公司采气技能专家、高级技师，研究方向：天然气采集或输送。