杨悦
山东实华天然气有限公司 山东青岛 266071
摘要：通过对天然气远端输送管道、分站的分析，得出冰塞现象异常严重的结论。造成这种现象的主要原因如下：1、远距离输气管道在投产前和注水调压后没有进行充分的清洗，导致管道中残留部分水，包合水合物在低温下发生，多发生在远距离输气管道中，在低海拔地区发生的可能性较大。2、当天然气通过转运站的过滤分离器和调压阀时，温度会显著下降。如果温度低于水合物本身的露点，很容易使大部分水分子沉淀出来，那么较高的压力就会形成水合物，造成分离器、阀门等部位的冰堵现象。
关键词：天然气管道；冰塞；原因；措施；研究
1天然气管道冰堵的危害
天然气管道冰塞对天然气管道输送过程有害，造成冰塞的原因很多，冰塞伴随着水合物的形成，一旦天然气管道中存在水合物，它会对管道中介质的输送产生非常不利的影响，主要表现在以下几个方面：（1）天然气管道产生水合物时，通常在干线输送和输气田的特定位置循环，如阀门、节流装置等打开。另外，管道上部压力较大，处于升压、降压阶段，下部压力较低，导致管道失稳。（2） 笼形水合物大多位于节流装置处，一旦水合物形成，将影响介质流量的测量，导致测量与实际偏差较大，流量测量的精度将大大降低。（3） 气液联动切断阀的压力管位置容易产生水合物，影响相关控制单元对相关信号的检测，造成信号检测延迟等，最终影响阀门的控制。（4） 当阀门关闭时，部分天然气管道还会在阀腔和死气段形成水合物。此时，由于容积的增大，管道会发生冻结、开裂等现象，这种现象一般发生在天然气管道投入使用的初期，冬季气温较低时。
2冰堵类型
主要冰塞类型为主管道和站场冰塞，冰塞类型有四种。一是干燥不彻底造成的冰堵；由于生产前经过一系列监测后，水没有完全干燥，由于管道中的水很难挥发，地形也容易积聚，液态水积聚越来越多，最后导致冰堵。二是站场节流引起的冰塞，由于焦耳-汤姆逊效应，天然气温度急剧下降，气态水凝结成掺入天然气中的水滴，然后在高压下凝固。第三，干线清管作业引起的冰塞，以及干线清管作业遗留的液态水，与第一种情况下的冰塞原因相似。四是露点较高的气源引起的冰塞，这是由于天然气含水量较高导致沿线低温区气态水液化造成的。
3天然气管道冰堵原因
（1）天然气水露点。在天然气输送过程中，天然气的水露点指数直接反映了天然气的饱和水蒸气含量，两者之间的关系为正，如果水露点越高，天然气的水蒸气含量也越高。因此，从输送角度看，在天然气管道输送过程中，冰露点降低，可以使天然气管道保持良好的输送效果。根据天然气管道输送的相关要求，在管道输送过程中，当输送条件满足要求时，最低环境温度应在管道内气体水露点5℃以上，输气条件主要是特殊条件下观测点处天然气管道的运行情况。例如，当管道中天然气的含水量保持不变时，水露点随压力的增大而逐渐增大，水露点与压力呈正相关关系。因此，在天然气输送过程中，往往通过对水露点的测量、计算和分析，获得管道内水合物的形成条件，从而判断天然气管道内天然气水合物的形成条件。（2） 笼形水合物。笼形水合物中含有相对较多的分子，如CH4、C3H8、C2H6等，这些分子与水结合形成固态晶体，以碎冰、雪滴等形式存在，由于其形状等原因，一旦在管道中积聚，就会导致天然气输送过程，这些固体晶体会对管道、仪器和设备产生一定的堵塞，也就是所谓的冰堵现象。天然气管道中的水合物一般都有结构上的差异，通常有Ⅰ型、Ⅱ型和H型，包合物水合物的形成是冰堵的直接原因，而组成和热力学是水合物形成的基本条件，水合物主要由水组成，低分子量的液体和气体，热力学主要是温度和压力等条件。另外，水合物的形成也会受到一些外界条件的影响，当气体处于严重扰动状态时，水合物形成的可能性较大。
4防冰堵方法分析
4.1气质要求。
降低天然气露点是减少管道冰堵发生的最直接、最有效的方法，需要保证管道的清洁和清洁，保证天然气的干燥。工作开始时，管道内的水露点达不到，没有出现沉淀、冰塞等现象。但由于施工因素，新建管道常有积水，导致下游换流站多处频繁发生冰堵。因此，水压试验后冰塞的防治应引起足够的重视。这说明在管道施工中，必须加强对管道水压试验后的清洁、干燥管道的监督管理。同时，当管道在重大运行后投产时，建议增加站内装置和球阀的清洗工作。
4.2添加抑制剂。
在天然气管道中，采用化学抑制剂（如乙二醇）作为辅助剂，可以更充分地干燥管道中的水分，起到让露点下降、减少水合物形成等作用。目前，甲醇可用作较缓蚀剂，可以很快与天然气相互混合，减少了雾化装置的使用，更加方便快捷。甲醇注入管道后，当管道温度升高、压力降低时，甲醇将气化。不必担心液体在管道中积聚。此外，通过分析要使用的介质总量，可以正确推断抑制剂的灌注量。甲醇进总管时，组装的要点是：甲醇进总管时，应选择出口阀侧压力表的位置；甲醇进分配管时，应选择压力表在计量和调压杆之间的位置，或将酒精注射设备连接到临时拆除仪表上。
4.3输送温度升高。
（1） 加热装置法。为了提高管道内的温度，采用水套炉等电器对天然气进行加热。但是，如果调整压力和节流后天然气温度仍然很高，应尽快采取措施防止水合物的形成，这种方法常被用来防止管道冻结。在管道输送中，在露点不清的情况下，可选择加热方式，采用电加热设备最好在调整天然气压力后温度仍能升至5℃。（2）电伴热。观察天然气加气站，会发现分离器和后管段等处用电加热绝缘包裹，这样可以减少堵冰现象。但只要分离器等出现冰塞，就要立即关闭冰塞局部上下游阀门，依靠电加热保证冰塞能顺利解决。另外，加热管段要包好，所以要注意选择保温材料以增强保温性和持续时间，是否根据工程情况配置温控设备。
4.4清管。
这种方法的主要目的是减少管道中残余杂质的破坏作用。只有在没有水合物的温度和压力条件下，清管才是安全的。如果管道内的温度和压力高于水合物形成环境的温度和压力，必须立即清理污垢，以减少积水造成的损害。当管道内水量较小时，若难以发生严重冰塞，则暂不能采取措施。由于长输管道长度大、管径大，管道弯曲段容易发生泄漏，起伏段容易积水。而且，管壁上会有水膜附着，清管时不易将管内的水全部清除。
5结论
综上所述，随着天然气管道工业的不断发展，我国干线管网日趋完善，新建干线天然气管道应纳入整个管道系统进行分析。在实际工作中，有必要深入分析天然气管道冰堵的原因，进而提出有效的控制措施，尽可能减少冰堵，以保证天然气管道正常输送。
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