对大口径、高压力长输天然气管道的投产技术研究

对大口径、高压力长输天然气管道的投产技术研究

徐鹏程

中原油田分公司天然气产销厂输气管理项目部河南省濮阳市 457000

摘要：新建大口径、高压力长输天然气管道必须投产合格后方能投入运营，而安全、经济、环保地投产是各管道公司面临的一个重要问题。基于此，本文阐述了大口径、高压力长输天然气管道投产必备条件与准备，分析了大口径、高压力长输天然气管道的投产关键技术，可为国内外新建大口径、高压力长输天然气管道的投产提供参考。

关键词：大口径； 高压力； 长输天然气管道； 投产技术

一 大口径、高压力长输天然气管道的投产必备条件与准备

1必备条件

大口径、高压力长输天然气管道全线必须根据《油气长输管道工程施工及验收规范》GB50369-2014的相关规定分别进行试压、清管和干燥，并按照《石油天然气建设工程施工质量验收规范长输管道线路工程》SY/T4208- 2016评价合格后方可进行投产。管道工程经质量初评合格后进行三查四定及中间交接，对管道工程遗留的问题进行整改、验收，满足投产的要求。同时对不参与投产的工艺管道和设备等临时工程进行有效的隔离。投产前需组织投产条件检查及安全专项检查，确认已符合投产条件方可组织投产。

2投产准备

2.1组织准备：投产前应成立由建设、运行、设计、施工、试运及供气、用气等单位组成的试运投产组织机构，明确职责范围和人员分工，确定现场调度指挥者，统一组织协调全线的投产试运工作。

2.2人员准备：管道生产运行管理单位各岗位人员应适时配齐到位，并根据管道投产试运特点及投产试运需要组织培训和取证，持证上岗持证率达100%；特殊工种操作人员应取得相关部门颁发的操作证书；由项目部、施工单位、设备供应商技术人员等组成试运保驾抢维修队伍人员在投产前全部到位。

2.3 技术准备建立健全各项生产经营管理体系、职责和管理制度编制；投产前应完成投产试运方案、各项操作规程的编制，并经审查批准；投产前应对各级投产人员进行专业技术培训，使各级管理人员、技术人员和操作人员熟悉掌握工艺、设备、仪表、安全环保等方面的技术。

2.4物资准备 根据投产需要，做好投产所需的各种物资采购与供应工作，并及时配备到位；做好随机备品备件、工器具的交接验收、储存和配发。

2.5营销准备 投产前应予应予供气、用气单位签订完完成输供气销售合同和计量交接协议，并建立输气计划执行机制和生产调度协调机制。

2.6外部条件准备 工程中交前与外部单位签订供水、供电、通讯、供气等协议，落实开通时间、使用数量、技术参数等；工程中间交接前应落实消防验收、压力容器注册，投产前落实安全、环保、工业卫生等试运报告备案，办理必要的审批手续，做到合理、合规、合法投产；投产试运前应落实消防、医疗、试运保驾、应急抢险等队伍；投产前应编制完成应急预案和投产告知书，报送管道沿线地方政府相关部门，取得当地政府支持，并广泛开展对沿线居民的管道保护宣传活动。

二 投产关键技术分析

1氮气置换

1.1注氮设施

天然气管道投产通常采用液氮车或氮气瓶进行管道置换作业，氮气瓶置换一般适用于注氮量较小的工程。在实际工程作业中，由于氮气需求量较大，因此采用带加热、气化装置的液氮泵车进行注氮作业，满足了氮气注入压力、温度、速度等相关技术参数要求。经工程实践证明，在大口径、高压力长输天然气管道投产中，利用液氮泵车进行注氮完全能满足投产需要，且安全可靠。

1.2注氮位置

置换过程中，首先按照设计要求，以注氮预留口作为注氮点，若站场设计的注氮点去置换管道的流程已注有天然气不能使用，可根据站场的具体流程进行选择，一般尽量选择不影响站内生产运行，容易拆卸和安装，操作空间大，操作方便的地点。在实际投产作业中主要选择注氮预留口、出站紧急截断阀门旁通阀短接处、发球筒进气阀门旁通阀短接处进行注氮。

1.3注氮量

注氮量的决定因素：（1）管道沿线置换所需的氮气量，具体根据管道置换的管段、站场容积和置换的压力决定；（2）氮气置换过程的损耗量，主要包括液氮汽化过程中的损耗量、氮气置换过程中的混气量、放空量。在对投产管段进行天然气置换前，一般选择一段或几段管道将氮气封存在某一个站场与阀室之间，封存压力为0.05～0.2MPa。

2天然气置换

2.1天然气置换调流阀的选择

在置换的过程中，因为气源的压力较高，而被置换管段的压力较低，天然气流量控制不当，容易造成管道混气段大大增长，流速过快还易加大天然气与管道内壁杂质的摩擦，大大提高投产风险，同时节流作用容易造成管道震动和阀门冰堵及内漏，因此选择合适的阀门，控制天然气流量至关重要。一般选择投产调流阀或节流截止阀进行流量调节，若压差过大，可优化流程选择两个或多个节流截止阀进行两级或多级调压，降低调节压力，避免阀门冰堵和管道振动过大。在实际管道投产中，一般优先选择容易拆卸安装和更换的越站或出站ESDV阀的旁通节流截止阀进行流量调节。

2.2天然气推进速度

第一，流速范围：为保证天然气置换过程中混气量较小，防止置换过程中气体层流化，采用无量纲理查德系数确定气体是否分层。即R_#=2gD（ρ_a-ρ_b）/[v²（ρ_a-ρ_b）]。式中g为重力加速度，m/s²；D管道内径，m；ρ_a、ρ_b气体密度，Kg/s³；v气体平均速度，m/s。理查德系数R_#介于1-5时，混气量是可以接受的，R_#越小，气体发生分层的可能性就越小。为了保证混气量达到最小，一般取R_#为1计算天然气置换氮气速度不低于2.1 m/s，为了保证安全，置换时按照《天然气管道运行规范》(SY/T5922- 2012)相关要求，天然气的推进速度应严格控制在3-5 m/s。

第二，置换速度的控制方法：在投产过程中，天然气推氮气推空气置换速度受到许多因素的制约，如置换过程中天然气注入流量、管段背压、沿线放空点的选择和工程施工质量等。在投产过程中，随着氮气段的推进，被置换段的延长、管道摩阻不断增加。为了保持气头推进速度在3-5 m/s，必须相应提高天然气的注入流量或者调节注入点的压力。在置换过程中，应随时根据各实测气头到达时间进行置换速度的反推算和修正，修正预测的注入流量，以达到基本维持所需置换速度的目的。

2.3置换作业

在正式的置换前，应对气头到达各检测点时间进行预测，指导投产人员提前做好检测准备工作，在置换过程中利用便携式含氧分析仪（0～25%）检测含氧量，确定氮气头、纯氮气到达时间。利用XP—3140检测仪检测天然气含量确定天然气头、纯天然气到达时间，在管道沿线中间设有放空点的站场或阀室检测到氮气头后立即关闭放空，避免造成不必要的氮气浪费，在最后一个检测点对多余的氮气进行全部放空，检测到天然气头。

3 管道升压

依据《天然气管道运行规范》(SY/T5922- 2012)相关要求，天然气置换合格后应按照投产方案进行全线升压并分段升压检漏，升压速度一般不超过1Mpa/h。升压过程一般分为三段式和四段式，稳压时间一般为24小时。在每阶段稳压过程中要进行检漏，确保管道出现异常及时发现和处理。

4管道试运

升压完毕后升压测试完成后应对管线和站场设备进行连续72 小时的性能测试，并记录运行参数，性能测试合格后，管道投产完成。

结语

本文阐述了大口径、高压力长输天然气管道投产必备条件和投产前的各类准备，从氮气置换、天然气置换、管道升压和试运对大口径、高压力长输天然气管道投产关键技术进行了分析，合理确定了相关参数，可为国内外新建大口径、高压力长输天然气管道的投产提供参考。

参考文献

[1]朱喜平，杨英忠.长输天然气管道投产技术[J].油气储运，2009,28（8）：63-66

[2]陈传胜，敖锐，姚琳，等.大口径，高压力长输天然气管道的投产技术[J].油气储运，2013，32（5）：469-473.