大口径与高压力长输天然气管道的投产技术的研究

王学龙

（西南石油大学石油与天然气工程学院，成都　610500）

大口径与高压力长输天然气管道的投产技术的研究

王学龙

（西南石油大学石油与天然气工程学院，成都610500）

摘要：我国的天然气与管道业务进入了大发展的黄金期，如何确保这些在役管道的安全平稳运营，成为社会各界关心的课题，目前公认的高压力长输天然气管道投产工艺主要有四种，其中比较可靠，应用较多的是无清管器有氮气天然气推氮气推空气投产工艺，在输气管道投产过程中的关键技术包括投产前检查、管道系统设计压力与安全阀定压、最后是管道后期升压与试供气投产。

关键词：大口径；高压力；天然气管道；投产技术

近年来，随着天然气与管道业务进入了大发展的黄金期，中国石油目前已在境内外建成油气管道超过8万公里，例如中石油迄今为止最大的海外天然气项目-土库曼斯坦阿姆河项目等。如何确保这些在役管道的安全平稳运营，成为社会各界关心的课题。为此，笔者总结了近几年来大口径与高压力长输天然气管道的投产技术和工艺，现将总结结果报道如下：

1　高压力长输天然气管道投产工艺

根据已经的天然气管道实际情况，目前可将投产工艺分为四种：一是有清管器无氮气天然气推空气、二是无清管器有氮气天然气推氮气推空气、三是无清管器氮气天然气推空气、四是有清管器有氮气天然气推氮气推空气，其中第二种输气管道工艺成本最低，但是由于利用空气推动，可能会达到天然气的爆炸极限，增加操作危险系数；而有清管器无氮气天然气推空气能够降低爆炸风险，但这种工艺条件不易操作，并且遇到地形复杂的位置安装成本会大幅度增加，适用于地势平坦路段的管道铺设；无清管器有氮气天然气推氮气推空气投产工艺充分利用对了氮气的动力和隔离功能，具有操作简便和阻力小等优点，而且受到地形的影响较低，比较适合长输管道和城市燃气网的铺设。

2　高压力长输天然气管道投产关键技术

2.1投产前检查

在具有高压力和大口径天然气管道进行投产之前必须严格审核各项数据条件，审核内容主要涉及、物资调配、投产组织和营销准备等，另外应该对工程建设的质量进行评价并办理安全手续，其中，管道质量评价中的关键性内容包括输气管道的强度和严密性试验检查，阀室强度的检查和管道内的清洁与干燥工作，最后对输气管道相关设备进行系统联调和调试工作，另外，所有与输气管道相连的阀门（包括分支阀门）至少进行一次闭合的调试工作，与管道工程无关的设备和人员及时隔离。

2.2管道系统设计压力与安全阀定压关系探讨

天然气长输管道设计应遵循《输气管道工程设计规范》（GB50251-2003）中的标准和规定。其中3.4条3.4.4项明确提出了“安全阀的定压应小于或等于受压设备和容器的设计压力。安全阀的定压（P0）应根据管道最大允许操作压力（P）确定，并应符合下列要求：当P≤1.8MPa时，P0=P+0.18MPa；当1.8MPa＜P≤7.5MPa时，P0=1.1P；当P＞7.5MPa时，P0=1.05P。”根据《输气管道工程设计规范》的规定，可以推断出以下两点，一是管道安全阀的定压设置不能超过容器的标准压力；二是大口径、高压力长输气管道的最大允许操作压力与安全阀的定压有关，而关于管道的最大允许操作压力则在《输气管道工程设计规范》中有明确的规定，即“管线系统遵循本规范规定，所能联系操作的最大压力，等于或小于设计压力。”

当长输气管道的最大允许操作压力与管道的设计压力相同时，可以确定一下关系：当1.8MPa＜P≤7.5MPa时，P0=1.1PN；当P＞7.5MPa时，P0=1.05PN；而当P≤1.8MPa时，P0= PN +0.18MPa，由公式推导可以得出管道的最大设计压力应该比安全阀定压小，这与《输气管道工程设计规范》中规定的“安全阀的定压应小于或等于受压设备和容器的设计压力”相互矛盾。

当大口径、高压力长输气管道的最大允许操作压力比管道的设计压力小时，此时的输气管道压力与安全阀定压之间的关系如下：当1.8MPa＜P≤7.5MPa时，P0=1.1P＜1.1PN；当P＞7.5MPa时，P0=1.05P＜1.05PN；而当P≤1.8MPa时，P0= P+0.18MPa＜ PN +0.18MPa，由此也可以推断出安全阀的定压与输气管道压力之间的关系是不确定，总之，根据《输气管道工程设计规范》中的规定能够推断出“安全阀定压可以超过管道设计压力”和“安全阀的定压应小于或等于受压设备和容器的设计压力”。两个相互矛盾的结论，有的文献研究指出了当管道设计压力低于安全阀压力时，安全阀就失去原有的作用，“安全阀设计压力与管道的设计压力究竟谁大谁小”也是目前管道设计存在争议的焦点问题。

2.3管道后期升压与试供气投产

按照高压力长输天然气管道投产工艺要求进行天然气置换后，应该分阶段进行升压，注意在对管道的升压过程中一定不能太快，最好控制在升压速度在每小时1兆帕以下，尤其对于具有高压力和大口径特点的长输气管道来说，压力的增加过程更应该分阶段进行，在每个阶段升压、稳压后进行压力检验，确保管道不会出现异常情况。升压后的工作是对管道的附属设备进行调试并按照供气计划向管道下游输气，当高压力长输天然气管道连续平稳供气72小时后视为管道投产成功。

3　总结

结合高压力长输天然气管道的投产成功经验，笔者总结了这类管道投产技术的关键是“先站场，后线路”的无清管器有氮气天然气推氮气推空气投产工艺，在输气管道的实际投产工作中，应采用现场应用和理论分析相结合的方式，确定输气管道实际所需的注氮量、注氮温度和置换速度等关键技术参数，合理控制天然气的注入速度并结合分阶段升压操作，安全平稳的进行供气作业。

参考文献：

[1]梁伟，张来斌，郭磊等.大口径天然气管道音波信号的降噪方法[J].振动、测试与诊断，2012（06）：970-974.

[2]牛化昶，姚琳，陈传胜等.天然气长输管道气推气投产工艺混气段影响因素[J].油气田地面工程，2013，（12）：96-97.

[3]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（05）：469-473.

作者简介：王学龙（1974-）男，甘肃玉门人。