特殊清管作业在天然气管道中的应用

谢雪梅

（陕西省燃气集团陕西省天然气股份有限公司杨凌分公司 西安）

天然气长输管线在施工阶段和运行阶段，因各种原因使管内存在积水、杂质及不明固体障碍物等情况，不仅影响管线输送效率，更给管道运行带来不安全隐患。

一、投产初期管线，置换、清管、投运联合作业

置换、清管、投运作业联合进行，已广泛应用于国内外多条管线的投产运行，俗称“柱塞法”或“气柱法”。采用两清管器或多清管器间注入氮气或其它隋性气体，形成惰性“气柱”，依次用惰性气体推动前方清管器，用天然气推动最后一个清管器，在管道中部及末端设检测点及监听点，跟踪清管器的运行地点，监测惰性气体和天然气的漏失量。通过在管道末端检测，掌握置换情况，选择确定收球时间。此法优点在于集清管、置换、投运作业一体化进行，可节约资金投入，缩短运作时间。

二、管内情况不明时，不同类型清管器交替作业

管内情况不明的情况一般分两种：①投产前期，初次清管的管线。②管线已投用多年，管段因局部改造后，首次清理的管线。对这两种不同情况，皆可适用不同类型清管器进行多次清管。

（1）首次清管。一般首选通过能力较强的橡胶清管球进行，可适当减小橡胶球与管内壁的过盈量（1%～2%），观察清管球接收后的磨损及损伤情况，理论判断管内障碍物情况。

（2）再次清管：采用皮碗清管器再次进行清理，针对初期清管球的情况，若管内无大型异物，可选用两皮碗、三皮碗清管器再次清理；若判断有大型固体障碍物，可再次采用橡胶清管球清理，适当加大与管内壁的过盈量。不可盲目采用皮碗清管器进行清管，以免卡球事故发生。

三、管内存在小型金属障碍物时，使用皮碗清管器存在的问题

（1）金属异物与管壁形成硬对硬磨擦，易产生火花，且对管壁造成一定冲击；且金属间的磨擦与冲击力，与气体流速成一定的正相关性。

（2）橡胶清管球具有的易通过障碍物的能力，使遇金属障碍物时，易越过前行。

（3）金属异物与常规型皮碗清管器前端钢质拉环易发生长期或间歇性撞击与冲击，尤以上坡下沟处冲击力更大。

（4）金属异物易垫于皮碗清管器前后皮碗间，形成难以逾越的“夹塞”，使清管器支架划伤变形、皮碗损伤，甚至前行困难。

四、清洗工艺与清洗器结构改进

1.调整清管工艺

全面了解清管器运行线路情况，确定大型跨越、坡、沟的里程、高程及长度，根据坡、沟、跨越点位置调整清管器运行速度，尽可能确保“在平直管段匀速前行，上坡前稍急，下沟时略缓”的清管工艺。

2.改进清管器结构

（1）割除皮碗清管器前端金属拉环，以减小或消除金属异物与拉环间的硬对硬撞击。

（2）采用三皮碗清管器。在前皮碗前反装一外圆直径较小的皮碗（图1），或将前皮碗拆卸，磨小外圆后反装于前端。此两法，均可确保前皮碗外圆不与管壁接触，从而确保其不与管壁发生磨损，且可将金属异物一端“捞”于皮碗上，推动其前行，从而减少冲击；后两皮碗与管壁接触形成密封，推动清管器运行。

（3）前皮碗外圆直径的确定。外圆直径不可过小，若直径过小，易使金属障碍物越过第一皮碗，卡于一、二皮碗间，或越过第二皮碗，进入二、三皮碗间，形成“夹塞”。此“夹塞”易划伤皮碗，致使密封结构难以建立，使清管器停止运行；或在皮碗间形成“卡阻”态势，使清管器运行受阻，见图2。

（4）合理计算并确定经改进清管器的结构长度，确保能顺利通过长输管线中各类型弯管；计算清管器经改进后重心的变化，避免清管器运行中出现“头重脚轻”，对运行速度产生影响。

图1 改进后清管器示意

图2 “夹塞”态势示意图

五、多清管器联合推进

1.多清管器串联清管工艺

常规清管作业多向管内发送一个皮碗清管器，所用清管器为聚氨酯材料制成的三皮碗清管器，相对管道内径的过盈量约为4%，推荐运行距离为100 km。清管器借助皮碗外沿与管内壁形成的过盈量得以有效密封，从而达到清除管内杂质的目的。由于皮碗磨损量受管道内杂质的多少及清管器运行距离影响，通常清管器运行至末端时磨损量较大，已难以形成有效密封，致使杂物、积水漏失量较大。

针对管内积水运行的特点，选择运用多清管器“串联”清管工艺，可有效解决常规清管器难以克服的弊端。与常规清管作业相比，多清管器清管工艺的优势主要体现在以下两个方面：①多清管器清管皮碗磨损量将依次减小，且呈均匀磨损。可有效改善清管器运行中、末期皮碗磨损严重的现状，提高清管效果。②多清管器“串联”清管，后清管器可借前清管器带动积水前行之势，再增后推之力，形成“连环”之势，使积水最终出低佳之地，极大地改善清管效果。

2.运用多清管器清管工艺注意事项

（1）清管前，应根据待清管管段的特点及待发送清管器的数量，在清管管段上、下游进行压力调整，以保证在每一个清管器前后均建立合适的压差。

（2）多清管器清管易因清管器间距过近，造成卡球事故发生，或因管内污物过多，发生清管器“撞击”事件，因此，根据管内积水位置及长度，合理地确定两清管器合适的间距，尤为重要。

（3）记录清管器运行前后压力，计算清管器运行速度并随时进行调整，确保每个清管器都以最佳速度运行。

（4）清管前应根据实际情况安排好沿线监听点，随时掌握清管情况。

（5）清管前应针对可能出现的异常情况，提前制定应急预案及处理措施。

（6）在清管前应充分了解管内情况，对于管内固体杂物过多的情况，不宜采用此法。

六、管内清管器运行受阻时，排阻方法的合理选择

（1）正推法。球前降压、球后增压。在管道运行允许的情况下，首选，上游切断，加大下游用气量的方法建立压差；受时间限制时，可就近切断清管器两端阀门，在靠近清管器端放空天然气，建立压差。此法适用于各类型清管器的受阻。

（2）反推法。球后降压、球前增压。切断球前阀门，采用球后加大用气量或放空天然气的方法进行。此法更适用于橡胶清管球的运行，对于有运行方向的皮碗清管器，若在高压差下反推，易造成皮碗裙边磨损严重，再正行时，恐再难以形成较好的密封，因而选用反推法时应慎重。

（3）再发球法：在原有清管管段再发送一清管器，利用后清管器的密封能力推动原有清管器前行。在不明管内卡阻部位及情况时，选择此法，易造成“双球卡阻”（图3），因而应慎重选择。

七、结语

随着管输行业先进技术的不断发展，带自动检测装置更强功能的清管作业也日渐得以成功推广及运用。但上述几种特殊清管作业法，因其较强的针对性，在管道清管作业中仍具有一定的应用价值。

图3 卡阻态势示意图