探究天然气管道通球扫线和氮气置换策略

中国石油管道局工程有限公司第四分公司 河北廊坊 065000

氮气置换、管道干燥、管道清理是天然气管道工程项目的重要施工作业内容，是消除易爆易燃安全风险隐患，提升天然气管道抗腐蚀效果的施工策略与手段。下面我们将结合某处天然气管道工程项目的情况，分析通球扫描施工作业的注意事项，总结清管器等设备的使用方法，论述施工作业中管道注氧、回收积液、排除异常情况的策略与要点，以此为天然气管道工程的施工管理与技术管理提供建议。

1 天然气管道工程项目氮气置换、通球扫线的风险和难点

一是，NP2—3LP外输天然气中含硫化氢气体(检测报告显示含量为66mg／m3)，天然气外排过程中容易引起人员中毒，特别是沿线2个阀室内的监测过程，由于检测位置处于低洼(高差约3米)和受限的密闭空间内，极易造成有毒气体聚集超标，引起中毒乃至伤亡的风险极大。

二是，管道内天然气和轻质油残液具有易燃易爆性质，且处在较长、密封环境中，通球过程中速度掌握不好易使铁屑、碎石等管道内杂物在清管球推动下与管道摩擦产生火花，从而造成闪爆。这是该项工程施工过程中应引起高度重视的问题，也是需要控制的关键难点。

三是，经前期现场勘查，该条管道安装了清管阀，但由于管道内积液较多，且末端清管阀处无排污管道和排液计量系统，不能满足接收清管器要求，如何改造现有流程使其能安全接收清管器以及建立满足通球、排液的回收和现场计量系统是研究的重点内容之一。

四是，该管道有二十一处弯头，沿线定向钻穿越道路和河流共计四处，高差偏高(最大标高差15m)，且输送气体为湿气，管道内轻质油等积液较多，清管器前进阻力较大；因管道变形、清管段焊口内侧太粗糙、输气管道球阀未打开完全，可造成管内卡球、堵球，所以必须选择耐磨、密封性好，易通过弯头、阀门等障碍物的清管器；同时通球顺序、卡球时的应急预案、应急物资和人员、设备等需提前确定并准备完善[1]。

最后，由于管道较长，沿线测试点较少，为了保证通球后天然气再次投产安全，通球后需要再次进行氮气置换，因此如何在较短的时间内检测并充够合格的氮气，如何快速、准确地测量出氮气的浓度，并判断合格与否是缩短施工时间的关键之一。

2 天然气管道工程项目氮气置换、通球扫线的要点与策略

一是，针对天然气内含有硫化氢气体，为避免造成人员伤亡，施工前编制《硫化氢中毒应急预案》，对施工相关人员进行专项集中培训和考核，并在管道的始末端和阀室等危险位置进行了现场应急演练；每一个施工现场均需配备正压式呼吸器、可燃气体检测仪、急救药品等应急物资。

二是，为防止管道内碎石与管道打出火花，遇轻质油后发生着火、爆炸。首先进行氮气置换，氮气体积分数要求在99.9%以上，氮气注入量约1746m3(按照管道长23km，管径D325mm乘以7mm的容积计算，实际用量为理论用量的1.5-2倍)，从而保持清管器在惰性气体环境下运行；其次是防止塞球或运行过程中进入空气。另外控制通球速度和末端排液速度，清管球的运行速度宜控制在3-5m/s。

三是，针对原有末端清管阀不能满足接收清管器的问题，对收球端清管阀进行改造。为解决通球过程中积液排放无法计量问题，同时为防止管道内油气外排污染环境，根据日常天然气生产数据，增加排液资源回收和氮气放空装置，施工时增加一套油气分离回收流程，并安装了应急的临时火炬放空。施工时由井下作业公司按照作业区指定地点吊运分离器至现场安装并做好生产分离器接地保护，在收球筒外输管道安装一个钢法兰闸阀，以便控制油气进分离器的压力。

四是，清管器的分类及特性。根据常用清管器性能对比和现场实际情况，综合考虑安全、效益因素，确定采用直板皮碗组合式清管器进行清管作业，清管器上安装有1个支撑皮碗、3个密封皮碗及骨架。

五是，管道施工方案中应考虑到现实情况、经济条件、设备搬运与保管、施工技术等因素，避免施工过程中对氮点位置、氮点数量临时变更。该天然气管道工程项目中选择了不设置隔离器的管道清理、气推气氮气置换施工方式。施工作业时，要对天然气浓度、氮气浓度随时检测，避免气体浓度超过10%的爆炸限度，确保氮气置换施工的安全性。以检测氧气体积分数不大于2%、不存在可燃气体警报为前提，确保检测数值在合格、标准范围内。

六是，确定氮气注入的总量和参数。施工方案中应当体现注入氮气的总量、参数，防范发生注入氮气气体不足或者注入气体过多浪费等问题，每吨单位的液态氮气转化成700立方米、101.325kPa标准单位的大气压（5℃条件下）。在计算注入氮气总量的时候，应结合天然气管道的具体容积数值，确保实际注入量是理论氮气用量的1.5倍至2倍。

施工管理者还应考虑到氮气由液态向气态转化的过程中，会大量吸收周围环境中的热量，应避免天然气管道的气温数值过低，建议使用锅炉加热的设备装置，保证管道内部的温度数值介于5℃至15℃左右，防范天然气管道冻裂损伤[2]。

最后，施工管理者还应合理确定氮气注入过程中天然气管道中的压力数值，避免压力数值超过规范标准，导致管道内空气和氮气混合到达场站和阀室的时间发生错误。

综上所述，在天然气管道的施工管理工作中，作为施工管理者应详细掌握氮气置换、通球扫线的相关理论与技术方法，注重从天然气管道工程项目的施工管理中总结经验、发现问题，提出解决应对的策略方法，确保施工作业的安全与施工质量。