輸氣管道清管作業(yè)常見(jiàn)問(wèn)題分析及處置

楊繼彬

（國(guó)家石油天然氣管網(wǎng)集團(tuán)有限公司山東省分公司，山東 濟(jì)南 251400）

1 清管作業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)

1.1 清管器運(yùn)行速度估算公式

清管器運(yùn)行速度計(jì)算公式如下：

式中：v 為清管器、檢測(cè)器運(yùn)行速度，km/h；Q1為輸氣流量，Nm3/d；F 為管道內(nèi)橫截面積，m2；P 為清管器、檢測(cè)器后平均壓力，MPa。

根據(jù)管道內(nèi)污物情況及清管器皮碗過(guò)盈量情況，該速度值乘以一個(gè)介于0.85～0.90 之間的系數(shù)后比較接近實(shí)際運(yùn)行平均速度。

根據(jù)Q/SY GD 0102—2017《油氣管道清管作業(yè)技術(shù)規(guī)范》6.3.1.7 規(guī)定，清管器的運(yùn)行速度宜控制在1.5～5 m/s，但是實(shí)際操作過(guò)程中，球速盡量控制在3～5 m/s。同時(shí)根據(jù)式（1）可知，在清管作業(yè)開(kāi)展前，主管部門(mén)需與調(diào)度部門(mén)溝通協(xié)調(diào)，確認(rèn)管線(xiàn)運(yùn)行壓力、輸量以及持續(xù)時(shí)間。

清管器運(yùn)行過(guò)程中保證前后壓差為0.2 MPa，清管管道閥門(mén)均采用全通徑球閥，干線(xiàn)閥門(mén)情況滿(mǎn)足清管要求。

1.2 對(duì)清管器的要求

在常規(guī)的清管作業(yè)中，可采用兩直四碟清管器。若該管道為首次清管作業(yè)或者長(zhǎng)時(shí)間未清理，對(duì)管道內(nèi)部情況信息掌握不足，可先發(fā)送一支泡沫清管器[1]。

兩直四碟混合型清管器由支撐皮碗、碟型皮碗、間隔皮碗和金屬骨架組成，皮碗結(jié)構(gòu)組合靈活，密封性能好，運(yùn)行距離長(zhǎng)。清管器骨架的后端可安裝發(fā)射機(jī)，若在清理管道時(shí)遇到“卡堵”情況，可用跟蹤儀迅速確定清管器在管道內(nèi)的位置。碟型皮碗過(guò)盈量為管道內(nèi)徑的2.5%～5%，通過(guò)彎頭曲率半徑≥2.5D，直管段變形量≤20%，運(yùn)行速度≤5 m/s，運(yùn)行壓力≤10 MPa。

2 清管作業(yè)常見(jiàn)問(wèn)題分析及處置

2.1 收發(fā)球過(guò)程中常見(jiàn)問(wèn)題

1）與發(fā)球筒相連閥門(mén)內(nèi)漏，如圖1 中1302 號(hào)、1303 號(hào)、1310 號(hào)內(nèi)漏，均會(huì)導(dǎo)致發(fā)球筒內(nèi)氣體無(wú)法排空，進(jìn)而無(wú)法打開(kāi)發(fā)球筒放入清管器。處置方式：提前組織安排閥門(mén)維檢修部門(mén)開(kāi)展清管作業(yè)相關(guān)閥門(mén)的內(nèi)漏檢測(cè)作業(yè)，避免收發(fā)球筒無(wú)法放空的情況出現(xiàn)。與收球筒相連的閥門(mén)內(nèi)漏同理。

2）在收發(fā)球筒完成放空操作且打開(kāi)快開(kāi)盲板前，對(duì)筒內(nèi)進(jìn)行氮?dú)庵脫Q作業(yè)是一項(xiàng)非常必要的安全措施，見(jiàn)圖2、圖3。尤其是在取球過(guò)程中，不僅要進(jìn)行氮?dú)庵脫Q，在條件允許的情況下，還需要注入清水，因?yàn)樵谇骞芷鬟M(jìn)入收球筒時(shí)，會(huì)攜帶管道內(nèi)的大量含硫雜質(zhì)，不僅會(huì)釋放有毒氣體，在遇空氣的情況下，還容易產(chǎn)生明火。

圖2 清管器放入發(fā)球筒過(guò)程

圖3 某站收球過(guò)程

3）快開(kāi)盲板密封圈的老化或者保養(yǎng)不當(dāng)，進(jìn)而造成密封不嚴(yán)，天然氣泄漏，導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行收發(fā)球作業(yè)。這是清管作業(yè)中較為常見(jiàn)的問(wèn)題。處置方式：提前備好密封圈備件，在原有密封圈密封不嚴(yán)的情況下，及時(shí)更換。同時(shí)，快開(kāi)盲板維保人員也要嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作，避免失誤，尤其是金屬工具不能直接接觸密封圈。

4）清管器在發(fā)球筒內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法發(fā)出。問(wèn)題不外乎以下幾種，一是清管器沒(méi)有推送到發(fā)球筒變徑處，導(dǎo)致清管器前后不能形成壓差；二是工藝流程切換有誤，在打開(kāi)發(fā)球流程時(shí)，未完全關(guān)閉正常流程，同樣導(dǎo)致清管前后不能形成壓差。處置方式：在發(fā)球筒內(nèi)推送清管器時(shí)，確保清管器與發(fā)球筒變徑處接觸良好；同時(shí)保障在各項(xiàng)操作過(guò)程中，嚴(yán)格落實(shí)操作制度，避免出現(xiàn)未關(guān)閉正常流程的情況。

2.2 清管器運(yùn)行過(guò)程中常見(jiàn)問(wèn)題

1）清管器運(yùn)行速度過(guò)快或者過(guò)慢。處置方式：聯(lián)系調(diào)度部門(mén)，調(diào)節(jié)輸氣量及運(yùn)行壓力；如果是支線(xiàn)，且分輸用戶(hù)較少，可與用戶(hù)溝通，改變用戶(hù)輸氣量，進(jìn)而改變清管器運(yùn)行速度，或者從支線(xiàn)首站調(diào)節(jié)支線(xiàn)進(jìn)氣壓力，也可以達(dá)到改變球速的目的。

2）清管器卡堵。清管器卡堵是清管作業(yè)過(guò)程中最為常見(jiàn)且風(fēng)險(xiǎn)較大的現(xiàn)象之一。在不同壁厚管段的連接處、管道彎頭三通、管道變形甚至是在雜質(zhì)堆積較多的情況下，都容易出現(xiàn)卡堵現(xiàn)象。處置方式：首先，剛剛出現(xiàn)卡堵時(shí)，也不用急于采取措施，一般靜待幾分鐘，待清管器前后建立起足夠的壓差后，清管器會(huì)自動(dòng)沖破阻礙，繼續(xù)前行。根據(jù)筆者以往經(jīng)驗(yàn)，在某些特定區(qū)域，靜待時(shí)間曾達(dá)到30 min 之久。其次，與調(diào)度部門(mén)溝通，提升清管器前后壓差，加大清管器推力。第三，清管器卡在進(jìn)站三通位置時(shí)，要進(jìn)一步確認(rèn)進(jìn)站管線(xiàn)是否已經(jīng)關(guān)閉，因?yàn)榱鞒糖袚Q不正確，忘記關(guān)閉進(jìn)站流程也是卡球的一個(gè)重要原因。如圖4 所示，在收球過(guò)程中，因操作失誤，導(dǎo)致球閥1204 號(hào)與球閥1202 號(hào)、旋塞閥1203 號(hào)同時(shí)開(kāi)啟，這樣清管器一定會(huì)在進(jìn)站三通QS104 處卡堵。

圖4 某站收球流程

3）清管器丟失。清管器在輸氣管道清管過(guò)程中，丟失的情況一般有三種，一是清管器在正常運(yùn)行中，但工作人員無(wú)法確認(rèn)當(dāng)前在哪一管段運(yùn)行；二是清管器在發(fā)球筒中是否發(fā)出或已經(jīng)到達(dá)收球筒，工作人員未能第一時(shí)間作出判斷；三是清管器卡堵在某一未知節(jié)點(diǎn)。通常情況下，清管器在輸氣管道內(nèi)運(yùn)行，會(huì)因清管器撞擊管道焊縫而發(fā)出很有節(jié)奏的“噠、噠、噠”的聲音，類(lèi)似于火車(chē)在鐵軌上發(fā)出的聲音，在通過(guò)不同壁厚的管段連接處，聲音也相對(duì)更大一些。所以在發(fā)球過(guò)程中，應(yīng)提前安排工作人員在出站1 km 處及下游第一個(gè)閥室分別進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)作業(yè)，進(jìn)一步確認(rèn)清管器是否正常發(fā)出。在站控SCADA 系統(tǒng)中觀(guān)察出站壓力波動(dòng)，同樣可以作為清管器是否發(fā)出的判斷依據(jù)。在極端情況下，仍無(wú)法判斷是否發(fā)出，可切換流程，打開(kāi)發(fā)球筒進(jìn)行查看。判斷是否收球成功同理。當(dāng)清管器在運(yùn)行過(guò)程中丟失，也可以根據(jù)球速計(jì)算出清管器大致位置，然后擴(kuò)大監(jiān)聽(tīng)范圍，一般是可以找到的。當(dāng)清管器卡堵在某一節(jié)點(diǎn)時(shí)，該節(jié)點(diǎn)也很容易會(huì)發(fā)出氣流穿過(guò)的“唦唦”聲。注意清管器的卡堵，容易引起管道的壓力波動(dòng)，及時(shí)關(guān)注壓力波動(dòng)曲線(xiàn)，是尋找清管器的重要依據(jù)之一，見(jiàn)圖5。清管器上安裝信號(hào)發(fā)射機(jī)（見(jiàn)圖6），也是定位清管器位置的重要措施，但是根據(jù)筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn)，在日常的清管作業(yè)中，根據(jù)聲音判斷清管器位置更加直接明了，在極端情況下，信號(hào)發(fā)射機(jī)的作用則更加明顯。

圖5 清管器接收器

圖6 清管器發(fā)射器

4）泡沫清管器的使用。由于泡沫清管器具有較好的柔韌性及通過(guò)性，卡堵可能性低，所以一般在新投產(chǎn)管道首次清管作業(yè)或者對(duì)管線(xiàn)運(yùn)行狀況不明了的情況下，可以提前發(fā)送一支泡沫清管器，既可以初步清除管道內(nèi)的部分雜質(zhì)，又可以掌握管道內(nèi)是否存在變形等特殊情況，降低皮碗清管器卡堵的概率。

3 結(jié)語(yǔ)

清管作業(yè)是保障天然氣管道安全高效運(yùn)行的一項(xiàng)必要措施，各管道運(yùn)營(yíng)企業(yè)也都十分重視。同樣，在清管作業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題也是層出不窮、五花八門(mén)，那如何面對(duì)并解決這些問(wèn)題，就需要天然氣管道從業(yè)者的知識(shí)積累與不斷的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。