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44石油1程建设2012年2月

小管径天然气管道封堵动火作业新技术

李浩玉，王喜娟，王春艳

(中国石油长庆油田分公司第二采气厂，陕西榆林719000)

摘要：氮气置换动火技术因操作规程标准和指标控制严格、安全等级极高，常用于气田管道动火作业，但投运后的天然气管道中除含大量甲烷外还含少量凝析油和游离水，导致氮气置换动火作业存在困难，管道内无法置换干净的凝析油因挥发导致置换作业周期延长、成本增加。通过将研制成功的天然气管道新型封堵剂(固水乳化剂)及小管径冷冻封堵工艺和设备，与气田现用置换动火技术结合，有效地缩短小管径天然气管道置换动火作业周期，降低作业成本，确保氮气置换动火作业更经济、更安全、更实用。

关键词：天然气管道；小管径；氮气置换；动火作业；凝析油；固水乳化剂doi:10.3969/j.issn.1001-2206.2012.01.014

0引言

天然气管道运行中，内部含大量甲烷，该化合物无色、无味、易燃、易爆，爆炸极限5%～15%。国内外气田为确保天然气管道动火作业安全可靠，常选用置换动火技术、微正压不置换动火技术、安全封堵动火技术等，其中氮气置换动火技术因具有技术操作规程标准、指标控制严格、安全等级极高等优点被广泛应用。但在实际置换动火作业中，原来置换合格的天然气管道因内部存在的凝析油挥发导致动火焊接作业中变为置换条件不合格，需停止焊接重启氮气置换，直至条件合格后方可继续动火，这就延长了动火作业周期，增加了动火作业成本。

现有安全封堵动火技术是当动火点远离阀门时，为有效减少油气泄漏、确保动火环境安全而采用的管道内局部封堵动火的技术。该技术可截断管道内的油气流，把带油动火变成无油动火，常用于站场改线、管道交错走向不明等情况。

安全封堵动火技术有不同的分类方法：一是按物理机械手段分为悬挂式封堵动火、桶式封堵动火、折叠式封堵动火等；二是按管道内介质是否流动分为停输封堵动火和不停输封堵动火；三是按照封堵形态分为囊式封堵动火、盘式封堵动火、筒式封堵动火、黄油墙封堵动火和冷冻封堵动火。目前现有此类封堵动火技术最高承压0.2～0.8MPa,结

合天然气管道内因凝析油挥发致使动火管道压力增高的现状，需研发承压更高的管道封堵剂，以确保置换动火更安全、经济、实用。

1小管径天然气管道封堵动火新技术

针对天然气管道氮气置换动火过程中因内部无法置换干净的凝析油挥发导致作业周期延长、成本增加的弊端，特研制出适用于气田含凝析油管道的新型封堵剂及小管径冷冻封堵工艺和设备。

1.1封堵剂性能试验

在气田管道封堵作业时，考虑管道倾斜、水流动性较大等情况，向管道内注水实现冷冻封堵的困难较大，因此需要研制一种固水乳化剂来实现管道冷冻封堵。

用高压氮气瓶(压力16MPa)出口的压力控制阀给填充封堵剂的密闭工作筒加压，验证封堵剂的承压、耐压及解压等性能，工作筒选用D60~114mm等四种规格管子。封堵剂试验见图1。

1.1.1固水乳化剂的性能

根据定性试验结论，固水乳化剂应有较强的保水性，冷冻后有良好的强度和密封性，解冻后能恢复原来的膏状体且易溶于水。通过了解化学试剂性质和大量室内试验，最终选取的材料是：滑石粉、乳胶粉、水等。此固水乳化剂承压2.5MPa,耐压时间3h(若保持封堵剂的冷冻环境，则承压

第38卷第1期李浩玉等：小管径天然气管道封堵动火作业新技术45

图1封堵剂性能试验示意

和耐压时间可任意延长),加热后易破碎(或溶解),残渣能够在分离器分离出，不影响管道正常运行。

1.1.2固水乳化剂的解冻时间

通过性能试验来确定固水乳化剂解冻所需时间。采用D114mm×12mm、D89mm×10mm、D76mm×9mm、D60mm×8mm的四种规格天然气管作为工作筒，分别取800、500、300、200mL的固水乳化剂，将其冷冻固化后在不同的温度下解冻，统计解冻时间，见表1。

表1不同剂量固水乳化剂的解冻时间/min

剂量/mL

温度/℃

100

90

80

70

60

50

40

800

36

56

63

69

77

90

103

500

27

46

51

55

63

70

82

300

24

34

38