泡沫型清管器在集輸支干線的應(yīng)用分析

候建鑫 蔚生軍 周榮濤

天然氣中的有害物質(zhì)（凝析油、水、硫分、機(jī)械雜質(zhì)等）在進(jìn)入輸氣管道后會引起管道內(nèi)壁的腐蝕，增大管壁粗糙度，大量的水和腐蝕產(chǎn)物聚積在管壁內(nèi)部。本文通過對傳統(tǒng)式皮碗型清管器和泡沫型清管器進(jìn)行性能分析及現(xiàn)場應(yīng)用分析，確定了泡沫型清管器更適合應(yīng)用集輸支線，且試驗(yàn)效果良好，解決了傳統(tǒng)式皮碗型清管器在應(yīng)用過程中存在的安全風(fēng)險(xiǎn)、效率低、工作量大、資源浪費(fèi)等難題。

1 基本情況

1.1 生產(chǎn)狀況

天然氣長時間輸送后管道內(nèi)會出現(xiàn)大量的水和固體雜質(zhì)聚積等問題，引起管道局部堵塞或流通面積減少，導(dǎo)致管網(wǎng)運(yùn)行壓力升高，影響管道輸送能力，并且存在管線、設(shè)備超壓等安全隱患。清管作業(yè)可以清除管線內(nèi)的各種雜質(zhì)，延長管道使用壽命，改善管道內(nèi)部的光潔度，減少摩擦阻力，提高管道的輸送效率，使管道能夠安全、高效的運(yùn)行。隨著氣田的開發(fā)和頻繁的產(chǎn)能建設(shè)，管網(wǎng)壓力過高已經(jīng)成為制約氣田產(chǎn)能發(fā)揮的瓶頸。因此，高效的清管作業(yè)在氣田開發(fā)的過程的重要作用。

清管器有很多種類型，在氣田應(yīng)用較廣泛的是皮碗型清管器。管線起伏程度較大，在實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)皮碗型清管器存在安全風(fēng)險(xiǎn)性高、作業(yè)量大等問題。為了獲得更好的清管效果， 同時也為了對泡沫型清管器與皮碗型清管器實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行比較分析，我區(qū)在氣田采用了泡沫型清管器清管，取得了很好的試驗(yàn)效果。

1.2 清管器工作原理

清管器是一種依靠管輸流體作為動力，推動其在管道內(nèi)順利運(yùn)行并清除管道內(nèi)沉積物質(zhì)，檢查和維護(hù)管線的設(shè)備。清管器外徑一般比管道有效內(nèi)徑高出3%～5%，通過清管器過盈與管道內(nèi)壁緊密結(jié)合，形成清管器與管壁的高度密封，當(dāng)壓差到達(dá)一定值能克服清管器與管壁之間的靜摩擦及其他阻力之和時，清管器開始運(yùn)行。

2 清管器性能分析

2.1皮碗型清管器性能分析

2.1.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

皮碗型清管器是目前應(yīng)用最廣泛、技術(shù)最成熟的清管器，其在集輸支線應(yīng)用時間較長。皮碗清管器主體結(jié)構(gòu)包括鋼制軸和橡膠皮碗。皮碗一般采用天然橡膠，丁腈橡膠、氯丁橡膠或聚氨脂類橡膠制造。其形狀可分為平面、錐面兩種。平面皮碗的端部是平面，清除固體雜質(zhì)的能力較強(qiáng)，但變形較小，磨損較快

針對皮碗清管器的特點(diǎn)，在進(jìn)行清管作業(yè)前需對清管器及檢測儀進(jìn)行檢查，包括皮碗完好性檢查、皮碗與骨架螺栓緊密性檢查、清管器內(nèi)部電池與檢測儀電池更換，確認(rèn)完好后方可進(jìn)行清管作業(yè)。

2.1.2 性能分析

⑴由于皮碗型清管器為螺栓緊固結(jié)構(gòu)，安裝、更換皮碗，作業(yè)量較大。

⑵皮碗型清管器質(zhì)量較大，攜帶不便，操作困難。

⑶整體結(jié)構(gòu)笨重，形變量較小，在管道的彎頭、三通、焊縫及收球筒大小頭處遇卡阻幾率較小，可能會導(dǎo)致管網(wǎng)上游壓力上升，存在集氣站、管網(wǎng)超壓的風(fēng)險(xiǎn)。

⑷皮碗型清管器硬度較大，通過管道變徑處磨損較快，重復(fù)利用率低。

2.2泡沫型清管器性能分析

2.2.1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

泡沫型清管器一般由聚氨酯模制而成，彈性好。表面上使用永久的粘接有硬的聚氨酯條或是磨料，以提高耐磨性，典型的泡沫型清管器的外形酷似子彈頭，可以容易的通過彎頭而不容易被管道中的凹坑卡住或損壞，在管道內(nèi)運(yùn)行受管內(nèi)徑變化的影響較小。長度一般是管徑的兩倍，外徑比管線內(nèi)經(jīng)大2%～4%，具有一定過盈量。

2.2.2性能分析

⑴泡沫型清管器結(jié)構(gòu)簡單，省去了安裝、更換皮碗這道程序，作業(yè)量較少。

⑵泡沫型清管器重量較輕（同型號的質(zhì)量是皮碗型的1/4～1/5），攜帶方便，操作簡單。

⑶泡沫型清管器本體材料為高密度聚氨酯軟體泡沫，可在管道內(nèi)實(shí)現(xiàn)彈性形變，最大變形量≥50%，通過能力強(qiáng)，不容易遇卡阻。

⑷泡沫型清管器硬度較小，耐磨性好，使用壽命較長。

3應(yīng)用效果及經(jīng)濟(jì)效益評價

3.1 應(yīng)用效果評價

⑴結(jié)合集輸支干線現(xiàn)場工藝特點(diǎn)，由于榆13站支線和南1干線在進(jìn)行清管作業(yè)后，管道中所清出的液體、雜質(zhì)幾乎全部被帶入下游管道，造成下游管道流通面積減小，壓降損耗增大，壓力升高，故所清管道首站與末站壓力不會降低，只有在管網(wǎng)整體清管作業(yè)后各節(jié)點(diǎn)壓力才會降低。

⑵泡沫型清管器結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量較小，操作容易，降低了作業(yè)量。273mm型皮碗清管器質(zhì)量為9.5kg，273mm型泡沫清管器質(zhì)量為2.2kg。

⑶當(dāng)清管器在管道中運(yùn)行到達(dá)末站后會進(jìn)入收球筒，可能會對收球筒末端盲板進(jìn)行撞擊，由沖量定理可得清管器對收球筒盲板的瞬間撞擊力

⑷皮碗型清管器硬度較大，變形較小，容易在管道彎頭、三通、焊縫以及收球筒大小頭變徑處遇卡阻。一旦清管器在管道內(nèi)卡阻，上游壓力可能會迅速升高，集氣站、管網(wǎng)將面臨極大的超壓的風(fēng)險(xiǎn)。

⑸皮碗型清管器變形小，磨損較快，壽命較短;泡沫型清管器變形量大，使用3～5次（約通過57.6km～96.0km管道）后基本完好，可重復(fù)使用，壽命較長。

4 結(jié)論

（1）泡沫型清管器結(jié)構(gòu)簡單、重量輕巧、操作簡單、清管時間短、作業(yè)量少，達(dá)到了提高工作效率的目的。

（2） 泡沫型清管器耐磨性好、使用壽命長、節(jié)約資源、經(jīng)濟(jì)效益可見。

（3）泡沫型清管器與管壁接觸面積較大、密封性好、具有軸向壓縮能力，清除管壁積物能力強(qiáng)，清管效果顯著，大程度提高了管道輸送能力。

（4）泡沫型清管器可在管道內(nèi)實(shí)現(xiàn)彈性形變，通過能力強(qiáng)，不容易遇卡阻，清管過程歷時短，管網(wǎng)運(yùn)行壓力波動幅度較小，降低超壓風(fēng)險(xiǎn)，解決了傳統(tǒng)式皮碗型清管器安全風(fēng)險(xiǎn)高、作業(yè)量大、效率低等難題，可在其他氣田推廣使用。

（作者單位：長慶油田第二采氣廠）