收稿日期:2006-10-03 收修改稿日期:2006-12-07 天然气管道氮气置换技术研究
谭力文1, 敬加强1, 戴志向2, 吕 郑3, 邵红梅4
(1. 西南石油大学油气藏地质及开发国家重点实验室, 四川成都 610500; 2. 中国石油西南油气田分公司 蜀南气矿地
面建设工程项目部, 四川泸州 646001; 3. 中国石油西南油气田分公司 川东北气矿地面建设工程项目部, 四川达州,
635000; 4. 西南石油大学储运系, 四川成都 610500
摘要:针对新建或需要检修的天然气管道, , 施步骤, 对比分析了它们的优缺点, , 、注氮压力、注氮点、注氮量、, 础。, 关键词:天然气; 管道; 中图分类号 :1004-9614(2007 03-0025-04
Study of G as Pipeline R eplacement Technology by Nitrogen G as
T AN Li 2wen 1,J I NGJia 2qiang 1,DAI Zhi 2xiang 2,LV Zheng 3,SH AO H ong 2mei 4(1. State K ey Laboratory for G eology and Development E ngineering of Oil and G as R eservoirs , Southw est Petroleum U niversity , Chengdu 610500, China ;
2. Construction Project Dep artment Southw est Field Filiale ShuN an Field CPNC , Luzhou 646001, China ; 3. Construction Project Dep artment Southw est Field Filiale N ortheast in Sichu an Field CPNC , Dazhou 635000, China ; 4. Oil and G as Storage and T ransportation Dep artment , Southw est Petroleum U niversity , Chengdu 610500, China Abstract :The paper introduced principles and operation steps for different replacement methods used to fulfill the replacement of new or repaired natural gas pipelines by nitrogen gas. and als o present their different applicable occasions by analyzing their merits and defects , and discuss methods for determination of the temperature , pressure , place , am ount for injecting nitrogen gas and the advance velocity of natural gas in
pipeline and then make corresponding conclusions. G as pipeline put into production is based upon all the above C onditions. And the thoughts and opinions about optimization methods for determining replacement technology and operation parameters were given in the end.
K ey w ords :natural gas ;pipeline ;nitrogen gas ;replacement ;method ;parameters for injecting nitrogen gas 0 引言
目前, 国家政府与石油部门在生产中着重强调的就是安全问题。为了确保安全, 新建或检修后的天然气管道投用前采用惰性气体置换输气站及管道内的空气。置换用惰性气体一般采用氮气, 当惰性气体中的空气含量低于2%时, 管道置换为合格[1]。天然气管道置换的操作失误, 将会导致严重的安全事故, 造成巨大损失。
在投产之前, 新建输气管道内存有空气, 直接用天然气置换非常危险[1-2]。即使中间用清管器隔离, 但由于清管器本身的磨损、弯头、高程以及推动的压力、速度等影响, 部分天然气泄漏到清管器前与空气混合, 空气中的天然气含量达到5%～
15%时, 混合气体就会处在爆炸范围[3], 所以直接用天然气置
换空气的方法存在极大的安全隐患。利用氮气作为置换气体显得安全可靠[4], 它同时是极佳的干燥气体, 具有很高的吸水性, 也适用于水压试验后的管道干燥。
天然气管道氮气置换的方法有2种:氮气全线置换方式和
隔离置换方式。氮气全线置换方式又可分为分段置换方式和整体置换方式; 而隔离置换又可分为加隔离器置换和不加隔离器置换。
1 全线氮气置换111 分段氮气置换11111 工作原理
实行天然气管道分段置换, 起点为首站(发球筒 , 经管线各个截止阀门至末站内收球筒。一般每段长度为5～20km , 并以阀间为界。从第一段、第二段、第三段管线……依次置换, 直到最后一段管道置换完成。管道内混合气体中的氮气体积百分
比大于98%(即氧气体积含量小于2% , 并且连续3次(间隔为5min 对放气口取样都低于此值时, 置换合格。
11112 置换步骤
(1 确认管线第一段(首站发球筒至某个截止阀门 末的阀 门处于关闭状态;
(2 打开放球筒后的阀门, 将高纯度氮气(≥99% 从首站 发球筒注入管线内, 当氮气注入量等于该段管子容积时, 在放 气口处进行检测, 直至置换合格, 并作好记录, 确认第一段置换 2007年 第3期管 道 技 术 与 设 备 Pipeline T echnique and Equipment 2007 N o 13 结束;
(3 确认管线第二段末(第一个截止阀至第二个截止阀 的 阀门处于关闭状态;
(4 打开第一个截止阀阀门, 用制氮车将高纯度氮气(≥99% 从首站经第一段管道注入第二段管线内, 当氮气注入量
等于该段管子容积时, 在放气口处进行检测直至置换合格, 确认第二段置换结束; (5 管线第3段、第4段……(第3个至第4个阀门…… 依次重复上次过程, 直到最后一段置换完成。 (6 管线全线氮气置换合格后,
持正压状态。为此, 99% 站注入管线内, 气, 然后静置6h , 测得管线2%, 管线全线氮气置换合格。
112 整体氮气置换11211 工作原理
从管线首站(起点 开始, 放空首站发球筒, 装入清管器, 打开出站阀门, 开启末(站 端放空口, 将高纯度氮气(≥99% 从首站注入管线内, 用氮气推动清管器前进, 同时清管器推动空气前进以达到置换空气的效果, 在接收清管器后, 从收球筒取样口取样分析, 若排出的气体中体积含氧量小于2%, 并且连续
3次(间隔为5min , 检验达到此值, 即氮气置换合格, 如图1所 示。
图1 整体氮气置换原理图 11212 置换步骤
(1 放空首站发球筒, 装入清管器, 打开出站阀门, 开启末 站放空阀;
(2 开始往首站注入高纯度氮气, 推动清管器前进; (3 当清管器到达收球筒后, 关闭收球筒前的阀门, 并停止
天然气管道氮气置换技术研究（精）
