天然气长输管道干燥技术

第30卷第6期石油工程建设★冲(()(《*《科单*的)白《)神))冲*片料增片料天然气长输管道干燥技术项目来源:西气东输管道分公司科学研究与技术开发项目,编号:XQDs012示*小*小*小*小**小水小*沙*小*示*小*小**小*小**习小公*小水习**小分*小小**)*小*分*小*习**小*小小*)倪洪賑,孙树山(辽河石油勘探局油建一公司,辽宁盘锦124120)摘要:简要介绍了天然气长输管道干燥技术概况,列举了国内天然气长输管道干燥处理的实例,对管道的几种干燥方法进行了比较,着重介绍了目前应用较多的干空气干燥法和真空干燥法,就这两种方法的优点、工艺原理、工艺流程、所用设备以及影响干燥效果和时间的因素进行了论述。关键词:天然气长输管道;干空气干燥;真空干燥;技术中图分类号:TE973.8文献标识码:A文章编号:1001-2206(2004)06-0013-041天然气长输管道干燥技术概况气体,当压力降低到环境温度对应的饱和水蒸气为了排除新建天然气长输管道的隐患和缺陷,压时,液态水会在常温下沸腾蒸发,水蒸气被真投产前必须进行试压,用水作介质进行管道试压空泵抽出,达到管内除水干燥的目的时,试压清管后管道内仍有少量水。在投产前如国外天然气长输管道干燥技术起步很早,发果不进行干燥,则易造成管道冰堵,影响输气质展也较为迅速,但在我国应用相对较晚,因为以量。因此,天然气长输管道在投产前必须进行干前对天然气长输管道内液态水和水蒸气的危害燥处理。目前,干燥的方法主要有干燥剂法、流直没有足够的认识,上世纪90年代以前建成的天动气体蒸发法和真空法等。然气长输管道在投产前是不进行干燥的。90年代干燥剂法一般是釆用甲醇、乙二醇或三甘醇以后,随着长输管道建设水平的提高,以及大口作为干燥剂,这些干燥剂和水可以任意比例互溶,径、高压、大排量天然气长输管道的建设,逐渐所形成的溶液中水的蒸气压大大降低,从而达到认识到管道干燥的必要性,并对后来建成的几条干燥的目的。残留在管道内的干燥剂同时又是水重要管道进行了干燥处理。如:1992年建成的上合物抑制剂,能抑制水合物的形成。在实际应用海平湖海底输气管道,内直径334mm,长388过程中,采用天然气或氮气作为推动力,在两个km,全线采用了凝胶清管器夹带三甘醇的干燥方清管器间夹带一定体积的干燥剂,从而达到彻底法进行干燥;1993年建成的海南崖城13-1天然气脱水干燥的目的,这种方法就是国外常用的“两输送管道,管直径711mm,长778km,全线采用球法”。在“两球法”的基础上,国外又发展了了真空法进行干燥;1997年建成的陕一京输气管“三球法”,与“两球法”相比,“三球法”能使道,采用甲醇干燥法进行干燥,干燥不彻底,效残留在管内壁上的液膜中干燥剂的浓度更高,且果不太理想,导致后来发生水合物冰堵;2000年干燥剂损耗量更小。京一石输气管道,管直径526mm,长300km,全流动气体蒸发法的原理是:流动的干燥气体线采用干空气干燥;2001年建成的涩一宁一兰输在管道内与残留在管内壁及低洼处的水接触后使气管道,其中9.5km试验段采用了干空气法进行水蒸发,达到干燥的目的。这种气体可以是干燥干燥;2002年建成的沧一淄输气管道,全线采用的空气、氮气或天然气,所以流动气体蒸发法又了干空气法进行干燥;2003年,西气东输管道工可以分为干空气干燥法、氮气干燥法和天然气干程的中国煤化工径1016mm,长燥法。1573CNMHG,最终露点为-20真空干燥法是利用真空泵抽吸密闭容器内的℃,干燥效果很好;2004年6月,西气东输管道石油工程建设2004年12月工程西段(轮南一靖边),长2363km,全线采用km;二是2002年建成的俄罗斯一土耳其的蓝色气干空气干燥,最终露点为-22℃,干燥效果更好。流工程( Blue Stream Project Pipeline);它是两条直2几种干燥方法的比较径610mm、深1000m的海底管道,每条长350天然气长输管道干燥方法多种多样,且每种km,全线采用了干空气干燥。干燥方法又有其优缺点,表1是各种干燥方法的在国内,干空气干燥法成功应用于京一石、比较。通过对几种方法的干燥成本、干燥时间、涩一宁一兰、沧一淄、西气东输等天然气输送管干燥效果、适应情况的比较,可以看出,干空气道。干燥法和真空干燥法具有较多的优点,且应用较32干燥设备多。因此,下面对这两种方法进行介绍。高中压一体机:排量4200~4500m3/h,最表1几种干燥方法的比较大压力l5MPa;大排量空压机:排量7600m3/h流动气体蒸发法最大压力15MPa,附带配套增压机,最大压力可干燥方法干燥剂法干空气氮气天然气1真空达8MPa;无热再生空气干燥器和微热再生空气干干燥法干燥法干燥法干燥法燥器:排量均为100-180m3/min,最低露点均干燥成本比较高|最低昂贵较低为-45℃;大排量真空泵组有效抽速12000m/h干燥时间较短最短较短极长较短极限真空度达2Pa干燥效果较好很好很好较差最好距离不受区城短距离小口径、国梅底管33千空气千燥工艺过程口径小的限制,受管小口径的压、温度较道、较大采用干空气干燥法时,实际施工工艺有两种,用范围海底管道径、管道长管道高管道|口径管道种是在通干空气吹扫的同时,间隔一定时间通应用较多泡沫清管器辅助干燥,另一种是只用干空气连续对较小低压吹扫。前一种工艺由于泡沫清管器的辅助作3干空气干燥法用,干燥速度较快,但由于泡沫清管器较易磨损,3.1干空气干燥法的优点般只适用于干燥距离较短的管段,一次可干燥干空气干燥是采用经过除油、过滤和脱水的的最长距离在150km左右;后一种工艺可干燥很干燥纯净压缩空气吹扫管道,使管道内壁附着的长的管道,到目前为止,采用此工艺干燥距离最水分蒸发,并将管道内的湿空气排出管外,达到长的管道是新疆轮南一上海的西气东输管道工程,干燥管道的目的。长达3800km,但要求空压机和制取干空气设备的干空气干燥法早在上世纪80年代初就被国外规模很大。典型的干空气干燥工艺曲线见图1。采用,世界各地的各种天然气长输管道都有采用BC该法进行干燥的实例,并且一直沿用至今。干空气法之所以被广泛采用,是因为它具有以下优点:0(1)空气来源广,不受地区限制。(2)空气可以任意排放,无毒、无味、不燃、不爆、无安全隐患。时间/d(3)既适用于陆地管道,也适用于海底管道图1干空气干燥工艺曲线(4)受管径、管道长度的影响相对最小。图1中最初A→B的下降是由于水分蒸发引起(5)干燥成本低。的降温所致,从C点开始,管道内的气液平衡被(6)易与管道建设和水压试验相衔接。打破,空气不再饱和,表明管道内大部分液态水(7)干燥效果好,露点可达到-25℃以下。已经蒸发,继续用干空气吹扫将降低管道内的露在海底管道方面,干空气干燥法应用最成功点。达到F点后,停止干空气吹扫,将管道密封。的两个例子:一是195年建成的挪威一德国的因管中国煤化工者必然进行热量Europipe管道,它是20世纪采用干空气干燥的距交换CNMHG果管道内的某些离最长的天然气管道,其管径1016mm,全长1300地方还仔在妝念水,浓念水会蒸发补充到管道内第30卷第6期倪洪源等:天然气长输管道干燥技术的空间,间隔一段时间后重新用干空气吹扫,在(5)干燥成本较低。较短的时间内就能将露点降下来(H点)。经过几(6)易与管道建设和水压试验相衔接。次间隔吹扫,最终能完全清除管道内的液态水在美国的南部、非洲中部、南美洲北部等地并将露点降至-20℃以下。区的陆上和海底管道釆用真空干燥法较多。在国从理论上讲,随着时间的推移,最终管道出内,真空干燥法成功应用于大庆油田、塔里木油口处的空气露点可达到-40℃以下(图中F点),田等陆上天然气输送管道。这是最理想的状态。但在实际施工中,除了对干42千燥设备燥要求较高的管道(如输送酸性天然气管道)外,JzJS1200-22真空泵,吸人压力为25Pa,抽干燥终点没有必要达到F点,一般达到E点(-20气量为72m3/min,电机功率555kW;SK-120水℃)就足够了。因为在一个标准大气压下,-20℃环式真空泵,吸人压力为-003-0.08MPa,抽气量露点的空气含水量仅为0.8835g/m3,相当于在管为108m3/min,极限真空压力为93Pa,电机功率道内壁上的残留水为13~2mg/m2185kW。34影响干空气干燥效果和时间的因素43真空干燥工艺过程(1)干空气的最初含水量。理论上使用的干真空干燥过程可分为三个阶段空气越干,干燥时间越短。但实际干燥施工一般第一阶段是初始抽气、降压阶段,用真空泵釆用露点为-40~-50℃的干空气,很少采用更低抽出大部分残留在管道中的水蒸气和空气,降低露点的干空气。因为露点低于-50℃的干空气缩短管内压力。期间管内压力迅速降至管内温度下的干燥时间的能力越来越小,而相应的制取费用越饱和蒸汽压。来越高。第二阶段是蒸发阶段,时间长。随着管内压2)环境温度。管道所处的环境温度越高,力达到饱和蒸汽压,残留在管道内壁上的水分开越有利于水分的蒸发,同时干空气的吸水能力越始大量蒸发。真空泵继续工作,管内压力不断降大,干燥效果越好。低,同时水分不断蒸发以弥补压力损失。若管道(3)管道内的残留水量。管道内的残留水量残留水分不多,管道与周围热交换畅通,那么管越少,分布越均匀,干燥时间越短。无内涂层的内温度基本不变,管内压力基本保持在饱和蒸汽管道,用清管器扫水后,可使管内残留水量减小压值。这一过程将持续到所有水分蒸发完为止至相当于管道内壁只有005~0.1mm厚度的水膜。产生的水蒸气被抽出,经压缩后排入空气中,以4)干空气的流量。干空气流量越大,干燥避免在真空泵或喷射器出口处结冰,影响干燥效时间越短,但5~8m/s的干空气流速在效果和经果。济上都比较好,再增加干空气的流速对干燥的效第三阶段是真空干燥阶段,在第二阶段管道果影响不大。中的水分全部蒸发,真空泵继续工作,压力再次(5)液态水的分布状态。在干燥初期,管道降低,直至真空泵所能达到的最低压力。由于管内的液态水聚集在管道的较低部位,如果间歇发道内几乎所有的空气已被抽出,而且管道内所有送泡沫清管器,就可以将水推成薄膜,增大与干的液态水都已蒸发,所以管道内的压力可看作是空气的接触面积,提高干燥效果。水的蒸汽压,由此可直接算出露点。如果达到预4真空干燥法定值,即可判定管道已干燥,真空干燥作业结束。4.1真空干燥法的优点444影响真空干燥效果和时间的因素真空法应用较多,该方法具有以下优点(1)真空泵。选用合适功率的真空泵可保持(1)空气可以任意排放,无毒、无味、不燃、较理想的抽真空速度,速度太慢,影响干燥速度;不爆、无安全隐患。速度中国煤化工°(2)对地层温度较高的管道有特殊的效果。的地层温度越高(3)既适用于陆地管道,也适用于海底管道越有小人,同时真空的吸水能(4)受管径、管道长度的影响相对较小。力越大,干燥效果越好。石油工程建设2004年12月<)()()()())《)()冲x)))《)))《)《))())()《)只《))()《)x())《)())(对)★输油管道泄漏检测系统研究项目来源:四川省重点学科建设项目,编号:SzD⊥6;西南石油学院研究生创新基金项目,编号:CXU314刻思1,彭善碧1,李长1,陈柚君2,梁党囝3(1,西南石油学院,四都610500;2.中石化广东石油公司,广东广州5100003新疆油田油气储运公司,新疆克拉玛依834000摘要:输油管道泄漏严重影响油气田的正常生产,不仅給企业造成巨大的经济损失,而且污染环境。针对克拉玛依一独山子输油管道的具体情况,研究设计了一套输油管道泄漏检测系统,包括硬件部分和软件部分。提出了泄漏检测系统的技术原理和实现方法,基于 Visual basic6.0编程环境,采用负压波检测技术编制了一套泄漏检测软件,并用动态数据交换(DDE)技术实现了与 SCADA系统的集成。文章还介绍了泄漏检测系统的硬件构成和软件的功能。关键词:输油管道;泄漏检测;系统;硬件;软件中图分类号:TE973.6文献标识码:A文章编号:1001-2206(2004)06-0016-030引言测元件法等。现代泄漏检测及定位技术始于20世管道输送已成为我国五大运输方式之一,而纪80年代初,它基于管道 SCADA系统,运用现泄漏则是管道运行的主要故障,特别是近年来由代分析方法和控制理论,通过对所采集的管道运于打孔盗油盗气造成的泄漏事故时有发生,严重行数据进行处理并结合管道内流体的流动状态而影响了油气田的正常生产,造成了巨大的经济损实现泄漏的检测及定位,主要有以下三类失,污染了周围环境。(1)基于物质平衡的检测方法。新疆油田所属的克拉玛依一独山子输油管道(2)基于模型的检测方法。在2003年的7、8月份就发生了10余起打孔盗油(3)基于信号处理的检测方法。事件,严重影响了管道系统的安全运行。因此,克拉玛依一独山子输油管道是老管道,虽然结合油田实际情况,我们开展了管道泄漏检测系进行了自动化改造,但自动化水平依然有限,考统的研究。虑到没有安装高精度的流量变送器,最终决定采泄漏检测方法用基于信号处理的方法—负压波泄漏检测方法,管道工业发展的早期,石油天然气管道的泄其原理如图1所示。当管道因机械、人为破坏漏检测主要采用人工分段巡视的办法,之后又发管材腐蚀老化等因素发生泄漏时,管内外压差使明了基于硬件的检漏方法,如检漏电缆法、油检流体迅速流失,泄漏部位的物质损失使临近部位必必必必必必必⑩必①必必必必分必必必价必必必分①必必必必必必必必必(3)管道内的残留水量。管道内的残留水量越少,干燥速度越快,所以最好用清管器、泡沫2寿德清储运油料学[M]东营:石油大学出版社,194球将管内存水尽量清除[3]张育芳天然气集输工程[M]南充:西南石油学院出版社1995(4)液态水的分布状态。在干燥初期,管道内的液态水聚集在管道的较低部位,通过间歇发作者简介:倪洪源(1971-),男,辽宁大连人,1994年毕送泡沫清管器,可以将水推成薄膜,增大与真空业于西的接触面积,提高干燥效果。YH中国煤化工工程的工及技术管理工参考文献收稿日CNMHGS-30[1]高祁长输管道施工作业技术M]西安陕西科学技术出版社