CN105107801A - 一种天然气输送管道扫水、干燥和惰化一体化工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种天然气输送管道扫水、干燥和惰化一体化工艺。一种天然气输送管道扫水、干燥和惰化一体化工艺，包括如下步骤：通过管道首端发球筒向天然气输送管道内装入清管器列车，清管器列车由清管器一、淡水段塞、清管器二、水基凝胶段塞、清管器三、化学干燥剂段塞、清管器四、干燥气体段塞和清管器五组成；通过进气管路向天然气输送管道注入压缩干燥氮气推动清管器列车在天然气输送管道内向前行走，试压水从管道末端收球筒和排水管路排出；清管器列车到达管道末端后，清管器从管道末端收球筒依次取出，淡水、水基凝胶、化学干燥剂、干燥气体从排水管路排出。本发明一次通球后即可达到引入天然气投产的条件。

Description

一种天然气输送管道扫水、干燥和惰化一体化工艺
技术领域
本发明涉及一种天然气输送管道施工工艺，具体涉及到一种天然气输送管道扫水、干燥和惰化一体化工艺。
背景技术
天然气输送管道进行水压试验后，需要进行扫水、干燥和充氮惰化等各项工序。天然气主要成分是甲烷（CH4），高压低温状态下，甲烷很容易和水结合形成天然气水合物（CH4·H2O），俗称可燃冰，堵塞管道、流量计、阀门等，影响管道正常输送；管道内残留水分容易和天然气中二氧化硫结合，形成酸性硫化氢溶液腐蚀管壁；另外，管道内残留的游离态水积聚在低洼处，能减小管道过流截面积，增大输送压力，减少输送流量。对天然气管道进行干燥目的是将管道内残留水分带出管道，防止管道引入天然气投产过程和管道运行过程中以上所述危害的发生。
目前，天然气输送管道进行水压试验后，扫水、干燥工序分开进行。对于长距离、大口径、深水海底天然气输送管道，分开进行扫水、干燥，管道需要多次通球，施工时间长，浪费大量设备燃油等资源，另外，伴随着通球次数增加，清管器磨损窜漏、卡球风险也大大增加。海底管道一旦出现卡球而不得不断管取球情况时，成本将非常高昂。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题提供一种科学经济、高效率高质量的可以使天然气输送管道扫水、干燥和惰化一体化的工艺。
本发明的技术方案是：
一种天然气输送管道扫水、干燥和惰化一体化工艺，使用于各种天然气输送管道扫水、干燥和惰化工作，包括如下步骤：
a、通过管道首端发球筒向天然气输送管道内装入清管器列车，清管器列车包括多枚清管器，还包括有淡水段塞、水基凝胶段塞、化学干燥剂段塞、干燥气体段塞，所述淡水段塞、水基凝胶段塞、化学干燥剂段塞、干燥气体段塞分别与清管器依次交替设置，装入天然气输送管道的顺序为：清管器一、淡水段塞、清管器二、水基凝胶段塞、清管器三、化学干燥剂段塞、清管器四、干燥气体段塞和清管器五；
b、通过进气管路向天然气输送管道注入压缩干燥氮气推动清管器列车在天然气输送管道内向前行走，试压水从管道末端收球筒和排水管路排出；
c、清管器列车到达管道末端后，清管器从管道末端收球筒依次取出，淡水、水基凝胶、化学干燥剂、干燥气体从排水管路排出。
具体的，所述进气管路上的安装有气体流量计，气体流量计计量进入海底天然气输送管道的压缩干燥气体的压力和温度、瞬时标况流量和瞬时质量流量、累积标况流量和累积质量流量参数。
具体的，所述排水管路上安装液体流量计和调节阀，液体流量计计量排出水累积体积和瞬时流量，调节阀调节排水速度。
具体的，所述清管器为双向直板式。
具体的，干燥气体段塞使用的气体为氮气。
具体的，所述化学干燥剂段塞使用的干燥剂为三甘醇。
具体的，所述清管器列车中的相同介质段塞的数量可以根据实际需要调整。
本发明提供的天然气输送管道扫水、干燥和惰化一体化的工艺中使用了清管器列车完成的扫水、干燥和惰化工作，而所提供的天然气管道扫水干燥清管器列车包含的各段塞分别具有不同功能，实现一次通球达到多项目的，其中淡水段塞作用在于冲洗残留管壁上试压用海水中的盐分；水基凝胶段塞起到增加清管密封作用，增强扫水效果，增加润滑，减少管壁对清管器球板的磨损，提高清管器密封性和行走距离；三甘醇段塞将替换残留在管道内壁上的水膜，吸收残留在管内水分，使管道内壁上残留液膜变为水分含量低于15%的高纯度三甘醇膜，在管内形成天然气水合物；干燥氮气段塞进一步带出残留在管壁上的液体，增强干燥效果。本发明提供的清管器列车适合于长距离、大口径、深水海底天然气输送管道的扫水、干燥。
本发明工艺中进气管路安装气体流量计计量进入海底天然气输送管道的压缩干燥氮气累积体积、瞬时气体体积流量、温度和压力，排水管路安装液体流量计和调节阀，液体流量计计量排出水累积体积和瞬时流量，调节阀调节排水速度。为扫水、干燥、惰化工作监测控制提供数据。本工艺使用化学干燥法和干燥气体干燥法结合的方法，通过在管道内壁形成高纯度（≥85%质量百分比浓度）化学干燥剂膜和管道内充满低露点（≤-20℃）气体的双重干燥效果确保管道干燥质量满足要求，克服了单一干燥方法存在的不足；本发明提供的工艺利用压缩干燥氮气推动清管器列车行走，在进行扫水、干燥的同时完成惰化，一次通球后即可达到引入天然气投产的条件。
附图说明
图1是具体实施方式的工艺流程图；
图2是清管器列车的结构示意图。
1管道首端发球筒2天然气输送管道3清管器一4淡水段塞
5清管器二6水基凝胶段塞7清管器三8化学干燥剂段塞9清管器四10干燥气体段塞11清管器五12清管器列车13进气管路
14管道末端收球筒15气体流量计16排水管路17液体流量计。
具体实施方式
本具体实施方式中，将本发明提供的天然气输送管道扫水、干燥和惰化一体化工艺，使用于海底天然气输送管道扫水、干燥和惰化工作，其工艺流程图如图1所示，其实施过程中包括如下步骤：
a、通过管道首端发球筒1向海底天然气输送管道2内装入清管器列车12，清管器列车12包括多枚清管器，还包括有淡水段塞4、水基凝胶段塞6、化学干燥剂段塞8、干燥气体段塞10，所述淡水段塞4、水基凝胶段塞6、化学干燥剂段塞8、干燥气体段塞10分别与清管器依次交替设置，装入海底天然气输送管道2的顺序为：清管器一3、淡水段塞4、清管器二5、水基凝胶段塞6、清管器三7、化学干燥剂段塞8、清管器四9、干燥气体段塞10和清管器五11；
b、通过进气管路13向海底天然气输送管道2注入压缩干燥氮气推动清管器列车12在天然气输送管道2内向前行走，试压水从管道末端收球筒14和排水管路15排出，所述进气管路13上安装有气体流量计15，气体流量计15计量进入海底天然气输送管道2的压缩干燥气体的压力和温度、瞬时标况流量和瞬时质量流量、累积标况流量和累积质量流量参数；
c、清管器列车12到达管道末端后，清管器从管道末端收球筒14依次取出，淡水、水基凝胶、化学干燥剂、干燥气体从排水管路16排出,所述排水管路16上安装液体流量计17和调节阀，液体流量计17计量排出水累积体积和瞬时流量，调节阀调节排水速度。
在本具体实施方式中所述清管器为双向直板式，所述干燥气体段塞10使用的气体为氮气，所述化学干燥剂段塞8使用的干燥剂为三甘醇。
在实际操作过程过程中所述清管器列车12中的相同介质段塞的数量可以根据实际需要调整。
使用本工艺进行扫水、干燥和惰化工作时，首先在海底天然气管道首端布置制气系统，通过进气管路13将制气系统与管道首端发球筒1连接起来，在进气管路13上安装气体流量计15；布置水基凝胶制备系统和进液系统，通过进液管路将水基凝胶制备系统和进液系统与管道首端发球筒1连接起来。在管道末端收球筒14上安装排水管路16，在排水管路16上安装液体流量计17。
如图2所示，在管道首端发球筒1内依次装入第一枚清管器一3，向管道内注入一定量的淡水形成淡水段塞4，装入第二枚清管器二5，启动水基凝胶配制系统，通过进液管路向管道内注入水基凝胶形成水基凝胶段塞6，装入第三枚清管器三7，向海底天然气管道内注入一定量三甘醇形成三甘醇段塞8，装入第四枚清管器四9，启动制气系统，通过进气管路13向管道内注入一定量干燥氮气形成干燥氮气段塞10，装入第五枚清管器五11.通过以上操作在天然气管道首端形成清管器列车12。
组装好清管器列车12后，启动制气系统，通过进气管路13向管道内持续注入压缩干燥氮气推动清管器列车12向管道末端方向行走，同时海底天然气输送管道2内试压水从安装在管道末端收球筒14上的排水管路16排出。进气管路上13安装气体流量计15计量进入海底天然气输送管道2的压缩干燥氮气累积体积、瞬时气体体积流量、温度和压力，排水管路16上安装液体流量计17和调节阀，液体流量计17计量排出水累积体积和瞬时流量，调节阀调节排水速度。根据排水端液体流量计17显示的累积排出水量可以计算清管器列车12的行走距离和所处位置，根据排水端液体流量计17显示的瞬时排水速度可以计算清管器列车12的行走速度。另外，根据管道首端压缩干燥氮气累积进气量，管内气体压力，温度也可以估算清管器列车12的行走距离，根据两个不同时间点清管器列车12行走距离之差与时间之差的比值可以估算这两个时间点期间清管器列车12的平均行走速度。由于气体可压缩性大，收温度变化影响大，以管道末端排出水数据计算出的结果为准，以管道首端进气记录数据计算出的结果为辅。通过调节排水管路16上的调节阀开度调节排水速度和压缩干燥氮气注气速度控制清管器列车12行走速度。
清管器列车12第一枚清管器一3进入管道末端收球筒14后，停止管道首端进气，依次取出清管器、排出各段塞内残余介质，最后一枚清管器五取出后管道扫水、干燥、惰化作业结束。
扫水干燥完成后海底管道内充满干燥气体氮气，将海底输气管道水压试验后扫水、干燥工序合在一起一次完成，大大节约了施工时间和成本。

Claims (7)

1.一种天然气输送管道扫水、干燥和惰化一体化工艺，使用于各种天然气输送管道扫水、干燥和惰化工作，其特征在于，包括如下步骤：
a、通过管道首端发球筒（1）向天然气输送管道（2）内装入清管器列车（12），清管器列车（12）包括多枚清管器，还包括有淡水段塞（4）、水基凝胶段塞（6）、化学干燥剂段塞（8）、干燥气体段塞（10），所述淡水段塞（4）、水基凝胶段塞（6）、化学干燥剂段塞（8）、干燥气体段塞（10）分别与清管器依次交替设置，装入天然气输送管道（2）的顺序为：清管器一（3）、淡水段塞（4）、清管器二（5）、水基凝胶段塞（6）、清管器三（7）、化学干燥剂段塞（8）、清管器四（9）、干燥气体段塞（10）和清管器五（11）；
b、通过进气管路（13）向天然气输送管道（2）注入压缩干燥氮气推动清管器列车（12）在天然气输送管道（2）内向前行走，试压水从管道末端收球筒（14）和排水管路（16）排出；
c、清管器列车（12）到达管道末端后，清管器从管道末端收球筒（14）依次取出，淡水、水基凝胶、化学干燥剂、干燥气体从排水管路（16）排出。
2.根据权利要求1所述天然气输送管道扫水、干燥和惰化一体化工艺，其特征在于，所述进气管路（13）上安装有气体流量计（15），气体流量计（15）计量进入海底天然气输送管道（2）的压缩干燥气体的压力和温度、瞬时标况流量和瞬时质量流量、累积标况流量和累积质量流量参数。
3.根据权利要求1所述天然气输送管道扫水、干燥和惰化一体化工艺，其特征在于，所述排水管路（16）上安装液体流量计（17）和调节阀，液体流量计（17）计量排出水累积体积和瞬时流量，调节阀调节排水速度。
4.根据权利要求1所述天然气输送管道扫水、干燥和惰化一体化工艺，其特征在于，所述清管器为双向直板式。
5.根据权利要求1所述天然气输送管道扫水、干燥和惰化一体化工艺，其特征在于，干燥气体段塞（10）使用的气体为氮气。
6.根据权利要求1所述天然气输送管道扫水、干燥和惰化一体化工艺，其特征在于，所述化学干燥剂段塞（8）使用的干燥剂为三甘醇。
7.根据权利要求1所述天然气输送管道扫水、干燥和惰化一体化工艺，其特征在于，所述清管器列车（12）中的相同介质段塞的数量可以根据实际需要调整。
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