摘  要：隨著天然氣在各大城市的普及，帶給人們方便的同時(shí)，隨著天氣的變化，天然氣輸送過(guò)程中時(shí)常會(huì)遇到冰堵問(wèn)題的發(fā)生，影響正常的天然氣輸送。因此，本文就天然氣輸送過(guò)程中遇到的冰堵現(xiàn)象，分析其產(chǎn)生原因，并進(jìn)行深入探討，提出相應(yīng)預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：天然氣 冰堵 防治

隨著氣溫的下降，尤其是冬季，天然氣輸送站的流量調(diào)節(jié)閥、調(diào)壓閥等部分設(shè)備易因節(jié)流原因產(chǎn)生冰堵現(xiàn)象，嚴(yán)重影響著輸氣站的安全平穩(wěn)供氣。對(duì)于部分輸氣站，平時(shí)供氣都相對(duì)比較穩(wěn)定，而進(jìn)入冬季生產(chǎn)運(yùn)行后，流量調(diào)節(jié)閥、調(diào)壓閥等輸氣設(shè)備由于外界環(huán)境溫度降低、管線運(yùn)行壓力波動(dòng)以及剛投產(chǎn)含有水、雜質(zhì)較多等原因造成了設(shè)備冰堵現(xiàn)象，影響正常的平穩(wěn)供氣。

1 冰堵成因分析

冰堵是天然氣輸送過(guò)程中堵塞管道、設(shè)備和儀表的一種現(xiàn)象，主要有兩方面原因一是是由于水氣和天然氣的某些組分在一定的壓力和溫度下生成了一種白色結(jié)晶物質(zhì)，外狀類似冰和微密的雪的水合物。這種水合物密度一般為0.88～0.90g/cm³，由碳?xì)浠衔锖蛶追肿铀M成。研究表明，水合物是一種籠形晶體包絡(luò)物，水分子借氫鍵組合形成籠形結(jié)晶，天然氣中的甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、硫化氫氣體分子被包圍在晶格中。二是由于管道進(jìn)水導(dǎo)致的冰堵問(wèn)題。

其中形成水合物的條件主要是高壓、低溫、存在一個(gè)水合物的形成體以及要有適當(dāng)?shù)乃?，但并不一定是游離水。而象節(jié)流閥門等高流速區(qū)會(huì)加速水合物形成。

冬季，天然氣站場(chǎng)工藝管線和設(shè)備（如節(jié)流閥）等設(shè)備通常會(huì)因?yàn)闅怏w遇到壓力突變引起溫度急劇降低極易形成冰堵，這主要是由于冬季天然氣輸氣站場(chǎng)節(jié)流造成的，即節(jié)流效應(yīng)。從高壓到低壓，氣體通過(guò)閥門或多孔塞作不可逆絕熱膨脹時(shí)溫度發(fā)生變化的現(xiàn)象就是節(jié)流膨脹。其中，正效應(yīng)是指，許多氣體，在常溫下，膨脹后溫度降低的一種現(xiàn)象。理想氣體，溫度不會(huì)隨絕熱節(jié)流過(guò)程而發(fā)生改變。而現(xiàn)實(shí)當(dāng)中，實(shí)際氣體，溫度會(huì)隨著絕熱節(jié)流過(guò)程而升高、降低或不變。這種由于壓力突降引起溫度降低產(chǎn)生冰凍的現(xiàn)象的節(jié)流效應(yīng)，就屬于正的焦耳-湯姆遜效應(yīng)。節(jié)流前后的壓差以及節(jié)流前的溫度對(duì)于節(jié)流過(guò)程中溫降的大小起著關(guān)鍵作用。輸氣過(guò)程中，外界環(huán)境直接影響管線天然氣溫度，而管線輸送介質(zhì)壓力，由于調(diào)壓閥閥后壓力恒定故影響節(jié)流前后的壓差大小。因此，冬季管線輸送溫度降低時(shí)，高輸送壓力下容易產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)，并產(chǎn)生嚴(yán)重的冰堵現(xiàn)象。

2 天然氣冰堵的危害

在天然氣管道輸送過(guò)程中，天然氣冰堵現(xiàn)象的發(fā)生是威脅輸氣管道安全運(yùn)行的一個(gè)重要因素。當(dāng)天然氣通過(guò)節(jié)流閥、調(diào)壓器、排污閥等阻力件時(shí)，天然氣壓力升高，氣體溫度下降。溫度的降低會(huì)使管路、閥門、過(guò)濾器及儀表結(jié)霜或結(jié)冰降低管道的輸送效率，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)氯艿?，以?dǎo)致管道上游壓力升高，引起不安全的事故發(fā)生，造成設(shè)備及人員的傷害，從而影響正常供氣。天然氣水合物一旦形成后，它與金屬結(jié)合牢固，會(huì)減少管道的流通面積，產(chǎn)生節(jié)流，加速水合物的進(jìn)一步形成，進(jìn)而造成管道、閥門和一些設(shè)備的堵塞，嚴(yán)重影響管道的安全運(yùn)行。因此，研究和討論天然氣輸送過(guò)程中冰堵現(xiàn)象的防治和處理，對(duì)保障天然氣管道的安全運(yùn)行具有十分重要的實(shí)際意義。

3 冰堵防治措施研究

對(duì)于因管道進(jìn)水或因注水施壓而產(chǎn)生的管內(nèi)積水導(dǎo)致的冰堵問(wèn)題，可采用管道干燥的施工方法，主要有干燥劑干燥法、真空干燥法、干空氣干燥法。其中干燥劑干燥法一般用甲醇、乙二醇或三甘醇作為干燥劑，干燥劑和水可以任意比例互溶，所形成的溶液中水的蒸汽壓大大降低，從而達(dá)到干燥的目的。殘留在管道中的干燥劑同時(shí)又是水合物抑制劑，能抑制水合物的形成。真空干燥法主是在控制條件下應(yīng)用真空泵通過(guò)減小管內(nèi)壓力而除去管內(nèi)自由水的方法。目前在我國(guó)廣泛使用的是干空氣干燥法，干空氣干燥法有兩種施工方法：第一就是直接應(yīng)用干燥空氣對(duì)管道進(jìn)行吹掃，第二就是用通球法對(duì)管道進(jìn)行于燥。從干燥效率和效果上講，前者不如后者；從應(yīng)用范圍上講。后者適用于通徑管線，而前者適用于所有管線，包括變徑管線。另外，還要提高施工隊(duì)伍的整體素質(zhì)，加強(qiáng)施工人員和監(jiān)理人員的責(zé)任心，爭(zhēng)取做到防范于未然，從根源上杜絕此類問(wèn)題的發(fā)生。一旦發(fā)現(xiàn)管道中已經(jīng)進(jìn)水，應(yīng)盡早采取措施進(jìn)行處理。先確定進(jìn)水管段位置，切斷氣源，在管道埋深較深處進(jìn)行開挖，并進(jìn)行打壓吹掃，放散時(shí)宜采用通徑放散，盡量避免異徑放散。此外，還可以對(duì)天然氣進(jìn)行脫水處理，當(dāng)天然氣的含水量低于一定范圍時(shí)，在相同條件下，冰堵現(xiàn)象會(huì)被有效遏制；對(duì)氣體進(jìn)行加熱，可使用電伴熱或是流體伴熱線；通過(guò)減壓，來(lái)融化已形成水合物；最后是加入化學(xué)制劑來(lái)抑制水合物的形成。

而針對(duì)因水合物產(chǎn)生的冰堵現(xiàn)象，冬季，天然氣輸氣站場(chǎng)通常采取一下方法；一是在易冰堵設(shè)備位置安裝渦漩加熱器或纏繞電伴熱帶，來(lái)提高天然氣的輸送溫度；二是對(duì)過(guò)濾器、聚結(jié)器、匯管、分離器等設(shè)備的排污頻次進(jìn)行加密，及時(shí)排出工藝管網(wǎng)中天然氣所含帶的液態(tài)水，降低水露點(diǎn)；三是降低水化物的形成溫度，采取在天然氣管線中注入化學(xué)抑制劑的方法；四是可采取降低長(zhǎng)輸管線運(yùn)行壓力或通過(guò)調(diào)壓系統(tǒng)前進(jìn)口球閥節(jié)流降低調(diào)壓系統(tǒng)進(jìn)出口差壓。因此，在冬季運(yùn)行前，針對(duì)冰堵需要進(jìn)行檢查電伴熱系統(tǒng)、棉毯包裹排污管線、球閥排污等一些必要冬防保溫工作降低調(diào)壓系統(tǒng)前運(yùn)行壓力。

天然氣運(yùn)行過(guò)程中一旦發(fā)生冰堵現(xiàn)象，我們要根據(jù)不同情況采取相應(yīng)解決辦法進(jìn)行除堵。一是針對(duì)采用電伴熱或澆注熱水解決流量調(diào)節(jié)閥冰堵效果不明顯的方法，為了降低節(jié)流效應(yīng)，我們可以暫時(shí)采取調(diào)壓閥上游球閥節(jié)流的措施；二是使用直接澆開水的方法，來(lái)解決水化物不多、直徑較小的調(diào)壓閥指揮器出現(xiàn)的冰堵現(xiàn)象。三是采取緩慢打開閥套式排污閥的方式?jīng)_開冰堵部位。四是為防止管線冰堵，如果條件允許，可采取棉毯加纏電伴熱帶的方式，并可停用分離器，待冰堵消去后恢復(fù)。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

盡管經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐和摸索，天然氣冰堵防治技術(shù)取得了重大進(jìn)步，水合物堵塞情況得到遏制和好轉(zhuǎn)，但由于目前天然氣冰堵防治技術(shù)的針對(duì)性研究還不夠，技術(shù)適用條件以及對(duì)下游天然氣處理的影響還有待進(jìn)一步考察。

參考文獻(xiàn)：

[1]田貫三，馬一太，楊昭. 天然氣節(jié)流過(guò)程水化物的生成與消除[J] . 煤氣與熱力，2003，（10）：583-587

(本文作者：羅瀟 中國(guó)石油西部管道塔里木輸油氣分公司 新疆 塔里木 841000)