浅析天然气长输管道清管作业工艺

邱青原（陕西省天然气股份有限公司 陕西710065）

一、清管目的

输气管道的输送效率和使用寿命很大程度上取决于管道内壁和内部的清洁状况。 在施工过程中大气环境也会使无涂层的管道生锈，并难免有一些焊渣、泥土、石 块等有害物品遗落在管道内。 管线水试压后，单纯利用管线高差开口排水很难排尽。

为解决以上问题， 进行管道内部和内壁的清扫是十分必要的，因此清管工艺一直是管道施工和生产管理的重要工艺措施。清管的目的概括起来有以下四方面

（1）清除管内积液和杂物（粉尘），减少摩阻损失，提高管道的输送效率

（2）避免低洼处积水

（3）扫除管壁的沉积物、腐蚀产物，使其不存在附加的腐蚀电极，减少垢下腐蚀

（4）进行管道内检测等许多新的用途

二、常用清管设备

1、皮碗清管器简介

皮碗清管器有一个刚性骨架和前后两节或多节皮碗构成。它在管内运行时，保持固定的方向，所以能够携带各种检测仪器和装置。 清管器的皮碗形状是决定清管器性能的一个重要因素，皮碗的形状必须与各类清管器的用途相适应。 皮碗清管器由橡胶皮碗、压板法兰、导向器及发讯器护罩组成。 它是利用皮碗边裙对管道1%～4%左右过盈量与管壁紧贴而达到密封，清管器由其前、后天然气的压 差推动前进。

皮碗清管器安装发射机式跟踪仪。 清管器跟踪设备主要有磁棒式跟踪仪与发射机跟踪仪两种。 使用磁棒式跟踪仪时，如果跟踪仪掉在管道内，磁棒式跟踪仪可能粘贴在管壁上，不太容易清除， 影响下次清管作业或管道内检测。 使用发射机式跟踪仪时，如果跟踪仪掉在管道内，较容易清除，不影响下次作业与内检测。 同时使用2 种跟踪仪时，如果跟踪仪都掉在管道内，不容易清除，会影响下次清管作业或管道内检测。 为确保清管作业安全性， 发射式跟踪仪器在安装前应与清管通过指示器进行敏感性测试。

2、收、发球装置

清管器收、发装置，包括收、发球筒，工艺管线，阀门以及装卸工具和通过指示器等辅助设备。 靖西一线延安分输站收、发球装置见图

收发球筒及其快速开关盲板是收发装置的主要构成部分。筒径应比公称管径大l~2 级。

发送筒的长度应能满足发送最长清管装置的需要， 一般不应小于筒径的3～4 倍。接收筒应当更长一些，其长度一般不小于筒径4~6 倍。 因为输气管道用清管列车方式， 即一次清管中，连续发人管道两个或更多的清管器， 管道内检测器的尺寸也比普通的清 管器长得多，接收筒应能容纳它们，还需要容纳不进入排污管的大块清出物。

收发筒的开口端是一个牙嵌式或挡圈式快速开关盲板，快速开关盲板上应有防自松 安全装置。

发送装置的主管三通之后和接收筒大小头前的直管上，应设通过指示器，以确定清管器是否已经发人管道和进入接收筒。收发筒上必须安装压力表，面向盲板开关操作者的位置。

三、清管流程及工艺计算

1、清管器的运行距离

密封良好，没有泄流孔的清管器的运行距离为

预测清管器到达各观测监停点的时间

2、清管器的运行速度

若输气流量可计算

清管球的运行速度一般宜控制在3.5～5m/s 。

在实际清管作业时， 为了更好地测算和控制清管器地运行速度，除了应用公式进行计算外，还可以采用在一定距离处（比如截断阀室）监听清管器通过的时间来计算其运行速度，然后再根据要求进行气量和压差地调整。

检测器运行球速和气量

检测器运行期间的要求流量和最佳流量分别按下式计算：

3、清管器前后压差

正常输气条件下通球，必须正确估计最大推球压差，在不影响天然气输送的前提下，可调整输气压力和平衡气量。

影响最大推球压差的因素很多，如：在清管器爬坡时推举水柱的力；球与管壁的摩擦阻力；气流、水流与管壁的摩擦力；由于爬坡或脏物卡球；球停止运行时再次启动克服的惯性力等。 在这些因素中， 起主要作用的就是球前水柱的静压力及污水与管壁的摩擦阻力。 在输气量大时还应计入正常输气压力损失。 因此，通球前应根据地形高差、污水情况和目前输气压力差，以及过去的清管实践资料进行综合分析， 估计通球所需要的最大推球压差。

清管最大推球压差的估算公式：

4、清管时放空气量

当高速大气量排放天然气时，管端压力大于84Kpa，则天然气经过放喷管线开口呈临界流动状态， 此时可根据下式计算放空气量：

四、清管器卡阻及处理

1、推力不足

球受阻位置在坡下，球前静液柱压头接近推球压差。

处理方法：

（1）增大球后进气量，提高球后压力。

（2）降低球前压力引球。 (提高下游用户用气量)

2、球破裂

因球的制作质量差，清管段焊口内侧太粗糙，或因输气管线球阀未全开，球被刮破或削去一部分。

处理方法：检查和判断破裂的原因，排除故障后发放第二个球推破球一道运行。

3、卡球

清管球在行进中遇到较大物体或因管道变形而卡在管内，卡球的现象是球后压力持续上升，球前压力下降。

处理方法：首先采用增大进气量，提高压力，以增大压差，使之运行；降低清管球下游的压力，以建立一定压差，使之继续运行；排放清管球上游天然气，反推清管球解卡；以上方法均不能解卡，采取断管取清管球解卡。

五、清管作业的安全措施

（1） 操作人员在操作设备时， 要严格按照操作规程进行操作。

（2）排污时排污池周围100 米内（顺风向150 米）要消除火源，并设立警戒线，人员与设备远离排污池。

（3）收发球及排污时要做好一切消防准备，严防事故发生。

（4）清管作业时，非工作人员不得进入作业现场。

（5）各小组人员要各司其职，忠于职守。

（6）作业人员禁止穿化纤服装和带铁钉鞋，以防止静电和鞋底火花造成事故。

（7）安全人员有权制止任何人员违章操作。