“二次收球”方法在管道内检测中的应用

在管道内检测中,为了减少收球时对收球设备和附属设施的损伤,提高管道内检测过程的安全性、可靠性和实用性,提出采用"二次收球"方法,即:在收清管器或内检测器场站,开启引球阀和收球阀,待收清管器或内检测器过收球筒三通后,缓慢关闭进站阀并调节其开度,使清管器或内检测器缓缓进入收球筒。以西气东输某压气站为例,从收球流程、前期准备工作等方面,将"二次收球"与传统"一次收球"作业进行对比,结果表明:"二次收球"方法能调节内检测器或清管器进入收球筒的速度,不但减少了对收球设备及附属设施的损害,而且明显改善了接收内检测器或清管器的安全性。     

长输天然气管道在线清管作业运行速度控制

在长输天然气管道在线清管作业过程中,存在介质流速较高,清管器磨损量大及跟踪监控困难等问题,如果球速控制不当,将导致清管器卡堵或造成收球端设备损坏。结合山东省天然气管道有限责任公司济淄线输气管道在线清管作业实际情况,根据速度模型计算分析,适时掌控清管器的运行状况,及时调整工艺设备参数,有效控制了清管器的运行速度。采用“二次收球”的作业方法,运用牛顿第二定律及能量守恒定律两种方法的计算结果,调节清管器进入收球筒的运行速度,达到安全完成收球作业的目的。建议进一步加强对瞬时气量变化规律的研究,以更加精确地控制清管器的运行速度。（表2,图5,参8）     

济淄天然气管道清管收球速度的控制

为合理控制济淄天然气管道清管过程中的收球速度，基于清管器运行速度的准确计算，分别采用二次收球和调整收球流量的方法控制收球速度，规避清管器撞击盲板的风险。根据SY／T5922—2003《天然气管道运行规范》，将清管器运行速度视为与天然气流速相同，推导出了运行速度测算公式，利用该公式测算出的理论值与实际值的最大相对误差不超过6％。通过对济淄管道16次清管作业的收球数据进行总结分析，结果表明：清管器质量越大，收球流量越大，接收到清管器的位置距离收球筒盲板越近，清管器撞击盲板的风险越大。研究成果和实践经验可为清管器速度控制提供依据。（图3，表2，参6）。     

川气东送管道干线清管实践

目前天然气长输管道清管作业尚未形成统一的标准、规范,在清管器选型、清管器参数确定、速度控制等方面均无明确规定。对川气东送管道清管作业工况进行分析,从设备选型、参数确定、收球流程调整、清管器的监听、速度预测等方面入手,开展了大口径管道清管研究实践。可采用聚氨酯泡沫清管器和皮碗清管器相结合的清管方式,其中皮碗清管的过盈量为主要管道壁厚段的3%,聚氨酯泡沫清管器为5%。通过调整收球流程,控制收球速度,选择在阀室以及进出站对清管器进行监听。作业前通过SPS模拟清管器运行速度,与实际相差约为5%,除发球和收球阶段外,皮碗清管器和泡沫清管器运行速度相差不大。通过掌握管道内部特点,清除管道内杂质,提高管道运行效率,检验管道通过能力,为后续的内检测工作奠定基础。总结了相关经验并提出了改进建议,可为以后大口径管道清管提供借鉴。     

天然气管道清管器跟踪定位模拟与实践

在天然气管道清管过程中,需要应用可靠的技术手段对清管器跟踪定位,以便确定清管器到达管道沿线各点的时间,并根据清管器所在位置确定开始执行收球流程切换的时间.基于热力学关系和状态方程,将连续性方程、运动方程、能量方程的各系数表示为压力、温度的函数,并采用一阶有限差分格式进行离散,求解方程组得到管道沿线的压力、温度分布,从而实现天然气管道清管器的准确定位.通过华中地区某天然气管道支线的清管定位实践,证明该方法有助于提高天然气管道仿真计算的精度,能够满足工程实际需求.     

大落差天然气管道安全清管工艺条件

大落差地区的天然气管道清管时,受地形起伏和管道积液量的影响,清管器的运行速度容易发生剧烈波动;清管器与管道在弯头处碰撞,形成冲击载荷,威胁管道运行安全。以中缅天然气管道龙陵输气站至保山输气站大落差管段为例,基于管道仿真技术,分析清管器最大运行速度与管道压力、输量、积液量之间的关系,指出积液量是影响清管器最大运行速度的主导因素;确定管道应力不超过管材许用应力条件下的清管器最大允许运行速度,以及与之相对应的最大允许积液量;将积液量与管道输量、两端压差关联,提出由管道输量和压差所表征的管道安全清管工艺条件,为判断大落差天然气管道安全清管条件提供了可靠、实用的方法。     

低输量管道清管器运行速度控制方法及建议

输气管道在投产初期或运营期因用户需求量波动，普遍存在输气量低于设计输气量的情况，导致清管器运行速度无法达到规定范围，从而影响清管效果，甚至发生清管器卡堵等安全事故。以泰青威管道为例，分析多轮次清管内检测作业中管道运行工况与清管参数特性，提出适用于低输量工况的清管器运行速度控制方法及建议。通过三段式压力梯度调节、平均压力与输气量协同调节、充分利用枢纽站调节，优化清管器跟踪监听策略与技巧，可有效调节清管器运行速度，使其在管道内平稳运行并达到规范的清管内检测速度要求。研究成果可为低输量管道清管作业提供借鉴，保障管道清管安全。（图6，表3，参28）     

天然气管道在线清管作业风险识别及控制

长输天然气管道在线清管作业是在不停输、不放空及不影响给下游用户供气的情况下,使用管输天然气作为清管器运行动力源的特殊清管作业,极具风险.结合清管作业的具体实施流程以及山东省天然气管道公司济淄输气管道十余次在线清管作业的现场经验,分别对发球作业环节、清管器运行过程和收球作业环节进行风险分析,详细阐述了风险形成的具体原因并提出了具有针对性的风险控制措施.后期的风险控制能效分析结果表明,各类风险因素基本得到了有效控制,确保了济淄天然气管道在不停输情况下清管作业的顺利进行,可为今后天然气长输管道在线清管作业提供借鉴和理论参考.     

长输天然气管道在地形起伏山区地段的清管

长输天然气管道在地形起伏山区地段清管时,必须考虑高程差引起的重力位能变化对水力计算的影响,以及管道中积水注静压阻力对清管器运行速度的影响。依据长输天然气管道清管作业规程SY/T6383-1999,结合榆济管道汾阳-武乡段清管作业实际,针对5次清管作业清管器的运行速度和运行区间的压差进行统计分析,总结了管道积水静压阻力、地形起伏山区诱发段塞流和强烈段塞流对清管作业的影响。通过建立数学模型,简化了积水静压阻力计算公式,建立了分段积水注长度和高程差与积水静压阻力的函数关系式。指出了长输天然气管道在不停输状态下利用清管器对大口径、高压力的北方山区管道进行清管作业的注意事项。     

海底管道清管器运行时间预测

海底管道清管器运行时间对于清管收球作业具有重要的参考作用。为了明确清管器运行时间的影响因素，运用灰色关联分析法对海管里程、海管进出口压力差、输气量、海管进出口温度差、过盈量、清管器质量、输油量、含水率进行关联度计算，分析各影响因素与清管器运行时间的相关性，并以此构建了网络结构为（8,11,1）的清管器运行时间BP神经网络预测模型。以渤海某油田海底管道的清管作业数据记录为样本，对清管器运行时间进行预测及验证，结果表明：该模型预测的清管器运行时间的平均误差为8 min，平均相对误差为12.5%。研究结果可为制订合理的海底管道清管收球作业方案提供参考。（图5，表2，参20）     

新型深水水下清管器发射装置

为解决传统深水海底管道的清管问题,结合海底管道的清管原理,设计了一种新型的水下清管器发射装置,从而有效地避免了平台发射清管器所带来的清管器回收和管道停输等问题。对水下清管器发射装置进行了详细的结构设计,主要包括连接器、保护框架、发射主体结构、上部开合机构和阀门控制系统;介绍了水下发射清管的作业流程,论述了该装置相对于传统清管器发射装置具有的诸多优势;最后对发射装置的储球筒和卡爪连接法兰这两个关键部件进行了数值分析,其结果显示满足设计要求。该装置为深水清管作业提供了一种新的行之有效的方法。（图8,参10）     

压控式清管器的设计与应用

长输天然气管道长期未进行清管作业,在首次进行清管作业时易出现清管器卡堵等问题.为降低清管器发生卡堵的概率,同时满足管道高速、大流量输送的要求,提出压控式清管器的设计方案.压控式清管器前端安装压控爆破片和压控弹性阀泄流装置,确保当清管器发生卡堵时,在压差的作用下,爆破片能自行爆破,同时压控弹性阀自动开启起到泄流作用.该压控式清管器在中国石化济南-青岛天然气管道济南-临淄段成功地进行了清管作业,在提高管道输送效率、降低管道事故发生率等方面均发挥了重要作用.     

天然气管道速度可控清管器的设计

为解决我国长输天然气管道清管过程中清管器速度过快或不稳定带来的一系列问题,对清管器的速度控制技术进行了研究。结合清管器的清管原理,提出了清管器速度控制方案,进行了速度可控清管器的结构设计,主要由普通清管器、电子仓、信息轮、电机仓、直流伺服电机、转阀、旁通壳体电机仓等零部件组成。分析了该清管器的工作过程,认为其在管道内的速度可以控制在预定范围内,但机械结构优化,旁通孔计算以及清管器在管道内运行时可压缩流体的数值模拟等技术问题仍需深入探索。     

氮气推动清管器回油技术在输油管道改造中的应用

传统输油管道在发生泄漏或换管作业时,通常采用管道不停输开孔封堵或现场收油的工艺处置措施,其存在现场装卸回注油品作业量大、耗费时间长,公路运油危险性高、带压开孔后管道留存开孔法兰异形构件等问题。通过对管道换管改造的回油工艺进行优化,选用氮气推动清管器进行工艺回油,总结出该技术适用的管道条件,清管器选型及其运行控制要求。氮气推动清管器作业安全风险小、回油时间短、回油效果理想,能为后续动火作业提供良好的工艺条件。该技术已经成功应用于多条管道隐患处置作业,为输油管道改造作业提供了更加经济、安全的处置方法。     

天然气长输管道清管器运行速度预测北大核心

为保障天然气长输管道安全生产,提升输气效率,需要定期对管道开展清管作业,其中清管器运行速度预测是清管作业中的重要技术。针对目前清管器运行速度预测方法精度低、适用性差等问题,在调研国内多家管道运营企业清管作业流程及成功经验的基础上,总结出预测清管器运行速度的3种方法:理论估算法、模拟仿真法及经验数值法。深入分析了经验数值法中影响清管器运行速度的主要因素,提出了经验数值优化方法。通过对比3种清管器运行速度预测方法的优缺点,提出了一套完整的清管流程及清管器速度预测方法。最后以某天然气管道清管作业为例,计算了3种预测方法的相对误差,验证了经验数值优化方法的准确性及可行性。研究成果可有效指导管道运营企业开展清管工作,提高作业效率及安全性,降低投资费用。(图2,表3,参22)     

起伏地形对宝汉天然气管道生产运行的影响

为了研究天然气管道在地形起伏地区的生产运行状态,以陕西省宝鸡-汉中天然气管道为例,结合实际生产情况,分析了起伏地形对天然气管道输量,以及积水静压阻力和段塞流对清管作业的影响;简化了积水静压阻力的计算公式,建立了分段积水柱长度和高程差与积水静压阻力的函数关系式。研究表明:起伏地形对天然气管道输气能力影响明显,未考虑高程差的输量普遍大于考虑高程差因素计算出的输量;起伏地形引发的天然气管道积水静压阻力和段塞流,影响清管器的运行速度和对清管器通过声音的监听;积水静压阻力足够大时,甚至可以击破清管器;通过积水静压阻力计算公式,可以精确确定清管器前后压差,为宝汉天然气管道清管作业提供理论指导。     

成品油管道内检测清管技术

对成品油管道定期实施清管作业可以提高管输效率、油品质量及排查管道严重变形管段,在内检测前进行清管可以提高内检测的数据采集精度和数据质量。系统介绍了3种成品油管道清管器的工作原理和特点,提出了内检测前实施清管作业所用清管器的技术要求,讨论了清管实施阶段清管速度的选择,各阶段合格标准的判断以及收发、跟踪、定位等关键技术,为成品油管道内检测清管实施提供了指导。(图10,表1,参24)     

天然气管道清管器自激振动模型及影响规律

在清管器前端所聚集的杂质和管道内壁摩擦力的共同作用下,清管器皮碗会发生较大振动,甚至发生变形,从而降低清管作业的有效性。基于LuGre模型和Stribeck曲线,描述了清管器皮碗与管道内壁间摩擦力的非线性变化规律,通过合理约束清管器皮碗径向的自由度,建立了由集中质量弹性微元体表征的清管器自激振动模型。采用Matlab仿真软件,对DN200管道皮碗清管器不同工况下的自激振动规律进行分析,结果表明:随着过盈量增加,皮碗清管器的振幅随之增加;随着运行速度增加,皮碗清管器振幅先增加后降低。建立的天然气管道清管器自激振动模型,为合理选择皮碗清管器过盈量和清管运行速度提供了依据,可有效提高天然气管道清管作业的安全性与有效性。     

中亚天然气管道的干燥工艺

中亚天然气管道部分管段因地形复杂、管道高低差距较大,扫水后管道弯头和低洼处存留少量残余水,必须对管道进行干燥。对比了干空气干燥和真空干燥两种方法的工艺要求和施工工期,结果表明:由于干燥工期主要取决于管道试压后管道内的残余水量、泡沫清管器的使用效果、空压机的排量和最终露点要求,综合考虑中亚天然气管道的干燥要求、施工工期以及投入使用效果,最终选择使用受外界因素影响小且干燥效果较好的干空气干燥法。中亚天然气管道的干空气干燥设备包括空压机、干燥器、露点仪、发球筒、收球筒及快开盲板等,基于此给出了现场施工设备的安装和施工步骤。     

DN 1422管道快开盲板用清管器缓冲装置的研制

目前我国油气管道的规格日趋大型化,清管作业所需的清管器和检测器等设备也随之变大。设备大型化导致清管作业时设备具有巨大的惯性,因而对清管作业的精确控制提出了更高的要求。为避免大型清管器撞击盲板造成损伤甚至发生安全事故的风险,通过对现有多种缓冲器进行方案对比,结合实际工况需求,研制出适用于快开盲板的清管器缓冲装置,其最大特点是撞击后不反弹。性能评估表明:所研制的缓冲装置安全便捷,最大程度地降低了盲板所受损伤,提高了盲板的使用寿命和安全性能。