（3）分离与除尘

天然气输送系统中的液体和固体杂质主要来自三方面：采气时井下带来的凝析油、凝析水、岩屑粉尘；管道施工时留下的脏物和焊渣；管内的锈屑和腐蚀产物。

为了减少粉尘和防止仪表，调压阀的指挥失灵，常采用如下措施：脱除天然气中的水蒸气、氧、硫化物、二氧化碳等组分，减少管内腐蚀；采用管内壁防腐涂层，保护管材；定期清管和扫线；在允许情况下，采用所能达到的最低流速输气，减少气流冲击腐蚀和携尘能力；在集气站、压气站、配气站、调压计量站等处安分离器、除尘器和过滤器，脱除各类固（液）杂质。

五、天然气输送过程的节流效应

气体在流道中经过突然缩小的断面（如管道上的针形阀、孔板等）发生强烈的涡流，使气体压力下降，这种现象称为节流效应。如果在节流过程中气体与外界没有热交换，就称为绝热节流。节流效应又称为焦耳 — 汤姆逊效应。在节流过程中，温度下降的数值与压力下降的数值的比值称为节流效应系数，又称为焦耳 — 汤姆逊效应系数。

节流效应系数的意义是：下降单位压力时的温度变化值。它随压力、温度而变。

在气田上，压力较高，天然气的节流效应系数一般为4~5℃／MPa。干线输气管上，压力较低，一般为2.5~ 3.0℃／MPa。

六、天然气输送工艺流程的确定

所谓工艺流程，是为达到某种生产目标，将各种设备、仪器以及相应管线等按不同方案进行布置，这种布置方案就是工艺流程。输气站的工艺流程，就是输气站的设备、管线、仪表等的布置方案，通过输气站的设备、仪表及相应的工艺流程，就可以完成输气站承担的各项生产任务。

第三章 天然气的水合物

一、天然气水合物形成条件

1、水合物的结构

在一定的温度和压力条件下，天然气中某些气体组分能和液态水形成水合物。天然气水合物是白色结晶固体，外观类似松散的冰或致密的雪，密度为0.88-0.90g/cm3，称为水合物。 2、水合物的形成条件 1)主要条件

天然气水合物形成的主要条件是：

(1)气体处于水汽的饱和或过饱和状态并存在游离水；

（2）天然气处于适宜的温度和压力状态，即相当高的压力和相当低的温度。 2）次要条件

在具备上述条件时，水合物有时尚不能形成，还必须具有一些辅助条件，如压力的脉动，气体的高速流动，因流向突变产生的搅动，水合物晶种的存在及晶种停留的特定物理位置如弯头、孔板、阀门、粗糙的管壁等。

二、水合物的危害

水合物在输气干线或输气站某些管段（如弯头）、阀门、节流装置等处形成后天然气的流通面积减少，形成局部堵塞，其上游的压力增大，流量减小，下游的压力降低，因而影响了正常输气和平稳为用户供气。同时，水合物若在节流孔板处形成，会影响计量天然气流量

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的准确性。如果形成的水合物不及时排除，越来越多，堵塞越来越严重，以致于使上游天然气压力上升较大，引起不安全事故发生，造成设备损失及操作人员伤害。水合物形成堵塞时，下游用户天然气流量会减少，以致影响用户的生产，危及用户的产品数量和质量。为此，应重视天然气水合物形成的危害，积极采取措施防止水合物形成，当水合物已形成时，应及时排除它。

三、防止水合物形成的方法和解除水合物堵塞的措施

1、防止天然气水合物形成的基本方法

（1）对天然气进行加热，提高天然气的温度； （2）对天然气脱水，减少天然气中的水汽含量。 2、解除输气管线内天然气水合物堵塞的措施有：

（1）加热解堵法—在已形成水合物的局部管段，利用热（热水、蒸汽等）加热天然气，提高气流温度，破坏天然气水合物的形成条件，使已形成的水合物分解并被气流带走，从而解除水合物在局部管段上的堵塞。

（2）降压解堵法—在已形成水合物的输气管段，用特设的支管，暂时将部分天然气放空，降低输气管压力，破坏天然气水合物的形成条件，即降低了形成水合物的温度，使已形成的水合物分解，从而解除水合物在管道的堵塞。

（3）注入防冻剂解堵法—即利用支管、压力表短节、放空管、注入缓蚀剂装置等，向输气管内注入防冻剂，例如甲醇等，让防冻剂大量吸收水分，降低水合物形成的平衡温度，以破坏水合物的形成条件，使之生成的水合物分解，从而解除水合物的堵塞。甲醇是有毒物质，操作时应注意保护自身不受侵害。注入防冻剂解堵后，管线内就有凝析水和防冻剂，这需要及时用排水设施将其排除管外。

除了以上方法外，还有机械清除法与非水合物形成气法等方法。前者是依靠提高管道压力，通球或吹扫除去水合物，后者是通过在气相中加入非水合物形成气来干扰水合物的形成。

第四章 清管工艺

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的清洁情况。但是输气管线在建造中因长距离、长时间在野外施工，管内往往进入了污水，淤泥、石块等，在投产后，天然气中带有地层水和泥沙等，以上这些杂质都会增加管线的摩阻损失，降低通过能力。因此，清管的目的可归结为以下几点：

⑴清除管内低洼处积水，使管内避免遭电解质的腐蚀，降低H2S、CO2对管道的腐蚀，避免管内积水冲刷管线，使管线减薄，从而延长管道的使用寿命。

⑵改善管道内部的光洁度，减少摩阻损失，增加通过量，从而提高管道的输送效率。 ⑶ 扫除输气管线内存积的腐蚀产物。 ⑷ 进行管内检查。

1# 二、清管工艺设备 1、发球流程

8# 4#

3#

2# 7# 5# 6# 排污

放空 发球筒示意图

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1）发送清管器前，将管道输气压力调整到方案要求的压力。

2）打开5＃球筒放空阀，确认球筒无压，打开球筒快开盲板，把清管器送入球筒底部大小头处，将清管器在大小头处塞紧。 3）关快开盲板，装好保安装置。 4）关5＃球筒放空阀。

5）开4＃球筒发球进气阀，平衡筒压。 6）全开3＃阀。

7）关1＃输气管线进气阀发送清管器。

8）确认清管器发出后，打开1＃输气管线进气阀，关3＃阀，关4＃球筒进气阀。

9）开5＃球筒放空阀泄压至零，检查3＃阀确已关闭不漏气，打开快开盲板，检查清管器是否发出。

1# 2、收球流程

8# 4#

3# 2# 7# 5# 6# 排污

放空

收球筒示意图

1）关闭5＃接收筒放空阀，6＃、7＃排污阀，打开4＃接收筒旁通阀平衡接收筒压力，全开3＃阀，关闭1＃阀，接收筒处于接收状态。

2）一般情况下，清管指示器发出球通过信号后，关闭4＃阀，打开6＃、7＃排污阀排污；如果遇到污水、污物较多情况，应当在污水、污物到达收球站时，关闭4＃阀，打开6＃、7＃排污阀排污。

3）确认清管器进入接收筒后，关闭6＃、7＃排污阀，关闭3＃阀。 4）打开1＃阀，恢复正常输气。 5）打开6＃、7＃排污阀，打开5＃接收筒放空阀，当接收筒压力降为零，打开快开盲板，取出清管器。如果接收筒内硫化铁粉较多，打开快开盲板前，应先向接收筒内注水，或打开快开盲板后立即向筒内注水，避免硫化铁粉在空气中自燃。

6）清除接收筒内污物，清洗后关闭快开盲板。 7）关闭5＃接收筒放空阀，关闭6＃、7＃排污阀。 3、清管器

清管器是放入输气管中，在前后压力差推力作用下，沿管线运动而清除管线内积水、腐蚀粉尘等污物的清管设备。输气干线目前使用的清管器主要有橡胶清管球和皮碗清管器。

1）橡胶清管球

橡胶清管球是一个外径比管子内径大2%的空心球体，用氯丁橡胶制成。使用时向球内灌水，以排尽空气。清管球灌水加压膨大之后，其过盈量（球的外径比管子内径偏大的百分值）为4%～8%。橡胶清管球变形能力大，通过性能好，不易被卡，因而输气生产中使用比较安全。

2）皮碗清管器

皮碗清管器的结构主要由橡胶皮碗、压板法兰、导向器和发讯号护罩等组成。皮碗清管

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器利用皮碗裙边对管道的4%左右的过盈量与管壁紧贴而达到密封，由其前后的天然气压差推动前进。

清管器的运行规律如下：

⑴ 清管器在管内的运行速度主要取决于管内阻力大小（污物与摩擦阻力）、输入与输出气量的平衡情况以及管线经过地带、地形等因素。清管器在管内运行时，可能时而加速，时而减速，有时甚至暂停后再启动运行。

⑵ 在管内污水较少和清管器密封较好的情况下，它的运行速度接近于按输气量和起、终点平均压力计算的气体流速，推球压差比较稳定，也不随地形高差变化而变化。这是因为污水较少时，清管器的运行阻力变化不大，运行压差较小，所以速度与天然气的流速大体相同。

⑶ 由于推球压差是根据地形变化而自动平衡的，所以在管线内积水较多时，清管器的前后压差大，速度变化大，并与地形高差变化吻合，即上坡减速，甚至停顿等候增压，自然下坡速度则会加快。

三、清管器运行故障及处理

清管器漏气：推球压差不增加，计算清管器运行距离远大于实际运行距离，可视为清管器漏气。一般采用发第二个过盈量稍大的清管球（或清管器）的办法处理。也可根据实际情况采取增大球后进气量，降低球前天然气压力以增大压差使球启动的办法。

清管器破裂：清管器破裂，无法建立清管器启动压差，清管器停止运行。解决办法是再发一个清管器。

清管器被卡：清管器被卡，清管器后压力持续上升，清管器前压力持续下降，清管器停止运行。解决的办法是首先采用增大进气量，提高压力，以增大压差，但应保证清管器后压力不超过管道允许最高工作压力；其次，降低清管器前压力，以增大压差。如果以上两种办法都不成功，则可排放清管器后天然气，反推清管器解卡。以上办法都不能解卡时，采取断管取清管器的办法。

球推力不足：由于输气管线积存的污水污物太多，球在向高差较大的山坡运行时，压差不够，推不走污水而引起球停。处理方法：可以根据计算球的位置并结合线路纵断面图分析；如果通球前管线实际压力损失较理论计算值大，表明管内存有积水堵塞；在通球时球后压力大又不断上升，推球压差增大，而计算球的位置又在高坡下，则可判定为球推力不足。当球后压力升至管线允许最高工作压力仍不能运行时，则可采取球前排放天然气，以增大压差，直到球翻过高地形为止。

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