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流动保障中水合物的预防

1 前言管道中的严重段塞流、水合物、结蜡以及凝管等都是流动保障中会出现的问题。

与以往的研究相比,“流动保障(Flowassurance)”的概念和研究技术路线是从安全系统工程的角度和各要素的综合分析,对可能出现的管道系统的流动性,实现一体化的流程保证所有相关的技术指标。

到目前为止,流动保障安全技术仍然是研究的热点问题之一。

[1]2 流动保障面临的问题现在油气集输系统面临的主要问题有:①气体水合物在高压低温环境下容易形成;②输送高粘原油的管道,易结蜡和沥青质沉积;③管道距离较长时,管内摩阻出现异常,导致流量降低,造成安全隐患;④管线停输后再启动困难;⑤管道的高程起伏较大,容易出现段塞流,压力易震荡,损坏分离设备等。

目前,国外公司开展的管道流动保障技术的研讨主要包括多相流、析蜡点和水合物抑制技术等。

3 正常工况下水合物的生成预测及预防3.1 水合物的生成已发掘的化石能源的总储量不到全世界的天然气水合物的一半,约为2.1×1016立方米。

天然气水合物的客体分子主要是甲烷,是一种优质、高能量、安全的能源。

在水合物中,水分子看成主体,通过氢键产生不同的笼型。

而气体分子作为客体被包在笼中,一个笼子能且只可包一个客体分子。

由于主客体分子相互作用,使之产生稳定的构造。

天然气水合物只有满足一定的要求才能形成。

天然气容易形成气孔,温度和压力波动强烈干扰,形成结晶中心。

一般来说,高压和低温都很容易产生水合物,而天然气的输送处于压力波动状态,而小颗粒是水合物形成的条件。

天然气不同组分生成水合物所需的温度和压力是不同的。

当压力恒定时,如果温度满足,水合物就会出现;如果温度不满足,水合物就会分解或形成新的水合物。

当温度恒定时,必须有一定的压力条件才能生成水合物,否则就不会产生水合物。

在海洋油气资源的开发过程中,随着油藏所处海域水深的增大,油气集输系统中生成天然气水合物的风险越大,对整个集输系统的稳定安全运行构成极大地威胁。

由于井筒和海底管线的高压低温特性,水合物问题越来越严重,特别是在长距离海底管道中。

在正常开发和生产中,底部没有水合物形成的危险。

在管道输送条件下,由于温度和压力的变化,管道内仍可能形成水合物聚集,造成管道堵塞问题。

管线出现堵塞问题,阻碍流体外输,影响了深水油气井的正常生产。

随着生产的发展,油气井压力降低,产量、温度、压力等参数发生变化。

此过程中,阀门、三通及部分地势较低的管线处极易出现水合物。

水合物出现后,由于水合物晶核随流体的流动,晶核聚集在一起,慢慢变大,最终导致水合物堵塞管线。

管道直径越小,水合物堵塞的风险越大,容易使出口位置受阻,如果局部堵塞,会导致测量偏差,而管道会引起水合物快速堵塞。

并且,已经发生的水合物堵塞很难解堵。

3.2 深水油气集输管线水合物防治措施管道中水合物的有效防治是一个重要的研究课题。

某些管线在正常生产工况下不太会有产生水合物的可能,但为了应对因事故或人为原因造成的停输再启动等的特殊工况下可能存在的水合物生成风险,所以必须研究集输管线的水合物防治方法。

深水集输管道水合物控制方法分为热力学抑制法和动力抑制法两大类。

目前最常用的是热力学水合物抑制剂,它是通过加热、减压或脱水的原理起作用,或借助于热力学抑制剂,使集输系统的热力学条件没有水合物形成。

目前一般的抑制方法是注入甲醇、乙二醇等热力学抑制剂。

由于甲醇具有的毒性及挥发性,使得其气相损失大,不易再生,且不便于在海上平台储存,所以在深水油气集输系统中多采用贫乙二醇。

与甲醇相比,乙二醇具有无毒、低挥发性、可循环利用等一系列优点。

乙二醇注入方式的选择影响着抑制效果和抑制剂的用量。

现在广泛使用的注入方式包括自流式和泵压配送注醇阀式。

自流式是指抑制剂在重力作用下滴入管道,自流式的优势在于所需设备简单,缺点在于不能控制注入量,不能实现连续注入,注入的抑制剂无法与流体均匀混合,会影响抑制效果。

泵压配送注醇阀式是靠注射泵和注射阀把抑制剂加入管道,与自流式相比,泵的压力分配阀式可实现连续注入和控制流量,但也存在一些问题,包括大流量雾化效果差,压降在一些局部偏大。

流动保障中水合物的预防王喆 包晗西安石油大学 陕西 西安 710065摘要:“流动保障”是国外二十世纪九十年代提的概念,它的意义是“在周围各种条件下,在整个油田发掘期内,将石油经济的发掘出来并运送到处理的设备”。

涉及管道区域可形成水合物预测和水合物封堵管线的预防和措施等。

关键词:流动保障 水合物 水合物抑制剂 水合物预测Abstract:Flow assurance was a concept raised by foreign countries in 1990s.It is the meaning of in the whole oilfield excavation period, the oil economy developed and delivered to the processing equipment around the various conditions. It mainly involves the prediction and prevention of hydrate formation in the pipeline area and the prevention of gas hydrate plugging pipelines and countermeasures.Keywords:Flow assurance;hydrate;hydrate inhibitor;hydrate prediction(下转第208页)163164报道2013年10月20日,中缅天然气管道干线建成投产,并与西气东输及新疆、长庆和川渝气区连通。

至此,我国油气管网格局初步形成,总里程达到10.6万km。

然而这么长的管线在生产运行时的安全和可靠性问题成为重中之重。

1 冲洗目的及要求1.1 冲洗目的新建装置的设备、管线内可能存在施工过程中遗留的焊渣、泥沙及其他杂物,检修装置在施工过程中可能产生铁锈,为避免装置在运转中发生杂物堵塞阀门、管线和设备,对泵体、叶轮产生磨损,严重时会堵塞泵过滤网,不及时检查将使泵抽空,而造成泵或电机损坏的设备事故。

因此装置开工前必须进行冲洗和吹扫。

同时可以进行流程贯通,检查工艺管道是否畅通,工艺管线安装是否正确,使操作人员熟悉工艺流程。

1.2 冲洗要求第一,管线设备保护措施到位。

不应安装孔板、法兰连接的调节阀、节流阀、安全阀、仪表件等。

对已焊在管道上的阀门和仪表,应采取相应的保护措施。

不参与系统冲洗的设备及管道系统,应与冲洗系统隔离。

管道支架吊架应符合要求,必要时应予以加固。

第二,管线冲洗水质要求。

冲洗不锈钢管道系统时,水中氯离子含量不得超过50mg/L。

第三,管线冲洗压力要求。

冲洗压力不得超过容器和管道系统的设计压力。

第四,管线冲洗合格标准。

管线出口目测排出口的水色和透明度与入口的水色和透明度一致,即为管线冲洗合格的标准。

2 冲洗前的准备工作及注意事项装置和管线安装铺设完成以后,根据要求不能立即进行水洗,要按设计文件要求对管道及设备进行冲前准备工作和掌握冲洗注意事项,否则会对冲洗工作造成工期或者质量影响。

2.1 冲洗前准备工作管道系统安装完毕,各阀门检测合格后,按设计文件要求进行冲洗工作准备。

管道系统冲洗前,应由监理、施工单位、业主和SEI进行联合检查。

具体步骤如下:(1)管道系统是否全部按照设计文件安装完毕; (2)管道支吊架的形式、材质、安装位置应正确,数量齐全,紧固程度、焊接质量符合要求;(3)冲洗的临时加固措施安全可靠,临时短节加置正确;(4)对施工现场进行查看,确定冲洗排水的作业位置,划定施工作业区;(5)施工人员到达作业现场,首先进行安全操作规范学习,进行施工作业技术交底,熟悉施工作业环境;(6)按作业规范对冲洗作业流程进行安全检查。

2.2 冲洗注意事项(1)冲洗前应与生产调度、净化车间等部门联系和协调,确保按时按量供水、供电、供气,并保证上下水系统畅通。

(2)制定管线、设备的冲洗记录表格和验收表格,每根管线、设备的冲洗吹扫应落实到人,并有专人负责质量检查和验收。

(3)冲洗前应把所有仪表、孔板、节流阀、调节阀、电磁阀、安全阀、止回阀、过滤器滤芯等易产生节流的元件拆下或取出。

(4)对于焊接的阀门和仪表,应采用旁路或卸掉阀头及阀座加保护套等保护措施。

(5)冲洗前应检验管道支吊架的牢固程度,必要时应预以加固。

(6)冲洗前应在排放点设置禁区,拉好警戒线,并由专人看管。

(7)各作业人员要按劳动保护要求着装,做好安全保护措施。

3 冲洗具体方案3.1 冲洗介质及冲洗方法冲洗介质:净化水场达标生产水。

冲洗方法:连续进行冲洗,流速不得小于1.5m/s。

给水压力不能超过0.4MPa。

3.2 冲洗具体方案打开施工用水阀,401至图幅这段进行冲洗,并进行采样,浊<10NTU合格(可采取先闰闭界区阀,再快速打开的方案)冲洗,图幅二上管廊处连接处进行采样,浊<10NTU合格(可采取先闰闭界区阀,再快速打开的方案)冲洗,冲洗完恢复流程。

4 事故处置方案设计冲洗过程中可能会突发事故,主要包括人员伤害、管道及管道附件损坏、冲洗喷出物损坏设备等。

其中人员伤害包括:人员与设备发生碰撞、人员高空作业掉落和放空出口处对人等。

这时要根据具体情况设计事故处置方案。

4.1 人员伤害事故处置方案设计冲洗作业人员作业前进行充分风险分析,技术人员进行安全告知,对作业危险区域进行标示和划定安全区。

作业中严格劳保护品穿戴,高空作业佩戴安全带,避免伤害事故发生。

4.2 管道及管道附件损坏事故处置方案设计冲洗作业前严格检查管道连接及各管道附件,如:管托、管架、基础等完工情况,如有松动和未完工项应联系建设单位排除隐患后方可进行吹扫。

避免因施工原因造成吹扫过程中管道的震动、摇晃造成对管道和附件的损坏。

4.3 冲洗喷出物损坏设备事故处置方案设计冲洗作业前应在排放口周边做好防护遮挡,避免冲洗喷出的焊渣、杂物等撞击、砸坏其他设备,冲洗排放口周新建油气储运管线水洗方案邓琳纳中国石油集团东南亚管道有限公司 北京 100028摘要:本文介绍了新建油气储运管线一种图幅生产水管网(PW)水洗综合设计方案。

关键词:油气储运 生产水 管网 冲洗 (下转第55页)。

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