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第3 9 卷第2 期 石 油工 程 建 设 2 7 天然气长输管道储气升压平衡干燥工艺 安 治 国 中国石油天然气管道局国内事业部，河北廊坊0 6 5 0 0 0 摘 要 在西气东输二线管道工程东段施工中，由于工期紧迫导致某一段干燥不能按照常规工艺进行 施工。为此根据空气干燥原理进行详细计算和分析，决定采用分段干燥、两端储气升压通气干燥的措 施 ，不仅保证了干燥质量，而且有效解决 了投产工期紧迫的问题。 关键词 长输 管道 ；干空气 ；干燥质量 ； 储 气升压 ；缩短 工期 d o i l 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 - 2 2 0 6 ． 2 0 1 3 ． 0 2 ． 0 0 8 0 引言 天然气管道建设施工 中 ，站 间干燥作为施工 的最后 一道工序 ．其 主要作用是 清除试压后管道 内的残 留水 ．这对 于管道 的安全投 产起 着至关重 要 的作用 如果管道 内存有积水 ，不 仅使管道 内 壁 如焊道 产生腐 蚀 ，还可能与所输天然气 中 的杂质 如 H S 、C O 生成水合物 ，水合物越积 越多 ．最终可能导致堵塞 ，影响管道 的正常运行 ， 甚至造成管道瘫痪 西气东输 二线管道工程东段施 工过程 中 ，受 处注浆 注浆点最好选取隧道上部点位 ，以 1 2点 钟 、1点钟 、3点 钟 、9点钟 和 l 1 点钟位置为宜 。 K片注浆孔不宜作为注浆点 2 浆液配比。为确保浆液能够快速填充地层 和管片间隙以及井壁和管片间隙．最好采用双液浆 液。浆液配 比如表 1 所示。 表 1 浆液配比 稀释水玻璃 纯水泥浆 凝结时间／ mi n 水 水玻璃 4 1 8～1 O 水 水玻璃 3 1 水 水泥 3 5 3 水 水玻璃 2 l 1 备注 现场通过双液注浆泵混合器取样。 4结 束语 西气东输二线钱塘江隧道盾构穿越工程是西气 东输二线南昌一上海支线控制性工程之一 ．隧道穿 越段水平长度 2 7 9 2 m。隧道内径为 3 ． 0 8 m．外径 多种因素的影响 ．管道安装工期被多次压缩 ，对关 键线路关键工序产生很大影响。对于一些控制性工 程 ．如隧道、定向钻 。受空间和地质等不确定因素 影 响．难以采用增加人力 、设备资源等赶工措施 ， 使得管道干燥工序 的施工时间没有调整的空间。 经过研究分析 ．决定采用 以截断阀室为节点 ， 对未连通段两端相邻段先期分段干燥 ，然后利用截 断阀门关断对 已干燥完管段进行储气升压 ，待整体 贯通后利用储气压力对未干燥段进行吹扫干燥 ，以 达到露点要求 的施工方法 。该干燥工艺在西二线东 为 3 ． 5 4m。接收井为圆形 ，内径为 1 2 ． 5 m，井深为 1 7 ． 2 2 m．贯通地层为粉砂层 。 为控 制 贯通 风 险 ．采 用 水 下 接 收技 术 安 全 贯 通 了粉 砂层 该方 法 的成 功应 用 填 补 了粉 砂 层 盾构 水 下贯 通施 工 领域 的技术 空 白 ，也 为 同 行 业 实施 粉砂 层 等 软地 层贯 通 积 累 了宝 贵 的经 验 。 参考 文献 [ 1 】 竺维彬 ， 鞠 世健． 复合地层 中的盾 构施 工技术【 M】 ． 北京 中国科学 技术 出版社． 2 0 0 6 ． 1 1 7 ． [ 2 】刘广仁， 常喜平 ， 寇宝庆， 等． 盾构法施工中砂层进洞段降水设计 与施工Ⅲ． 石油工程建设 ， 2 0 1 2 ， 3 8 1 3 6 3 8 ． 作 者简介 李胜 新 1 9 5 7 一 ， 男 ，江 苏海 门人 ，高级工程 师 ，2 0 0 5年毕业 于武 汉理 工大学机 电一体 化 专业 ，硕 士 ， 现从事盾构施工技术研究和工程管理工作 收稿 日期 2 0 1 2 0 1 2 9修 回 日期 2 0 1 2 1 2 2 1 第 3 9卷第 2期 安治 国天然气长输管道储气升压平衡干燥工艺 2 9 室 截 断 主 阀 保 留 0 ． 0 5～0 ． 0 7 MP a微 压 进 行 密 闭 封存。 3 第三段 C D 。C D段长度 为 2 5 ． 2 k m， 受 2条隧道施工 的影响 ．不能按照原计划完工 ．且 又为关键路径 ．根据工期安排 ．只有 1 天的干燥时 间 。 待 C D段管道焊接完成 ．且 当 A B段完全 贯通后 ．打开 C阀室 的截断阀门．利用 A C段储 备的干空气进行吹扫 若 A C段储备 的干空气量 不够．则可以继续从外界充气 3 ． 2储 气段 充 气量 的计 算 3 ． 2 ． 1 计 算依 据 将 A C段作为主储气段 管径为 1 2 1 9 m m． 壁厚 1 7 ． 5 1 T i m ，B D段作为备用储气段 2 、C D 段作为待干燥段 根据干燥设备性 能参数及工程实践经验 ．干燥 罐最大工作压力为 0 ． 6 MP a ．受设备性能降效及安 全系数影响．储气段最高储气压力可达到 0 ． 5 MP a ． 经 济压 力 为 0 ． 3 5 MP a 。密 岭 1 、2 隧 道 段 共 7 k m 未被干燥 ．其余 1 8 k m均进行过干燥 ．但盲板打开 后与大气相连 ．进行连头时间约 2天左右 ．被认 为 失去了原干燥效果 虽干燥效果不好 ．但管道内残 余水量明显减少 管道干燥露点按 一2 0℃．设备提供干空气露 点 为 ～4 O℃ ．地 温取 平 均 温度 1 O℃ ．不 考 虑 温 差 影响。深度扫水后管道内空气质量 ．按照无明水且 空气湿度达到饱和状态为计算标准 3 ． 2 ． 2干燥前管道 内残余含水量计算 根据相关文献记 录 ．管 道 内表面 的水膜厚度 一 般为管道 内涂层 的 4～6倍 ．此处水膜 厚度 取 0 ． 0 5 mm，管道内壁含水量计算公式为 go 竹 D 脚 1 式 中慨广一 干燥前管 内残 留水量 ／ k g ； D 管道 内径／ m 管道长 度／ m 管道内表面水膜厚度／ m p 水 的密 度 ，取 1 0 0 0k g ／ m 。 则 C D段干燥前管道内含水量为 go 3． 1 4 X 1 ． 1 8 4 X 25． 2 X 1 0 X 0． 05 X 1 0 X 1 0 0 0 4 6 8 4 ． 3 7 7 6 k g 3 ． 2 ． 3干燥结束时管道 内存 留水量计算 经查表 1可知 ，露点为 ～2 0 时气体 的含水 量 为 1 ． 0 7 4 g ／ m 。 表 1 大气露点一 含水量 关系 f 饱 和空气 部分表格截取 露 点 含水量 露点 含水量 露点 含水量 露点 含水量 露点 含水量 ， ℃ ／ g ／ m ／ C ／ g ／ m3 ／ ℃ ／ g ／ m ， ℃ ／ g ／ m ／ C ／ g ／ m 一 1 9 1 ． 1 6 5 O - 2 4 0 ．7 67 8 - 29 0 ． 4 9 6 0 3 4 O ． 3 1 3 8 -3 9 0 ． 1 9 4 0 -2 0 1 ． 0 7 4 0 - 2 5 0 ．7 0 4 7 -3 0 0．4 5 3 4 - 3 5 0 ． 2 8 5 6 - 4 0 0． 1 7 5 7 2 1 0 ． 9 8 8 4 - 2 6 0 ．6 4 6 3 3l 0 ． 41 4 1 3 6 0 ． 2 5 9 7 4l 0 ． 1 5 9 O -2 2 0 ． 9 0 9 3 2 7 0．5 9 2 2 - 3 2 0 ． 3 7 7 9 3 7 0．23 5 9 - 4 2 0 ． 1 4 3 8 - 2 3 0 ． 8 3 5 9 -2 8 0 ． 5 4 2 2 - 3 3 0 ． 3 4 4 5 3 8 0．21 4 l 1 0 9 ． 3 0 9 干燥结束后管道 内残留水量计算公式为 MI 日1 I ．r D2 L ／ 4 2 式中 干燥结束后管道内残留水N ／ k g ； 日 露点一2 0℃时干空气 的含水 ／ g ／ m 1 。 C D段干燥后管道内残 留水量为 M l 1 ． 0 7 4 X 1 0 X 3 ． 1 4 X 1 ． 1 8 4 X 2 5． 2 1 0 ／ 4 2 9 ． 7 8 4 k g 3 ． 2 ． 4干 空气 的干燥 能 力计 算 日 H s H o 3 式中 H 干空气干燥能力／ g ／ m ； 日一露 点 1 O c I 时饱 和 空 气 的含 水 量／ g ／ m ； 日 厂露点一4 0 c C 时干空气含水7 ／ g ／ m ； 计算得干空气干燥能力为 H9 ． 3 0 90 ． 1 7 5 79 ． 1 3 3 3 g ／ m 3 ． 2 ． 5 待干燥段 需要 干燥空气总量计算 G o go M1 ／ H 4 式 中 G 干燥气体总量 ／ m3 计算得 C D段需要干燥空气总量为 G o 4 6 8 4 ． 3 7 7 6 2 9 ． 7 8 4 X 1 0 ／ 9 ． 1 3 3 3 5 0 9 6 2 8 ． 8 9 6 m 因无 泡 沫球 隔离 吸 附 ．至少 考 虑 2 k m 混气 段 气体体积 G ，其计算公式为 G1 D ／ 4 5 计算得 G1 3 ． 1 4 X 1 ． 1 8 4 X 21 0 3 ／ 42 2 0 0 ． 9 1 4 m 则 C D段需要储气 的标准方量 G 为 GTG0G1 5 09 6 2 8． 8 962 2 0 0． 91 4 5 1 1 8 2 9 ． 8 1 n l 3 ． 2 ． 6 储 气段 选择及校核计算 当气体温度 不变时 ，由气体状态方程可得 3 0 石 油工 程 建 设 尸 l V P 2 V 2 6 式 中只A C段储气压力／ MP a ； A C段管容／ m P 1 C D段储气压力I MP a ， C ～D段管容， m 。 V l , r r D 2 L I 41 0 0 4 7 1 ． 7 2 m。 7 V 2 G T 5 1 1 8 2 9 ． 8 1 m 取 0 ． 1 MP a 可得 D T ， P1 0． 151 1 8 2 9 ． 81 ／ 1 0 0 4 71 ． 7 2 1 0 ． 5 0 9 MP a 8 即储气段压力为 0 ． 5 0 9 MP a 根据干燥设备的性能参数 ．单独选择 A C段 满足储气要求。 根据上述计算方法 ．B D段单独储气压力为 0 ． 9 3 MP a ，也能够满足干燥要求 但干燥罐额定工 作最大压力为 0 ． 6 MP a ．无法满足要求 ．因而该段 不能满足单独储气要求 3 ． 2 ． 7 综合 经 济性储 气 方式计 算 在实际施工 中．根据设备的性能．储存压力越 高，升压越慢 ，耗费燃油越多 ，经济性越差。根据 现 场 试 验性 测试 ．压 力升 至 0 ． 3 5～0 ． 4 MP a 后 ．升 压缓慢 ．0 ． 3 5～O ． 4 MP a为经济储气压力 ．在客观 条件允许 的情况下 ．可 以按照经济压力 0 ． 3 5 MP a 测算 ，选取储气段长度。 由式 6 、式 7 得 经济压力下储气管道长 度计算公式为 9 一 ,r r D2 P1 L4 x 0 ． 1 x 5 1 1 8 2 9 ． 8 1 ／ 3 ． 1 41 ． 1 8 4 0 ． 3 5 ／ l 0 00 1 3 2． 88 8 k m 1 3 3 k m 即储气段理论长度为 1 3 3 k m 因 A C段 长 度 9 1 ． 3 k m．B D 段 长 度 为 5 0 k m．两段总长度为 1 4 1 - 3 k m。满足 经济压力下 的储气长度要求．故在实际施工中采用两段联合储 气方式进行干燥施工，如图 2所示 。 两段储气压力计算 根 据 计 算 公 式P z 导 求 得， 储 气 压 力 达 到 1 0 ． 3 2 9 MP a 表压 0 ． 2 2 8 MP a ，即可满足 CD段 C D待干燥段 ．L 2 5 ． 2 k m A C储段 ．L9 1 ． 3 k m 图 2 储气段与待干燥段相对位置 的干燥要求 在实际施工 中，考虑干燥完成后 ．管道 内应 保持微正压维持 干燥质量及减低温度变化 等综合 因素的影 响 ．储气压力按照 0 ． 3 5 MP a实施 待干 燥 段 贯 通 后 ．首 先 释 放 AC段 干 燥 空 气 进 行 吹 扫 ．打开 C阀室阀 门平压供气 ．在 D阀室 由放空 管进行放空 ．平压完成后 ．释放 B ～D段干燥气进 行吹扫 ．在 D阀室由放空管进行放 空 ．并进行露 点 检测 经实践检验 ．储气升压干燥工艺实施效果 良 好 ．施工数 据基 本 与计 算 数据 吻 合 ．待 干燥 段 干 燥 后 露 点 值 达 到 一 2 1 3℃ ．满足 管道 干燥 验 收 标准要求 4结束 语 采用储气升压平衡干燥工艺 ．在西二线东段施 工工期紧的情况下有效地解决 了线路安装与干燥施 工的矛盾．将站间干燥作业按照阀室间距为最小单 元进行分段 ．采取线路贯通一段 ．干燥施工一段 ， 封闭一段 ．利用相邻段储气升压方式进行干燥气源 储备 ，保证贯通后短时间内达到干燥要求，确保了 管 道按 期投 产 储气 升压平衡 干燥工艺充 分采用 时间统筹方 法 ．与线路 实施交 叉施 工 ．在 保证 干燥 质量 的前提 下 ．有效地缩短了投产关键工期 ．降低 了投产安全 风险 ．具有较高的使用和推广价值 参考 文献 [ 1 ]高发连． 天然 气管道干燥施 工方法Ⅲ． 油气储运 ， 2 0 0 4 ， 1 O 4 3 ～ 4 5 [ 2 】李献 军． 西气 东输管道试 压与干燥施 工技术【 J J ． 石 油工程建 设 ， 2 0 0 4． 3 0 O 1 2 0 2 3 ． 作 者简介 安 治 国 1 9 7 8 一 ，男，河北廊坊 人 ，工程 师 ， 2 0 0 8年毕业 于徐 州工程 学院3 7- 程造价 与监 理专业 ，现 主 要 从事长输油气管道的施x - 管理工作 收稿 日期 2 0 1 2 - 叭 一 3 1