天然气长输管道泄漏工况分析.pdf

第 4 4卷 第 1 0期 2 0 1 5 年 1 O月 当 代 化 工 C o n t e mp o r a r y C h e m i c a l I n du s t r y V o 1 ． 4 4．N o ． 1 0 O c t o b e r ，2 0 1 5 天然气长输管道泄漏工况分析 孙 昭 洋 辽河石油勘探局油 田建设工程二公司 管道安装二分公司， 辽宁 盘锦 1 2 4 0 1 2 摘 要天然气长输管道具有压力高、流量大的特点，当管道发生泄漏或断裂时，天然气迅速扩散形成危 险区域，当空气中天然气浓度达到爆炸极限，可能发生爆炸严重威胁生命安全。针对此现状，对目前天然气长 输管道发展现状进行对比分析，多角度调研泄漏发生的原因，模拟分析空隙泄漏带来的影响，并提出不同工况 下应对天然气长输管线泄漏的方法 ，为降低管道泄漏危害提供借鉴。 关键词 天然气 ；长输管道 ；泄漏 中图分类 号 T E 6 2 4 文献标识码 A 文章 编号 1 6 7 1 0 4 6 0 2 0 1 51 0 2 4 5 7 0 3 An a l y s i s o n Le a k a g e o f Na t ur a l Ga s Lo ng - d i s t a n c e Pi pe l i n e SUN Zh ao - ya n g L i a o h e P e tr o l e u m E x p l o r a t i o nB u r e a uN o ．2E n g i n e e r i n gC o n s t r u c t i o nC o mp a n y , L i a o n i n g e a n j i n 1 2 4 0 1 2 ，C h i n a Ab s t r a c t L o n g - d i s t a n c e n a t u r a l g a s p i p e l i n e h a s t h e f e a t u r e s o fh i g h p r e s s u r e a n d l a r g e fl o w r a t e ． T h e n a t u r a l g a s wi l l q u i c k l y d i f f u s e t o f o r m a d a n g e r o u s a r e a wh e n t h e p i p e l i n e l e a k a g e o r f r a c t u r e c r a c k h a p p e n s ． T h e e x p l o s i o n ma y o c c u r wh e n the c o n c e n t r a t i o n o f n a t u r a l g a s r e a c h e s t o t h e l i mi t p o i n t ， wh i c h wi l l ma k e t h e l i v e s i n d a n g e I n thi s p a p e the c u r r e n t s t a t us o f t h e d e v e l o p me n t o f t h e n a t u r a l g a s l e n g t h d i s t a n c e p i p e l i n e wa s a n a l y z e d ． T h e r e a s o n s t o c a us e th e p i p e l i n e l e ak a g e we r e r e s e a r c h e d ． T h e i mp a c t o f t h e c l e a r a n c e l e a k a g e wa s s i mu l a t e d a n d a n a l y z e d ． M e t h o d s t o d e a l wi t h t h e l o n g d i s t an c e g a s p i p e l ine l e a k a g e u n d e r d i ffe r e n t c o n d i t i o n s wa s p r e s e n t e d ， wh i c h c o u l d g i v e a h an d t o r e d u c e t h e h a r m c a u s e d b y p i p e l i n e l e aka g e ． Ke y wo r d s Na tur a l g a s ；L o n g d i s t anc e p i p e l i n e ；L e a k a g e 目 前 ，随经济的快速发展，天然气长输管线得 到迅速发展，且随科学技术的不断提升，天然气管 线向高承压、长运距、大输量发展，与此同时，输 送安全成为十分重要的话题。 在天然气长输过程 中， 管线常因各样原因发生管线泄漏， 泄漏的孑 L 径有大、 有小 ，泄漏点发生的位置很难预测 ，对环境造成污 染 、浪费能源的同时，也为长输管线以及周边的人 类生活带来较大安全隐患 。因此 ，对天然气长输 管线的泄漏工况发生的原 因、产生 的影响 、需要采 取 的预防措施进行分析研究 ，对有效的减小泄漏工 况带来的损失具有重要意义。 1 天然气长输管道发展现状 当前 ，天然气长输管道的发展重点为高压力 、 新材质 、网络全球化。对于天然气长输 的压力 ，各 国要求不 同，中国一般为 1 0 MP a ，俄罗斯为 7 ． 5 M P a ，美国为 1 2 M P a ，压力越高，风险越大，同时 对管道的技术要求也越高，且一般来讲 ， 路上的天 然气管线压力一般要 比海底 的天然气管道小口 。高 压要求钢管的材质也要更新，要求不仅重量轻，且 对成本、抗压性、安全性也提出更高要求，目前加 拿大及法 国等国家大力推行 X8 0 钢管的使用 ，通过 在钢管表面添加合成材料 ，能在一定程度上提高管 道的运行压力 、输量、减小成本 ， 保障安全口 。由 于天然气资源的分布隋况与天然气使用密集区分布 不均衡，天然气长输管道正在向国际化发展，其中 亚太地区的天然气管道 的发展较快 ，中国与中亚 、 缅甸、俄罗斯等国家都进行天然气管道合作，通过 天然气管道将各国紧密联系起来。 2 天然气长输管道泄漏原因分析 2 ． 1 阴保度较低或阴保失效 对于长输管道的阴极保护，当阳极区电源供应 不顺畅 ，导致 阳极 区的电阻增大时 ，恒电位移 的工 作不稳定，使得管线运行的参数不稳定，影响阴保 的效率 。当阴保的电位进一步降低 ，低 于正常的 最低保护 电位之时，阴极保护作用失效 ，增大长输 管线泄漏 的可能性 。 2 ． 2 天然气管线腐蚀开孔 天然气管线受到的腐蚀作用，主要是由于管线 收稿 日期 2 0 1 5 - 0 4 - 0 5 作者简介 孙昭洋 1 9 9 0 一 ，男，辽宁盘锦人，2 0 1 2年毕业于辽宁石油化工大学油气储运工程专业，研究方向从事管道安装。 E -m a i l 1 0 0 6 1 4 4 4 3 7 q q ． c o rn。 第 4 4卷第 1 0期 孙昭洋天然气长输管道泄漏工况分析 2 4 5 9 泄漏量，对保障管道安全运行具有重要意义。当前 泄漏检测的方法常用的主要分两类 一类为直接检 测法 ，通过检测泄漏物质的浓度、气味等 ；另一类 为间接检漏法 ，此种方法是基于泄漏时引起管道中 流量、声音、压力等量的变化而发展来的。较为常 用的为间接检测法，依据测定的物理量的不同，间 接测漏法又分为基于物质平衡的检漏法 、基于压力 信号的检漏法和基于放射I生的检漏法。在基于压力 信号的检漏法中，又分压力梯度法和波敏法，其原 理为检测泄漏时管道压力的变化速率 如图 2 、图 3 所示 ， 通过精密的检测技术， 确定泄漏事故发生的 位置及泄漏量的大小。因我国管道一般在中间泵站 不设置流量计 ，压力梯度法与波敏法在现实应用 中 具有较为广泛的应用价值。 弓 { I I 一 一 一 图 2 基于压力信号的检漏方法 Fi g ． 2 Le a k d e t e c t i o n me t h o d b a s e d o n t h e p r e s s u r e s i g n a 1 一 管道长度 ； 一管道泄漏点 ； P1 、P r 管道上游端两测点压力 ；P 1 、 一 管道下游端两测点压力 图 3 泄漏对压力分布的影响 F i g ． 3 Le a k i mp a c t o f t h e p r e s s u r e d i s t r i b u t i o n 一 管道长度 ； 一管道泄漏点；肛一管道沿线压力 ；胁一管道上游压 力 ；肼一管道下游压力 3 ． 3 及时的进行维抢修 天然气长输管道发生泄漏事故时， 将会对人身 财产带来威胁 ，因此泄漏事故一旦发生 ，就需立即 采取措施 ，以阻止事故的扩大，尽量减小事故的损 失概率。 在进行维抢修作业时， 首先要进行抢修准备工 作 ， 包括划定警戒区域， 对管道进行泄压排空处理， 以及沿管道轴向、径向、下方开挖工作坑。然后针 对不同的泄漏工况 ，采取不同的抢修方法，针对大 面积腐蚀以及人为所造成的大面积断裂，采取换管 法，对于内径较大腐蚀的管道修复，采用补块修复 法 ，对于内径较小的管道，需要进行临时l生 紧急修 复的，采用管卡修复法。在对管道修复完后，需要 对管道进行试压、防腐以及回填的操作，以保证管 道 的安全生产 。 3 ． 4 管道泄漏的预防 既然管道泄漏的危害如此严重 ，采取一定 的预 防措施则尤为重要，主要包括敷设防腐层、复合材 料进行补强技术 、阴极保护技术 、防冲刷措施等。 敷设防腐层， 选取优质的防腐层涂料，尽量选 择环氧粉末、三层 P E作为防腐层，同时加强表面 处理工艺，综合考虑温度、湿度、灰尘等因素的影 响，进行回填作业时采用细土回填。 复合材料补强技术，对于腐蚀部位要通过缠绕 碳纤维复合材料来进行管道强度的修复，从而使得 管线在运行的情况下要恢复原有的设计压力 ，达到 较好 的修复效果 。 阴极保护技术，此项技术能较好的减小管线发 生腐蚀泄漏的现象，其具体使用方法可分为牺牲阳 极法 、强制电流法 以及排流保护法 。在进行现场操 作时，可针对具体的操作环境，对方法进行有针对 性的选取 。 防冲刷措施 ，管道 内天然气流速过高会对管线 造成冲刷磨损 ， 也可能产生泄漏， 从而要采取防冲 刷措施。在管线弯头处要进行加厚处理 ，减小清管 时粉末对此处 的冲刷磨损。为防止管道内流速过快 带来的扬尘磨损， 需要合理确定管道的末端储气量。 4 结 论 随着长输天然气管道的增多和管道服役龄期的 增长及油气行业管理模式和相关制度的不断完善， 管道泄漏事故时有发生 。一旦发生泄漏 、扩散并遇 到火源 ，则可能发生爆炸，给人们生命财产带来极 大损失。因此，对天然气长输管道管道泄漏原因进 行多角度 、全方位分析 ，充分 了解泄漏可能带来 的 后果， 并且尽可能早的对泄漏工况进行维修处理， 采取多种措施配合的方法来对天然气管线泄漏进行 预防具有重要意义。 参考文献 [ 1 ] 徐胜晗．天然气管道运行中存在的问题及对策分析【J J ． 中国石油 和化工标准与质量， 2 0 1 4 9 2 2 8 ． [ 2] 贾彦强， 邢晓龙， 蒋波沱， 等．国内天然气管道泄漏扩散研究进展 [J ] ．科技信息， 2 0 1 3 7 2 0 6 2 0 6 ． [ 3]邓宏平， 李渝昌，周旭． 天然气长输管道防泄露研究f J J ．中国石油 和化工标准与质量， 2 0 1 4 7 6 7 ． [ 4] 戴杰．天然气长距离输送管道焊口的开裂泄露原因与防治[ J 】 l中 国石油和化工标准与质量， 2 0 1 1 1 1 2 9 0 2 9 0 ． [ 5]王守凤，刘佳． 论天然气管道泄露的主要原因及消除方法『J 1 ． 中国 石油和化工标准与质量， 2 0 1 3 1 4 2 7 0 ． [ 6] 阎钟山， 米莹， 高建华． 天然气长输管道泄漏 的抢修与维护【 J 】 ．天 然气与石油， 2 0 0 2 ， 2 0 2 1 3 1 5 ．