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关键词:预应力钢筋混凝土管、预应力钢筒混凝土管、玻璃纤维增强热固树脂夹砂管、焊接钢管、球墨铸铁管。
概述:原水输送管道的材料必须满足一定要求,才能保证正常的输水功能。必须具有足够的强度,以承受外部的荷载和内部的水压,并要有一定的使用寿命,抗腐蚀的性能。
1输水规模
本工程水源部分远期设计总规模为4.0万m3/d。近期原水输水管道按照2.0万m3/d规模设计,敷设单管,管径DN700。线路总长约为15公里。
2管材比选
在给水工程中,管道占投资的比重很大,因此,输水工程管材的研究和比较对节省投资、方便施工及安全运行意义很大。目前我国生产使用的输水管材主要有钢管(SP)、预应力混凝土管(PCP)、预应力钢筒混凝土管(PCCP)、玻璃钢管(GRP)和球墨铸铁管(DIP)管等。
2.1输水管材概述
我国常用的PCP、PCCP、GRP、SP和DIP五种管材各有自身的优、缺点和适用范围,应根据工程的不同条件和要求合理选择管材。
现就这五种管材的优缺点分述如下:
2.1.1预应力钢筋混凝土管(PCP)
⑴优点:
①造价低。DN1600PCP与DN1400GRP相比造价低25%左右,与DN1600PCCP比低30%左右,比钢管低的更多,较适合我国的经济状况。②通水能力稳定。在长期使用过程中管壁形成一层滑腻的沉积物,通水能力不受影响。③使用寿命长。一般使用寿命50年以上。④原材料来源丰富,便于就地取材。⑤操作简单。⑥抗震能力强。⑦对地基要求不严。绝大多数工程中PCP管直接埋于地基上,运行效果良好。⑧不须做外防腐处理。
⑵ 缺点:
① 预承插接口的加工精度较难保证,管道渗漏较多;②管材强度及工作压力均较钢管差;③管道重量较重,运输和施工不太方便;④国内生产的管径大于DN1600毫米的质量尚不稳定;⑤抗轴向拉力较小,输水安全性相对稍差。
2.1.2预应力钢筒混凝土管(PCCP)
PCCP内部嵌置一层1.5mm厚钢筒,在管芯上缠绕环向预应力,采用机械张拉缠绕高强钢丝,并在其外部喷水泥砂浆保护层。该管的特点是由于钢套筒的作用,抗渗能力非常好。
⑴优点:
①承受内外压较高。由于PCCP有内衬钢板,抗渗能力强,其结构能承受较高的内压,抗外荷能力也较强。②管材内表面光滑,使用寿命可达50年以上。③接头密封性好。PCCP采用钢承插口,尺寸精度高。
⑵缺点:
①重量较大,运输和施工不太方便;②抗轴向拉力较小。
2.1.3玻璃纤维增强热固树脂夹砂管(GRP)
目前主要有缠绕加砂玻璃钢管和离心浇筑加砂玻璃钢管,主要特点如下:
⑴优点:
①内壁光滑。②承受内压高,特别是缠绕加砂管可承受内水压达6.4Mpa,是高压输水管道理想管材。③接口密封性好。④ 不存在防腐问题,使用寿命50年以上。⑤重量轻。⑥热膨胀系数小。
⑵缺点:
①国内生产的GRP管道在实际工程应用中,DN1400以上大管径管道安装及运行的经验和资料积累较少。②对沟埋技术要求严格。刚度相对其它管材低,受外荷作用变形性大,因此对管道基础和回填要求十分严格,费用亦较高。③抗轴向拉力较小。
2.1.4焊接钢管(SP)
⑴优点:
①可设计性强。因钢管环向强度、弹性模量较高,根据承受的内水压力和管顶外荷条件,对钢管的刚度、强度和稳定计算,以确定管径、管型和管壁厚度。②抗轴向拉力大,管道敷设时无需作支墩。
⑵缺点:
①防腐性差,管道内、外均需做除锈和防腐处理,使用寿命仅20~30年。②造价较高。
2.1.5球墨铸铁管
球墨铸铁是一种铁、碳、硅的合金,其中碳以球状游离石墨存在。灰铁中,片状石墨对铁基质产生“割裂”作用,使之脆裂。球墨铸铁中,球状石墨消除了这种作用,使之坚韧,具有铁的本质、钢的品格。近十年来国内生产发展极快,规格品种都很齐全,应用日渐广泛。其主要特点有:
⑴优点:
①具有卓越的承压能力,最大工作压力可达2.4Mpa,并具有一定的抗轴线拉力能力,安全性很高;②具有良好的防腐性能;③密封性好;④抗震性能高;⑤重量轻、安装快。
⑵缺点:价格较高。
2.2输水管材技术经济比较
各种管材的性能特点及技术经济对比如表3.2所示。
表2.2 几种材质管道的性能比较
从表中可以看出,大口径管道按照管材造价的高低,依次为:钢管、球墨铸铁管、玻璃钢管、预应力钢筒混凝土管、预应力钢筋混凝土管。
钢管虽价格较高,但具有管材重量轻、强度高、管道接口精度高、供水安全性好、对各种地形和地质条件适应性强、运输及施工相对较容易的优点,但内、外防腐措施不当后,管道使用寿命将受到严重的影响。
球墨铸铁管(DIP)兼有钢管和铸铁管的双重性能,机械性能高,性能稳定,能承受较高的内压和外压,安全性能高,安装运输方便,现城市管道输水已普遍采用,密封性能高,随施工随试压,有正规的试压工装,单口试压方便,施工速度快,施工费用低,并具有高的耐腐蚀性,使用年限胀,寿命长达50年以上,没有维修费用,离心球墨铸铁管具有高强度、塑性好、耐腐蚀、使用寿命长、接口严密、施工方便、施工费用低等优点,使其成为给排水工程中的理想材料。其缺点是价格较高。
预应力钢筋砼管(PCP)虽然价格最低,但根据国内供水行业的运行经验,预应力钢筋砼管出现事故较频繁。分析其原因,主要是由于预应力钢筋砼管的承、插口处的加工精度不够,众多事故往往发生在管道的承插口处。因此本工程不拟采用预应力钢筋砼管。
玻璃纤维增强塑料加砂管(RPMP)是近年来在国内新兴起的一种管材,具有重量轻、防腐性能好,管道安装方便等特点。它属于柔性管,刚度较差,对地基处理和施工要求较高,增强了施工难度且大口径实际工程较少,所以本工程不采用玻璃纤维增强塑料加砂管(RPMP)。
预应力钢筒砼压力管(PCCP)同时兼有钢管和PCP管的优点,管道承插口采用钢板冷加工成型、公差配合,加工精度高。插口密封采用双胶圈,密闭性能好。管体内的密闭钢筒在外包砼之前即进行闭水试验,管体无泄露。目前国内PCCP管的最大工作压力可做到2.0MPa,国外可做到3.0MPa。PCCP管的使用寿命可达50年。PCCP管的缺点是管材重量较大、养护时间长、运输及安装不太方便。由于PCCP管的生产线可迁移至施工现场生产,降低了运费,近年来在长距离、大口径输水工程中应用较多。
《城市供水行业2000年技术进步发展规划》选择管材的基本原则是:能承受要求的内压和外荷载;使用性能可靠,维护工作量少;施工方便;使用年限长;内壁光滑;输水能力基本保持不变;造价低。
3结语
中心供氧站是医用中心供氧系统的核心,站内的氧气通过管道和减压装置输送到各个病区各病房的快速插座终端处,然后通过湿化器呼吸机供病人使用。在具体使用过程中也发生了一些问题,本着一切以病人为中心,做好后勤保障的理念,运用PDCA循环管理工具来不断改进中心供氧质量。
一、PLAN
1.分析现状,找出中心供氧中存在的质量问题 。
结合工作经验,笔者列出所有可能影响中心供氧质量的因素,绘制鱼骨分析图,如下图所示:
2.找出影响中心供氧质量的主要因素
利用风险评估的方法,计算风险优先系数(RPN)值,根据RPN值的大小找出影响中心供氧质量的主要因素:
风险级别评判标准――风险优先系数(RPN)计算公式 即RPN=SPD=严重性(S)×可能性(P)×可测性(D)。
乐匦裕S):主要针对如果发生中心供氧事故严重性、严重程度,分为高、中、低3个等级,对应的风险系数为3,2,1。
可能性(P):主要测定中心供氧事故发生的可能性,分为高、中、低3个等级,对应的风险系数为3,2,1。
可测性(D):如果发生事故,医院怎样做好准备,分为低、中、高3个等级,对应的风险系数为3,2,1。
当RPN值>9时为A主要原因,
管道问题:2*2*3=12 判定为A;氧罐问题:1*2*3=6 判定为B;
运输问题:2*3*3=18 判定为A;巡查制度:2*1*2=5 判定为B;
安全警戒:2*2*2=8 判定为B;外部环境:3*3*2=18判定为A;
二、DO
根据上述主要因素、次要因素,结合工作经验,提出所有可能的解决办法,并制定了相关措施。
(一)管道方面
1.改串联为并联
2.增加并行管道
优点:一处泄漏只关闭此路管道不影响其他管道正常使用,大大提高了中心供气安全性。
缺点:增加并行管道,造价高。
(二)氧罐问题
1.及时巡检并做记录。
2.班组长定期现场巡查。
3.及时发现问题,及时解决
4.按照特种设备清单定期年检及维护
(三)运输问题
1.东院建设时使用制氧机系统,不受道路运输影响。
2.东院建设时增加氧气汇流排作为备用供氧设施。
3.制定应急处置预案,定期进行演练。确保中心供氧的安全。
(四)巡查制度
1.及时完善巡查记录表,班长加强监察
2.加强安全操作规范学习,进行考核
优点:原本的两层共用一个二级减压器损坏时需同时停气,现在只需切换回路进行维修即可,大大提高安全性,并加装流量表,用氧量可视化,便于管理。
缺点:较单回路,双回路因二级减压器增多,造价较高。
(五)安全警戒
1.液氧罐周围设置防护栅栏
2.设置警示牌
3.液氧输送通道设置明显的隔离带
优点:确保非工作人员进入液氧站周围,减少了因此造成的安全隐患。
(六)外部环境
1.增加一个600m3/h的汽化器
2.由每两层一个二级减压器改为每层一个
3.加装电子流量表
优点:有效保证了氧气使用量增大的情况下,汽化器正常工作。
三、CHECK
(1)管道由串联改并联增加并行管道后,即使一处管道泄漏只关闭此路管道不影响其他管道正常使用,还不断完善《特种设备安全巡查表》这些都大大提高了中心供氧可靠性和安全性;做到了液氧罐等设备使用年限不断增加,故障率却在不断下降。无论是管道还是氧罐的泄漏时间都有明显的减少,每年的平均停气时间也从14小时降低至0.5小时。
(2)完善了特种设备巡查制度,每隔4小时巡查一次,24小时不间断,每月进行安全操作规范学习,考试。定期进行液氧罐、管道、病区巡查。这些都有效的降低了电话报修数量,提升了病区满意度。
(3)经病房管理科批准于2013年4月设置防护栅栏,设立警示牌。有效的阻止非工作人员靠近液氧站,提高了中心供氧运行安全。
(4) 2014年东院建设中心供氧时,考虑到中心供氧对医院运行安全保障的重要性,最终决定使用目前最先进的美国PISI变频制氧机系统,同时辅助建设氧气汇流排机房,既节能环保最重要的还是保证了即使在停电、地震等极端自然条件下仍然可以保证中心供氧正常运行。
(5)建立了特种设备清单,及时进行安全阀校验,防爆片的更换。做到了严格遵守国家相关压力容器安全操作规定,防患于未然。
【关键词】含蜡原油 长管道运输 节能降耗 建议
近年来,国内对含蜡原油热处理应用技术的研究有了很大进展,但是由于我国所产的原油70%以上都是为含蜡的原油,因此,原油的凝点非常的高,流动性又比较的差。我国石油储运界面临的着一个很大的难题,那就是含蜡原油长管道运输的技能降耗问题。如何解决输油管道线的能耗问题,已越来越受到人们的重视。传统的含蜡原油运输采用的是逐站加热输送,这种方法对设备的要求非常的高,设备的投资大且能耗高。据不完全资料统计显示,逐站加热的能耗成本占输油成本的35%。因此,笔者从管线流程、含蜡原油流动性的改善以及管路系统运行的优化等不同方面分析了节能降耗技术。
1 含蜡原油长管道运输存在的能耗问题
1.1 加热设备运行效率偏低
目前我国东部的原油管网共有加热设备130多台,其中直接加热的炉子有34台,热媒炉56台,锅炉43台。通过对36台加热设备进行监测,加热炉的热效率的合格率大约为70%。主要有以下两方面的原因造成了热效率的偏低:一是管带内部的剩余空气系数超标,油风的配比系数不合理;二是加热炉内部的灰尘积聚的太多,没能及时清理,使得排烟加热炉的内部温度超标。
1.2 输油泵节流过大
管道输油泵的运行流量在出厂设置中已有限制,输油管只有在设计输量条件下才能高效率的工作。输油管过大的节流对管道的影响是相当大的,会缩短管道设备的使用寿命,间接地增大了投资的成本。同时,过大的节流导致加热成本上升,存在很大的热量损失。
1.3 能耗计量手段落后
我国的现代化输油管道还很少,特别是东部的原油管网,建设的时间较早,自动的化程度还不高,再加上设备的逐年老化,设备的技术性也在能逐年的下降;大多数的加热炉和燃油锅炉的数据只能上传到每个站点的控室,不能被直接地上传到调控中心,部分的加热炉炉前流量计数据尚需手抄记录,因此,有少数的流量统计在数据不准确等问题,这些都给能耗的管理带来了不方便。
2 节能降耗的措施
2.1 优化管线流程
2.1.1泵之间的封闭输油技术
迄今为止,国内外长输原油管道基本都是运用这三种方式,即罐之间的运输、旁接油罐的运输以及泵之间的封闭输送。前两种属于开放式的输送方式,各站间的管道基本是独立的水力系统。而封闭的输油方式是将上一站输送的原油直接地进入到本站的泵入口,使得整个的管道线形成一个统一的水力系统。两者相比之下,封闭式的输油具有以下的优点:
(1)降低了开放式输油中的呼吸损耗。
(2)提高了输油管道的自动化管理水平,有利于对能耗的监督控制。
(3)节省了中间站油罐存油的资金占用,同时也降低了加热能耗。因此,新建的原油管道可采用封闭运输工艺,这样能明显地提高我国原油输送的经济效益。
2.1.2转换加热输油工艺
到目前为止,我国的部分地区的原油长输仍采用的是管道仍采用的是“先泵后炉”的加热运输方式,这种方式存在很多缺陷,其主要的缺陷就是入泵的原油温度突然低、粘度增大,导致运输能力降低,造成了很多的能源浪费。随着科技的逐步提升,“先泵后炉”的加热方式已经转变成“先炉后泵”的工艺,此工艺有以下几个优点:
(1)原油的进管温度上升,泵内的摩擦阻力降低,含蜡原油的粘连度降低,泵的运输效率大大提升。
(2)由于过泵内的原油温度上升,粘度下降,因此,输送原油所需的压力降低,加热时的原料浪费减少,为企业节约了成本。
(3)“先炉后泵”的工艺采用了炉后加压,这样就降低了加热炉运行所需的压力,加热时的温度有所降低,改善了操作条件、降低了能耗。
由此可见,与我国传统加热输送工艺相比较,“先炉后泵”的加热工艺能够降低加热过程的能耗,节省企业的投资成本。因此,我国应该加快泵站“先泵后炉”向“先炉后泵”加热输油工艺的改造进度,因为这是一个有效的节能途径。
2.2 对含蜡原油的流动性进行改善
2.2.1含蜡原油的处理技术
目前,我国对含蜡原油的运输仍然采用的是传统的加热输送工艺,这种方法会耗费大量的燃料以及高额的经营费用。为了能够很好的降低含蜡原油的输送成本,我们可以运用原油热处理技术,即首先将含蜡原油进行加热,让原油中的蜡晶充分的溶解,胶质以及沥青等杂质充分地游离,然后快速进行冷却,最终改善含蜡原油的低温流变性,从而实现对含蜡原油的常温输送或是微加热输送。通过数十年的实验研究和实践证明这种方法虽然行之有效,但是效能是有限的,因为原油组成中胶蜡比例不是一成不变的,部分原油的热处理效果不明显;另一种方法就是运用化学添加剂。含蜡原油化学添加剂是改善原油低温流变性的物理化学方法。此方法简单便于操作,对设备的投资少。迄今为止,我国部分输油线已经采用了此方法并且取得了显著的经济效益,但关于化学添加剂即降凝剂的作用机理至今尚无定论。
2.2.2减阻剂的运用
减阻剂一般是以高分子聚合物型碳氢化合物为主,减阻剂应的稳定性高且具有下游效应。注入管内的降阻剂能够均匀的扩散,通过分子相互作用,使管壁附近的油品的运动方向一致,降低了管道壁的马擦阻力,从而达到了在原泵压下增加输量,节省电耗的目的。因此,此方法与管道加热的方法相比,投资少、效果好、操作简便。
3 结束语
近年来,随着以上的对含蜡原油长距离管输节能技术研究和使用,我们已经在石油储运节能工作上取得了一定成果,但是应用中也出现的一些新问题也需要我们去不断的解决和完善。
参考文献
[1] 任继善.我国东部输油管道的技术发展[J].油气储运,2003,22(7)-4―8
[2] 蒋连生.管道科学研究院输油工艺研究成果综述[J].油气储运,1996,15(12):1―6
【关键词】玻璃钢管道;输水;施工技术
一、玻璃钢管道结构及其优点
目前,用于输水的玻璃钢管道以玻璃纤维缠绕成型的玻璃钢管道为主,其分为纯玻璃钢管和夹砂管,夹砂管指在玻璃钢管道结构层中加入树脂砂浆层,形成新的层合结构体,其主要作用在于:既保证的管道的刚度,又降低了工程造价。
(一)玻璃钢管道的管壁结构
玻璃钢管道的管壁结构,主要由两部分组成:
1、内衬层――起到防腐、防渗层作用,由内表面层和次内层组成。
(1)内表面层――直接接触介质,为最内层,树脂含量大于90%。
(2)次内层――由短切纤维织物、耐蚀树脂组成,含胶量大于70%。
2、结构层――强度层,为管道提供强度、刚度。
其由连续玻璃纤维粗纱作为增强骨架,以不饱和聚酯树脂作为粘结基体,按设计缠绕角交叉缠绕而成。其中,玻璃纤维含量一般65-75%,树脂25-35%,夹砂管的砂浆层树脂含量15-25%。
(二)玻璃钢输水管的主要优点
通过不同的选材和结构设计,使玻璃钢管道具有:
耐腐蚀、耐老化性能优异;使用寿命长,可达50年以上;
水力性能好,其糙率仅为0.0084;
比强度高、耐温、防冻;
管道采用承插连接,施工、安装极为简便,效率高,总费用低。
二、玻璃钢管道施工技术在输水工程中的应用
(一)工程概述
某水源工程是为解决某城市地表水资源紧缺的项目。它东起某区水源地的39口水源井,西至第八、第九水厂已建输水管道,输水规模为27.4万吨/日,玻璃钢主输水管道为63公里。
(二)管道选材
经对工程方案进行综合性比较后,选用玻璃钢管道,综合优势明显。
1、设计条件
土壤综合模量:4MPa,
最大工作压力:0.7MPa
设计负压:-0.05MPa
覆土深度:1.5~2.5m
最大地面动载:汽一20级
管道安全等级:二级
设计使用寿命:50年。
2、本工程管材所选用主要原料及工艺
选材:内衬选用间苯型食品级树脂,结构层选用邻苯树脂、无碱玻璃纤维缠绕纱、石英砂;制作工艺:交叉缠绕工艺。
3、管材的压力、刚度等级确定
根据工程给定的条件及地质情况,管道刚度等级选用7500 N/,压力等级为1.0MPa。
(三)管道埋地校核设计
1、主要根据的标准:
GB/T21238-2007 《玻璃纤维增强塑料夹砂管》
CECS190-2005《给水排水工程埋地玻璃纤维增强塑料夹砂管管道结构设计规程》
GB50268-2008 《给水排水工程施工及验收规范》
2、设计计算
根据管道的内压、刚度等级,进行结构计算,确定管道壁厚,对强度、刚度校核;
管道埋地校核,包括强度计算、稳定计算、变形验算等
(四)玻璃钢管的运输、堆放和现场检查
玻璃钢管出厂前必须依据标准进行检验,主要有外观检查,尺寸检验(长度、管径、壁厚等)、力学性能检验(强度、刚度等)和水压试验(抽检)。卸货前进行一般性检验,查看包装破损情况、数量等,受损管材单独挑出,待厂家处理。
1、玻璃钢管的运输和堆放。
为了保证玻璃钢管在运输中不被撞伤,首先管道要进行包装,装车采用双排平放式,两排管之间放置特制的垫木,底排管与车箱之间设置同样的特制垫木。见图1。
汽车运输玻璃钢管,还要用软绳捆绑。装车时,一定要注意打压嘴要朝上,以免损坏打压嘴。玻璃钢管卸车时,严禁自由从车上滑下,要用软绳捆绑,用汽车吊车卸下,并按图1的方式堆放槽边,以备使用。
玻璃钢管应放在平坦的地面上,下面垫上软木,固定。管道堆放高度不得超过2m,层数要求见上表2。管道必须远离火源。
2、玻璃钢管安装前的检查。
施工单位在安装前应对玻璃钢管逐根检查,由于施工现场条件所限,可作如下项目检查:
(1)外观检查。检查玻璃钢有无外伤、毛刺及其它缺陷,打压嘴是否损坏,表面是否光滑;
(2)测量管长。有效长度为12m,允许偏差在60mm左右;
(3)管壁厚度测量,最小厚度不小于设计壁厚的90%,平均壁厚大于设计壁厚;现场安装前检查是一种直观性的检查,并不能保证管道的渗漏性。玻璃钢管质量上的其它问题是直观检查不出来的,如刚度、夹砂不均和管壁分层等问题。
(五)管沟的开挖
管沟应有足够宽度,以利于管道铺设、接头连接操作和回填材料的夯实。管沟底表面要连续、平整,避免超挖。管道的垫层施工应遵照“回填材料”一节的要求使用砂子或砾石,在管沟沟底夯实之后再铺设垫层,垫层应夯实到90%葡氏密度,以保证管道有足够的支撑。建成的垫层(管床)应平整,最小厚度为管直径的1/4,但不大于150mm,能为管道提供长期稳定的支撑。
若发现超挖,用碎石或其它骨料填充并夯实;管子与管子的联接处,要挖操作坑或承插坑,连接好以后,用垫层材料将承插坑填满、夯实。
(六)下管与铺设
下管前首先检查管子内壁及端口是否有破损、分层现象.若有应及时修补。下管方法有人工和机械下管两种,机械下管时,其行走通道要畅通,为保证施工安全,起重机的通道距沟槽边距要大于1m;管子在下沟时,通常逆流方向铺设.承口应朝向介质流来的方向。管子下管届,要进行水平、垂直调整,使其全部长度均匀压在垫层上或沟底上。切勿用永久性垫块为管道调平。对于管道的弯头处设置适当的混凝土撑墩。以便使接口能经受得住管道系统压力。撑墩的底面必须与管沟的原土紧密接触,并有足够的接触面积。
(七)管道连接
两节管子和轴线方向找正找直,并使插口慢慢接近承口,当密封圈接触到承口时,要确保密封圈位置正确,管口不粘有沙土;然后将管子慢慢插入,当插人一半时,需停下来,再次检查密封圈的位置,以确保位置正确;接着继续插入。直至规定插入长度为止。每个承插口连接完毕后,必须用钢板尺最后检查一次密封圈是否深度相同,以此判断密封圈的位置是否正确。
(八)回填
管区回填材料的正确选择以及管区回填的埋设和夯实,对控制管道径向挠曲是非常重要的,对管道的正常运行也是非常关键的。绝大多数的粗粒土壤(砾石、碎石和砂子)都是良好的回填材料。砾石比砂石更容易夯实,而且可使管道的埋设深度加大。
管区应分层回填,每次回填厚度约150-300mm,这要取决于回填材料和夯实方法。由于砾石或碎石极易夯实,用此材料回填时,300mm厚的土壤可以夯实到要求的密度。当回填材料回填到管道的起拱线时,为避免管道受到外来夯击荷载的作用,所有夯实都应从管沟壁开始逐渐向管道靠近。当回填到管顶时,完工后垂直方向的椭圆变形≤直径的1.5%,但必须注意不能在管顶上方过分用力夯实,这样会引起管道局部凹凸不平,而且必须保证管道顶上的覆土不能疏松,一定要达到密实度。
三、结束语
玻璃钢管道的施工十分重要,不合格的管沟、垫层、回填材料,不合理的施工、回填方式都会影响管材的使用和寿命,甚至造成重大损失,这在管道安装工程中屡见不鲜,必须引起高度重视。
参考文献:
关键词 天然气管道;泄漏检测;检测方法
中图分类号TE8 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2012)58-0051-01
城市的高速发展带动着各个方面的需求也在不断的增加,人们对于一些传统性资源的依赖程度越来越低。由于天然气具有非常特殊的优点一直深受人们的欢迎与喜爱,天然气具有燃烧充分、能量高等特性一直深受用户的欢迎。天然气的广泛使用使得天然气运输成为近年来社会研究的热点问题。天然气管线在运输的过程中具有运送量大、效率高,投资低、见效快等优点,并且天然气在运输的过程中可以有效的适应各种复杂地形、地貌和气候条件,且不受时间和空间条件的限制。
因此,选择管线进行天然气运输已经成为油气运输的首选方式。但是天然气管线在运输的过程中,由于老化、维修不充分也会在一定程度上导致天然气发生泄漏,如果能够及时的发现泄漏点并能够采取有效的措施,就能够有效的降低因泄漏所带来的危害和损失,如果处理不当,则有可能会带来难以估量的危险。为了及时发现泄漏事故,减少油气损失,保障人们社会生活安全,维护管道的正常运转,必须要在一定程度上加强维护和检修工作,加强管理措施,通过对新技术的应用保障天然气管线的正常运输,在新的发展时期,进行天然气管道的保护和维护工作对于社会可持续发展具有非常重要的意义与作用。
1 管道泄漏检测技术的发展
随着我国科学技术的不断发展,对管道泄漏的检测方法的研究也在不断的深入与发展,我国经过几十年的发展已经形成了一套成熟的检测技术,但是由于其检测技术的复杂性,如管道介质存在一定的多样性,这就增加了检测的难度,当前面对管道介质多样性的检测还没有形成一种可靠的通用的检测方法,在实际的检测过程中需要针对不同的管道介质采取不同的检测方法。
近年来对于管道泄漏的检测技术主要有基于硬件和基于软件的检测方法,基于硬件的检测方法主要是指利用由不同的物理原理设计的硬件装置,将其携带或铺设在一定的管线上,以此来进行管线的检测并进行合理的定位,准确的检测数据。基于软件的检测方法是根据计算机数据采集系统对天然气管线内的流量、压力、温度及其它数据进行实时检测和分析,并形成一定的分析报告,通过一定的软件计算对泄漏点进行准确检测和定位,提高检测的准确率。
2 基于硬件的检测方法
基于硬件的方法主要有三种,一种是直接观察法。直接观察法主要是依靠有经验的管道工人或经过训练的运物进行管道巡查。通过对天然气管线进行准确的察看或听以此来判断天然气管线是否存在泄漏情况,这种检测方法较为直接,但是不能对管线进行准确的连续检测,发现泄漏的实时性较差。
第二种方法是探测球法。探测球法主要是建立在磁通、超声以及涡流等技术的基础之上的,它是20世纪80年代末期发展起来的一项新技术,它的应用原理是指将探测球沿管线内进行探测,利用超声技术或漏磁技术对天然气管道的各类情况进行检测和分析,并形成大量数据,将这些所得的数据结合实际情况进行事后分析,以此来判断天然气管线是否被腐蚀、穿孔等,通过该方法进行检测,可以达到准确率高的程度,但是该检测方法只能是间断进行,在检测的过程中,检测球容易发生堵塞、停运等事故,并且这种检测方法较高。
第三种方法是半渗透检测管法。这种检测方法主要是将检测管埋设在管道上方,气体可以渗透到真空管中,并被吸到监控站进行成份检测。这种检测方法是基于扩散原理为基础的,主要元件是一根半渗透检测管,在检测管内部含有一定的成分,这种特殊的成分能够对天然气和石油等具有很高的渗透率,却不透水,这样就使得检测的准确进一步增加,一旦检测管周围发生一定的油气泄漏,这时所泄漏的油气就分渗入到检测管中,在检测管的一端连有抽气泵,持续地从管内进行抽气,并将所抽取的气体进入烃类检测器,如果检测到有一定的油气存在,则说明有泄漏事件发生,这种方法的检测准确率较高,但是检测成本和维修费成本都较高。同时,土壤中的气体,如沼气等可能会造成一些假指示现象,容易引起误报警。
3 基于软件的检测方法
基于软件的检测方法主要有两种:一种是压力点分析法。这种检测方法用途广泛,可以对气体、液体和某些多相流管道泄漏进行准确检测,它依靠分析由单一测点测取数据,使检测方法极易实现。在管道发生泄漏之后,其压力会降低,使原来稳定的环境遭到破坏,在这种状态下,管道就会趋向于新的稳态。在此过程中会产生一种沿管道以声波传播扩散的扩张波,它可以详细的记录渗漏点。
第二种方法是压力梯度法。压力梯度法是指在天然气稳定流动的条件下,压力分布呈现斜直线的状态,当泄漏发生时,漏点前的流量就会增大,压力分布直线斜率也会较大。当天然气管线内发生气体泄漏时,其相应的斜率会进一步减小,压力分布也由直线变成折线状,压力梯度法需要在天然气管线上安装多个压力检测点,而且对于仪表精度都有一定的要求。在实际的检测过程中,要不断的对检测方法进行有效的创新,只有这样,才能够切实保障天然气管线的正常运作。
参考文献
[1]刘艳.天然气管道泄漏检测及抢修技术[J].科技传播,2011(05).
【关键词】长距离;管道;事故;诊断
前言
运输管道是运输当中的五大行业之一,它的优点包括环保、快捷、经济等一系列要素。其经济地位和运用效果显然可见。进入改革开放以后,中国赢来了蓬勃的发展商机,经济得到了飞速的提高和发展,西气东输项目早已被提上了日程,油气管将大量的投入到建设发展和运行当中。但由于一系列的人为影响或者是管道自身设计影响到了其使用寿命等原因,,其泄露老化事故在管道中频繁发生,不仅污染了周围环境还造成了巨大的经济浪峰,,甚至有可能带来重大的人身伤亡事件。下面我们就此来展开分析,进一步的规划原因
1 管道事故频发的症状及特点
1.1 总体概括
天然气在高压下输送,输送时不可能完全脱离水份,因此在压力和温度的降低时,气体在管道内的流动时就会形成水合物,,在管道的一些制造不良或者相对较低的地方就会发生积水或者冰堵等现象,长期的累积会对管道自身造成泄漏破裂等一系列原因。而管道内壁当中的天然气的沉积物常年得不到疏散,就会变成腐蚀物,必然会影响管道的输送,所以针对以上问题,我们要做到及时清理,及时调整,但调整清理的同时还要注意操作的方式方法,否则一些不当的清理,反而会加快管道的堵塞。
1.2 气压站
复杂多样故障频繁时气压站设备最大弊病特点,必须进行及时维修,否则肯定会导致重大的故障发生。基于此点,我们应研究开发一套关于输气管线的事故检查处理系统,做到处理事故及时、发现事故及时、对事故地点判断准确等要点,以便提高其检测时的灵敏度以及快速化的特点。对采集到的信号进行消除噪音处理,是为了更好的对管道系统做出事故判断以及诊断,要求如下:始终关注不同的信号以及采样频率,根据这些及时诊断。在经过处理后针对对原始采样信号,要用递推平均滤波与中值滤波相结合的技术进行处理。同时,针对小波、混合波当中的去噪,或噪音带来的偏差进行改良提高其准确性
1.3 一些常遇到的故障。
(1)长距离输油(气)管道绝大部分管段为埋地敷设,只有少部分会跨越铁路、公路、河流,这些管道一般也都会架空设置。地敷设对管道的优点是:不易受大型机械作用而造成损坏,地物地形对其影响较小,而且土壤可以对其保温防止了冬天冻害或冰霜冻害的现象发生,使其免除大部分自然条件的影响。但他也有其自身的其缺点,那就是是管道如果发生泄漏事故,不容易发现和及时进行技术上啊的修理,天长日久就会产生不可避免 的病害。
(2)长距离输油(气)管道因为输送长,管道设施复杂,所以只有一条管路在站间,没有备用以及更换管道如果一处发生事故,就会导致全线停运,这时其最令人头疼的弊病。如果在热输送的原油管道当中,一旦停止输送的时间过长,就一定会造成重大的凝固不通管现象。
(3)在野外长距离输油(气)管道较多,管路事故处理时,在野外进行工作的时间长致使抢工作量大、机械化水平无法提高、交通运输不便,从而导致施工修作业条件差,无法及时修理,所以管道事故抢修作业难度也很大。
(4)因为长距离输油(气)管道的运输等管道线路太长,在经过不同的地形和地质构造时,线路往往会发生地层断裂、陡坡输送不同、沼泽盐碱地腐蚀线路、沙漠河流造成管壁破损,等一系列先下那个,这都是因为地形条件而造成的,管道不可避免的会接触许多自然和人为的不安全因素,这也是由于地形的复杂引起的,这些东西往往会给管道的安全管理和事故处理带来了很大困难。
2 管道事故的诊断即优化设计
管道中的事故在生产中依据其特点还可以分为五类即:凝管不通事故、火灾爆炸事故、油气泄漏事故、电气损坏事故、设备缺失事故。针对这些事故我们要做到管道的优化设计。
在现代以技术经济为综合的大背景下,管道优化设计就成为了一个值得探讨的问题。而方案的优化应重点体现其经济计算这一重要的组成部分。优化设计中的经济模型与实际工程的详细投资计算大不相同,既要简洁地表示设计变量的函数,又要有牢固的准确性,严禁的科学性,便于设计时的处理。经济模型下有许多方法建立输气管线,它可以包括:价格费用数据库,统计学归纳得到的方程公式。其准确与否对结果影响很大,所以不管采用哪一种模型,都必须符合其切身的实际情况以及参数模型一些列的变化。
不同方案的管子规格相近,对同一条管线中很常见。其运行维护费用相对于管道本身来说相差不大。技术方案的时间的概念经和其数量的概念,都是以济效益模式提供的,如果能够应采用动态完整的评价管道管线的方法。其寿命必定可以延长到三十年以上,甚至更多。分期建设方案因为年份的不同所以其实施的费用也不尽相同,近年来随着经济水平的提高,其施工费用也相对提高了许多,因此我们选用费用现值法时一定要注意他的费用。
(1)精确的模型和参数大在运用时对参数的优化影响很大,所以在经济模型和参数对比时用尽量需求就缺的数据。
(2)目前的算法只能对局部产生作用。在施工实际当中运费往往决定了方案的选择。如得到几个费用相近的方案便可在使用本软件时直接输入输入不同初始点,这些都可以供设计者进行参考。
(3)如果考虑地形的影响工艺计算造成的影响而导致管道壁厚发生变化变化,应对模型进行修正。如果可考虑对管线分段进行优话,其沿线输量变化应设计较大。
3 结语
管道输气又称干线输气,自输气站开始到配气站结束的一个气体活动方式。它包括的种类良多:有压气站、干线等一系列设备,在这些设备当中会存在许许多多的弊病,有些是人为造成的,有些是自然因素造成的,但总体来说,还是因为我国管道事业起步不久,对许多设备使用不合理,许多应注意的地点常常忽略造成的,如何在管道输气当中做到:优化气压站设备,优化管道设备,优化防火设备、优化电气设备。以及一些因种种因素造成的设施故障,都是解决长距离管道运输故障的重要前提。因此各个管道工作者应加强自身水平,提高业务知识,在技术上完善自己,在精神上提高自己,为我国的管道事业添砖加瓦,做出属于自己的贡献。
参考文献:
[1]陈利琼.在役油气长输管线定量风险技术研究.西南石油学院博士论文,2004.
[2]郭茂树,周根树,赵新伟等.现役油气管道安全性评价现状研究[J].石油工程建设,2004,30(1).
作者简介:
周红霞,女,大学本科,籍贯:辽宁省营口市。
李芳芳,女 ,大学本科,籍贯:黑龙江大庆市。
关键词:给水管材;球墨铸铁;聚乙烯;性能
1引言 给水管材应具备水力条件好、安装简便的特点,同时管道的化学稳定性要高,耐腐蚀、韧性好、折旧费用低。设计中,给水管道材料的选择应根据管径、供水水压、外部荷载和管道敷设区的地形、地质以及当地管材的供应情况,按照运行安全、寿命长、施工和维护方便、经济合理以及不会造成二次污染的原则,进行技术、经济、安全等综合评价,确定合理的管材。
2给水管材料 给水管材可分金属管(铸铁管和钢管)和非金属管(预应力钢筋混凝土管、玻璃钢管、塑料管等)。不同材料的水管,性能各异,适用条件也不尽相同。
(1) 铸铁管 铸铁浇铸成型的管子,铸铁管按材质可分为灰口铸铁管(也称连续铸铁管)
和球墨铸铁管。
灰口铸铁管虽有较强的耐腐蚀性,但由于连续铸管工艺的缺陷,质地较脆,抗冲击和抗震能力差,重量较大,并且经常发生接口漏水,水管断裂和爆管事故等。但是,其可以用在直径较小的管道上,同时采用柔性接口,必要时可选用较大一级的壁厚,以保证安全供水[1]。
离心铸造球墨铸铁管使用18号以上的铸造铁水经添加球化剂后,经过离心球墨铸铁机高速离心铸造成的管道,球墨铸铁管具有铁的本质、钢的性能,防腐性能优异、延展性能好,密封效果好,安装简易,具有很高的性价比。性能较连续铸造灰铸铁管优良,具用强度大、韧性好、管壁薄、金属用量少、能承受较高的压力等优点,离心铸造球墨铸铁管兼有铸铁的良好抗腐蚀性能和钢材的良好综合力学性能,其综合经济费用低于钢管,使用寿命为钢管的3~5倍。球墨铸铁管采用推入式楔形胶圈柔性接口,允许有一定限度的转角和位移,也可用法兰接口,施工安装方便,接口的水密性好,有适应地基变形的能力,抗震效果也好,是一种理想的给水管材。
(2) 钢管 钢管应用历史较长,范围广,是一种传统的输水管材。钢管有无缝钢管和焊接钢管两种。钢管的特点是能耐高压、耐振动、重量较轻、单管的长度大和接口方便,但耐腐蚀性差,使用寿命一般不超过25年。为延长钢管寿命,需对其进行防腐处理和保护,可采用涂料加牺牲阳极的复合防腐措施使钢管寿命达50年,但施工复杂,工期长,造价较高,在给水管网中,通常只在大管径和水压高处,以及因地质、地形条件限制或穿越铁路、河谷和地震区使用。
(3) 预应力钢筋混凝土管 预应力钢筋混凝土管分普通和加钢套筒两种。预应力钢套筒混凝土管是在预应力钢筋混凝土管内放入钢筒,其用钢材量比钢管省,价格比钢管便宜。其接口为承插式,承口环和插口环均用扁钢压制成型,与钢筒焊成一体。预应力钢筋混凝土管的特点是造价低,管壁光滑,水力条件好,耐腐蚀,但重量大,不便于运输和安装。
(4) 玻璃钢管 玻璃钢管全称缠绕玻璃纤维增强热固树脂加砂管,该工艺是以树脂为
基本材料,玻璃纤维及其制品为增强材料,以石英砂为填充材料而制成的新型复合管材,是一种新型管材,采用承插式连接,橡胶圈止水,能长期保持较高的输水能力,还具有强度高、耐腐蚀、不结垢、内壁光滑,粗糙系数小、水力性能好,重量轻,运输施工方便等特点,可在强腐蚀性土壤处采用,但其价格较高,几乎跟钢管接近。
(5) 硬聚氯乙烯(UPVC)管 UPVC管是一种以聚氯乙烯(PVC)树脂为原料,不含增塑剂的塑料管材,具有耐酸碱、耐腐蚀、不生锈、不结垢、柔软性好的优点,UPVC管内壁光滑,阻力小,同时具用重量轻,运输方便的优点,其搬运、装卸施工都十分方便,能减轻工人的劳动强度,缩短施工周期。 UPVC管道生产中使用的含铅稳定剂,会使铅溶解到水中,影响了用水卫生。随着化学工业技术的发展,卫生性能更好的有机锡,稀土,钙-锌复合剂等稳定剂体系,使UPVC管道系统完全不含铅,达到国家《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》的要求。
(6) 超高分子量聚乙烯(HDPE)管 超高分子量聚乙烯管是一种新型工程塑料管道,具备了耐化学腐蚀,抗内、外部及微生物腐蚀,强耐磨性和优异的液压性,在埋地管道可无需外层保护;良好的环境适应性和抗冻性,可用于室内和室外给水管道;管道连接采用电热熔焊接工艺,接头的强度高于管道本体强度,有效防止结点渗漏和开裂;低温抗冲击性好:聚乙烯的低温脆化温度极低,可在-60~60℃温度范围内安全使用,冬季施工时,因材料抗冲击性好,不会发生管子脆裂;抗应力开裂性好:HDPE具有低的缺口敏感性、高的剪切强度和优异的抗刮痕能力,耐环境应力开裂性能也非常突出;耐老化,使用寿命长:含有2~2.5%的均匀分布的碳黑的聚乙烯管道能够在室外露天存放或使用50年,不会因遭受紫外线辐射而损害;可挠性好: HDPE管道的柔性使得它容易弯曲,工程上可通过改变管道走向的方式绕过障碍物,在许多场合,管道的柔性能够减少管件用量并降低安装费用。水流阻力小:HDPE管道具有光滑的内表面,具有较传统管材更高的输送能力,同时也降低了管路的压力损失和输水能耗; 良好的卫生性能:PE管加工时不添加重金属盐稳定剂,材质无毒性,无结垢层,不滋生细菌,很好地解决了城市饮用水的二次污染。
(7) 钢塑复合管 以无缝钢管、焊接钢管为基管,内壁涂装高附着力、防腐、食品级卫生型的聚乙烯粉末涂或环氧树脂涂料,是防腐、耐侵蚀、无毒、无辐射的绿色环保管材
保留了传统金属管材的钢度及强度,远远优于塑料管、铝塑管。具有内壁光滑、磨擦阻力小不结垢的特点,外壁更加美观豪华;重量轻、韧性好、耐冲击、耐压强度高;适用温度更宽-30℃~100℃;与管件连接方式可采用绞丝、承插、法兰、沟槽、焊接等,多种方式、省工省力;与管件连接部位热膨胀系数差小,更安全可靠;价格性能比合理,较球墨铸铁管稍高,但比铜管、不锈钢管更经济。
3结束语 经过以上对多种给水管材性能的综合比较,在管材选用时建议如下:DN200mm及DN200mm以下供水管道首选HDPE管(高分子量聚乙烯管),焊接工艺简单,施工方便,工程综合造价低,重量轻,运输安装便捷,费用低 ;DN300~DN1200mm管道首选球墨铸铁管,容易安装,维修方便,经济费用低;DN1200mm以上给水管道管材首选预应力刚筒混凝土管,预应力刚筒混凝土管充分、综合地发挥了钢材的抗拉、易密封性及混凝土的抗压和耐腐蚀性,施工、维护较方便。工程中,还要考虑到实际情况,选用适用于该工程的最合理的管材。
山区、矿区和灾区地理位置偏远,建设常规加油站很不方便,且成本非常高,加之这些地区的工程机械作业具有临时性,作业位置不断变换,不宜建设常规的固定加油站。鉴于此,有必要建设可移动加油站来满足这些特殊地区的加油需求。在该背景下,集装箱式可移动加油罐应运而生,其特点为:
(1)具有集装箱的外形(见图1),运输方便;
(2)机动性能好,适应野外作业;
(3)既可以由单个油罐构成小型加油站,也可以根据需要将多个油罐进行组合,形成中型或大型加油站;
(4)集成化程度高,使用方便;
(5)工厂流水化生产,标准化程度高,建造成本较低;
(6)占用场地小且对场地要求不高。
2 集装箱式可移动加油罐的结构形式和
组成部分
2.1 结构形式
集装箱式可移动加油罐通常有以下结构形式:(1)油罐放置在集装箱内;(2)油罐与集装箱合二为一,即将集装箱四周的壁板作为油罐的壳体。从储油容积和成本来看,后者具有明显优势,是目前集装箱式可移动加油罐的主流结构形式。
2.2 组成部分
集装箱式可移动加油罐主要由起吊运输装置、罐体、管道系统、排气装置、检漏装置和报警控制系统等多个部分组成。
(1)起吊运输装置 起吊运输装置主要指集装箱角件以及将角件与油罐连接成整体的框架结构。集装箱式可移动加油罐只能在空载的情况下运输,因此,其对框架结构强度的要求不及专门运输油料的油罐车和油罐箱。由于集装箱式可移动加油罐可能需要通过海运及其他运输方式运至目的地,为方便运输,其外形尺寸需要满足集装箱的设计规范要求。
(2)罐体 罐体主要为圆形和方形。圆罐具有强度较好、制作方便等优点;方罐则具有容积大的优点,更适合用于加油站。罐体主要由壳体、人孔、内部爬梯及罐内加强筋等组成。油罐壳体不但需要具备一定强度,而且需要具有较强的防漏性能,以免油料泄漏对环境造成污染。为此,可将壳体设计成双层:内层壳体用于储油;外层壳体一方面起到保护内层壳体免受撞击的作用,另一方面起到防油料渗漏的作用。内层壳体采用Q345或16MnR等材质,以保证内壳强度;外层壳体主要起保护作用,可适当降低材质等级,一般使用Q235。人孔和内部爬梯供人员进入罐体进行检修和清洁。集装箱式可移动加油罐通常禁止在装油的情况下进行起吊和运输等作业,因此,在保证强度的情况下,一般不在罐内设置缓冲板。为满足同时存储不同油料的需求,可以将油罐分隔成多个独立的储油舱,从而使油罐具备一罐多用的功能。
(3)管道系统 管道系统由注油管、吸油管、回油管、排污管等组成。注油管用于向罐内注油,其构成部件包括浮球阀、过滤网、单向阀、球阀、快速接头及钢管等。浮球阀可在油料加注到罐内安全高度时自动切断供油;过滤网用于防止油料中的杂质进入罐内;单向阀具有防止罐内油料回流和防盗的作用;球阀起到总开关的作用,仅在加油时打开;快速接头可与外部油罐车管道连接。吸油管用于向工程机械加油,主要由吸油管、过滤装置、防盗阀、球阀、流量计、吸油泵、加油枪等组成。排污管用于定期清理罐内残渣,以保持油料清洁。
(4)排气装置 排气装置主要用于平衡罐内外的气压,防止罐内压力过高或形成负压而造成罐体损坏。排气装置分为常压排气装置和紧急排气装置:常压排气装置用于正常工作状态下的排气;紧急排气装置用于常压排气失效情况下的应急排气,起到双重保险的作用。双壳油罐的内罐与外罐夹层也需要安装排气装置,以平衡夹层内的压力。
(5)检漏装置 检漏装置用于定期检测内层罐体是否漏油。通常做法是将钢管从油罐顶部贯穿到内外罐夹层最底部,然后用长杆插入钢管内,如果长杆底部有油迹,表明内层罐体漏油。
(6)报警控制系统 报警控制系统用于监控罐内油位高度及注油和吸油过程,当罐内油位低于最低油位或高于最高安全油位时,报警控制系统将发出警报。
为方便安装油罐外部管道系统,可在油罐一端留出一定空间用作泵房,将油泵、阀门、过滤装置、流量计等油罐外部设施安装在泵房内,这样不仅使整体结构非常紧凑,而且便于运输。
3 集装箱式可移动加油罐的试验规范
关键词:天然气 天然气开采 天然气运输
一、天然气的构成及分类概述
天然气是一种多组分的混合气体,主要成分是烷烃,其中甲烷占绝大多数,另有少量的乙烷、丙烷和丁烷,此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气,以及微量的惰性气体,如氦和氩等。在标准状况下,甲烷至丁烷以气体状态存在,戊烷以上为液体。天然气在燃烧过程中产生的能影响人类呼吸系统健康的物质极少,产生的二氧化碳仅为煤的40%左右,产生的二氧化硫也很少。天然气燃烧后无废渣、废水产生,相较于煤炭、石油等能源具有使用安全、热值高、洁净等优势。天然气也同原油一样埋藏在地下封闭的地质构造之中,有些和原油储藏在同一层位,有些单独存在。对于和原油储藏在同一层位的天然气,会伴随原油一起开采出来。对于只有单相气存在的,我们称之为气藏,其开采方法既与原油的开采方法十分相似,又有其特殊的地方。 由于天然气密度小,为0.75~0.8千克/立方米,井筒气柱对井底的压力小;天然气粘度小,在地层和管道中的流动阻力也小;又由于膨胀系数大,其弹性能量也大。因此天然气开采时一般采用自喷方式。这和自喷采油方式基本一样。不过因为气井压力一般较高加上天然气属于易燃易爆气体,对采气井口装置的承压能力和密封性能比对采油井口装置的要求要高的多。其可以分为两类:
1、液化天然气
主要成分是甲烷,被公认是地球上最干净的能源。无色、无味、无毒且无腐蚀性,其体积约为同量气态天然气体积的1/600,液化天然气的重量仅为同体积水的45%左右。其制造过程是先将气田生产的天然气净化处理,经一连串超低温液化后,利用液化天然气船运送。燃烧后对空气污染非常小,而且放出热量大,液化天然气(LNG)技术除了用来解决运输和储存问题外,还广泛地用于天然气使用时的调峰装置上
2、液化煤层气
原料煤层气经过压缩、预处理(主要为去除水分、二氧化碳、硫化氢、汞等)、再经低温换热后(终温-162℃),变成液态的煤层气,称为液化煤层气,简称LCPM。
(1) 煤层气液化后便于进行经济可靠的运输。,它比管道输气和压缩煤层气(CCPM)运输可节省大量投资及大幅度运输成本,而且方便可靠,风险小,适应性强。
(2) 储存效率高、占地少、投资省。
(3) 有利于城市负荷的平衡调节。
(4) 生产过程中释放出的冷量可回收利用。
(5) LCPM可作为优质的车用燃料。与汽车烧汽油相比,它具有辛烷值高、抗爆性好、燃烧完全、排气污染少、发动机寿命长、降低运输成本等优点
(6) 有利于环境保护,减少城市污染。
二、天然气的开采
1、天然气开采的自身特点
首先天然气和原油一样与底水或边水常常是一个储藏体系。伴随天然气的开采进程,水体的弹性能量会驱使水沿高渗透带窜入气藏。在这种情况下,由于岩石本身的亲水性和毛细管压力的作用,水的侵入不是有效地驱替气体,而是封闭缝缝洞洞或空隙中未排出的气体,形成死气区。这部分被圈闭在水侵带的高压气,数量可以高达岩石孔隙体积的30%~50%,从而大大地降低了气藏的最终采收率。其次气井产水后,气流入井底的渗流阻力会增加,气液两相沿油井向上的管流总能量消耗将显著增大。随着水侵影响的日益加剧,气藏的采气速度下降,气井的自喷能力减弱,单井产量迅速递减,直至井底严重积水而停产。
2. 天然气开采的方法
目前治理气藏水患主要从两方面入手,一是排水,一是堵水。堵水就是采用机械卡堵、化学封堵等方法将产气层和产水层分隔开或是在油藏内建立阻水屏障。目前排水办法较多,主要原理是排除井筒积水,专业术语叫排水采气法。
排水集气法,首先要求所收集的气体不溶入水,或者与水发生反应。排水集气法的工作原理是,用水作为密封物,使空气得到隔绝。被收集的气体用软管从水中穿过,向瓶口朝下的集气瓶中灌放,由于需要排开水以后才能收集到气体,不会混入空气中的氧气氮气等气体,因此其纯度相对较高。具体如下:
2.1、 深井泵排水采气法。此方法是利用下入井中的深井泵、抽油杆以及地面抽油机通过油管抽水,套管采气的方式控制井底的压力。适用于地层压力较低的气井,特别是产水气井的中后期开采,唯一的缺点是费用比较高。
2.2、 小油管排水采气法。此方法是利用一定的产气量,油管的直径越小,气流的速度越大,携液能力越强的原理,如果油管直径选择合理,就不会形成井底积水。本方法适用于产水初期,地压比较高,而产水量比较少的井。
2.3、 泡沫排水采气法。就是将发泡剂通过油管或套管加入井中,发泡剂融入井底积水于水作用形成气泡,这样不但可以降低积液的相对密度,还能将地层中产出的水随气流带出地面。此法适应于地层压力高,产水量较少的气井。
2.4、 柱塞气举排水采气法。原理就是在油管内下入一个柱塞。下入时柱塞中得流道处于打开状态,柱塞在自重的作用下向下运动,当到达油管底部时柱塞内的流道自动关闭,由于作用在柱塞底部的压力大于作用在顶部的压力,柱塞开始向上运动并将柱塞以上的积水排到地面,当其到达油管顶部时柱塞内的流道又被自动打开,又转为向下运动。通过柱塞的往复运动,就可以不断的将积液排出。此方法适用于地层压力较充足,产水量又大的气井。
三、天然气的运输
天然气本身的固有的特性决定了管道是其最合适的运输方式,适用于整个天然气供应链上的每个运输环节。作为连接气源和输配气系统的纽带,长距离输气管道具有距离长(一般从几百公里到几千公里不等)、管径大(一般在400mm以上)、输量大、输送压力高(一般高于4Mpa)、可以连续运行、投资规模大等主要特点。
长距离输气管道又叫干线输气管道,它是连接天然气产地与消费地的运输通道,所输送的介质一般是经过净化处理的、符合管输气质要求的商品天然气。长距离干线输气管道管径大、压力高,距离可达数千千米,大口径干线的年输气量高达数百亿立方米。长距离输气管道主要包括:输气管段、首站、压气站(也叫压缩机站)、中间气体接收站、中间气体分输站、末站、清管站、干线截断阀室等。实际上,一条输气管道的结构和流程取决于这条管道的具体情况,它不一定包括所有这些部分。