李扬

中油管道检测技术有限责任公司

 

摘要：某凝析油管道进行清管作业时将机械清管器遗留在管道内未能清出，致管道仅维持低输量运行。详细分析了清管器卡堵原因和解堵清管器选型要求，设计并加工不同密度的泡沫清管器在水环道实验平台进行了解堵试验。结果表明，新设计的泡沫清管器具有良好的解堵能力，可满足现场解堵作业需求。

关键词：凝析油管道；清管器；解堵清管器选型；清管作业

 

某凝析油管道于2004年投产，管径273 mm，设计压力9.3 MPa，长度56.67 km，其中陆上管道46 km、海底管道10.67 km。凝析油由陆地输送至海洋平台。该管道2011年进行清管作业期间将一个机械清管器遗留在管道内至今未能清出，目前管道维持低输量运行。

1  基本情况

该管道进行清管作业时共发送4个清管器，其中第一、第二个清管器正常收出，第三个清管器未清出，第四个清管器收出后破损，详见表 1。

2  清管器卡堵分析

2.1  卡堵可能性分析

（1）清管器组装不紧固，螺母脱落、皮碗脱落等原因导致清管器散架。

（2）清管器皮碗磨损严重而泄流，导致清管器前后平压，清管器无法继续运行。

（3）清管器支撑性不够、密封性差，清管器皮碗底部偏磨导致泄流，清管器前后平压无法继续运行。

（4）清管器通过局部管件如三通、弯头等位置时由于姿态不正导致清管器泄流停球。

（5）由于管道内杂质、异物导致清管器无法通过而造成卡堵。

（6）管道存在较大变形导致清管器卡堵，管道会出现明显压力波动，或者导致首站压力上升，或者将清管器皮碗打翻而影响管道正常输送。

2.2  清管器特点分析

卡堵的双向清管器为六直板清管器（图 1），筒体长度为355 mm，中间第一个密封皮碗和第四个密封皮碗的密封间距为274 mm，清管器可通过1.5D弯头。清管器前后两端小直径直皮碗起支撑和导向作用，中间四个直径较大的直皮碗起密封作用，密封皮碗硬度低。

图 1 双向清管器实物

2.3  清管器停球原因分析

（1）凝析油管道（10英寸，254 mm）第一次泡沫清管器和第二次机械清管器顺利发送并收出，第三次清管器运行期间未出现较大压力波动，基本可以排除管道存在较大变形的可能。

（ 2）清管器未发生泄流停球，表明清管器皮碗不存在质量问题。

（3）液体管道的运行相对稳定，清管期间清管器正常运行并通过HDD过球指示器。但不排除清管器散架可能，如泡沫清管器密度为80 kg/m3，密度偏低使其整体强度不够。

（4）第一次和第二次清管器正常收出且杂质量少，第三次清管器运行期间未见明显压力波动，基本排除因杂质、较大异物导致清管器卡堵的可能性。

综上分析，该双向清管器有两种卡堵可能：一种是因清管器皮碗支撑性、密封性差和皮碗质量问题导致清管器泄流停球；另一种是清管器部件散架导致停球。后期发送救援球未推出清管器散架部件，据此推断由于直型密封皮碗硬度低，经过长距离运行磨损，在弯头处极易形成泄流通道，导致清管器前后平压而停球，因此该清管器可能在管线某一个弯头处因泄流引发动力不足而停球的概率较高。

3  解堵工艺研究

3.1  解堵清管器选型

清管器因外形、材质、尺寸等差异而具有不同的动力学特性和优缺点，适用性比较见表 2。要根据现场条件，综合分析不同类型清管器特点选用适用于解堵的清管器，以达到最佳解堵效果，降低解堵风险。

为防止解堵作业过程中清管器再次发生卡堵，选择解堵清管器首先要保证管道运行安全，其次能将卡堵清管器成功推出。具体要求是通过性能好，可压缩性强，具备将管道内遗留清管器清出能力。经分析，泡沫清管器和全聚氨酯清管器符合这一要求。

设计并加工3种不同密度的泡沫清管器（图 2），其长度和外径相同，分别为370 mm 和270 mm，其他参数详见表 3；设计加工1种全聚氨酯清管器，长度430 mm，外径 268 mm，皮碗数量4个。

图 2 试验用泡沫清管器

表 3 泡沫清管器参数

试验过程中如果泡沫清管器发送卡堵，拟发送密封性能更好的全聚氨酯清管器作为救援清管器将卡堵的清管器推出。

3.2  解堵试验

为了更好地模拟清管器的运行状况，以便确定解堵清管器最佳选型，选择4种不同型号的清管器在中油管道检测技术有限责任公司国家实验室进行清管器解堵试验（图 3），记录清管器运行期间的管道收发球端的压力数据。

图 3 解堵试验现场

试验期间泵输量相对稳定，清管器运行期间管道内部摩阻值固定。通过对比清管器运行期间发球筒压力值与收球筒压力值差值，可分析清管器运行阻力，压差对比曲线如图 4所示。

图 4 压差对比曲线

从图 4压差对比曲线可得出以下结论：

（1）密度为130 kg/m3的泡沫清管器运行压差最小，运行期间压力波动最小。

（2）试验期间对3种不同密度的泡沫清管器进行前部削平改造，改造后的清管器运行压差均有降低，表明压力波动较改造前明显减小。

（3）全聚氨酯清管器运行期间压力波动较泡沫清管器明显，运行阻力均值大于泡沫清管器。

4  结语

新设计的前部削平、密度为130 kg/m3的泡沫清管器运行期间压力波动最小，具有良好的解堵能力，满足现场解堵作业需求。本文主要研究了密度参数对泡沫清管器运行期间压差和压力波动产生的影响，后续应用时建议结合管道工况条件，继续对清管器抗撕裂性能进行分析。 

作者简介：李扬，1986年生，工程师，毕业于西南石油大学，主要从事管道检测工作。联系方式：13503167133，jc_liyang@cnpc.com.cn。