念龙化工-管道氮气置换

天燃气管道氮气置换
力在不断地变化，因此清管器运行速度难以得到控制。结合国内西一线、涩宁兰等输气管道投产经验，可知加清管器置换并未达到隔离气体、减少混气量的目的。根据实践经验对这３种输气管道置换方案应用效果进行对比总结，各种方案的优缺点如表１所示。 表１　常用置换方案比较表方 案 优 点 缺 点 加清管器有氮气置换 ①各组分彼此***；②系统置换安全；③技术操作难度低 ①氮气需求量大，费用高；②受地形等因素影响大，易增加混气长度 无隔离器氮气置换 ①与空气隔离，安全；②速度易控、操作简单、费用低；③受地形及管道安装影响小；④有利于保持管道干燥程度 ①管道每个区域没有相对的***性；②扩散速度受压力温度和置换速度影响 加隔离器无氮气置换 ①比较经济；②清管器能清除管线内污物；③便于了解管线内部的实际情况 ①不易操作，操作复杂；② ***系数较高，投产时间长 ２一维氮气置换模型 管道在置换过程中，由于两种气体存在着速度梯度和浓度梯度，在分子扩散和对流扩散的作用下（主要是对流作用），在接触界面会发生质量传递，即混气，管道氮气置换方案，如图１所示。 由于管道的直径和长度相比可以忽略不计，所以可以假设沿径向分布均匀，并且不存在径向浓度梯度。将空气视为单一物质，用一维对流扩散方程描述管内断面混气平均浓度分布，其方
氮气置换
煤层气的开采利用对我国能源结构改善和煤矿安全生产具有十分重要的意义，但我国煤层的渗透率和储层压力普遍偏低，不利于煤层气的运移和产出，因此改善煤储层的渗透性是煤层气开发的关键环节。水力压裂是一种常用的储层强化增透改造的技术，通过向煤层中注入高压流体，使原有裂隙扩展或形成新的裂隙，提高煤储层气体的导流能力。对于低压、低孔和低渗的煤层，可采用氮气泡沫压裂对煤层进行改造。为探究压裂液中氮气提高煤层气产量的机理，相关学者从多元气体吸附[1-2]、煤基质变形[3-5]和渗透率变化[6-8]等方面开展了相关的研究工作，发现煤对不同气体的吸附能力具有差异性，气体的吸附和解吸会引起煤基质的变形，从而导致煤储层渗透性的改变。研究表明，氮气的吸附与解吸过程是可逆的，可作为水力压裂理想的伴注气体[9]。氮气泡沫压裂不仅能促使煤层产生新的裂隙，提高煤储层的导流能力，而且可以通过气体置换驱替作用提高煤层气的采收率。相关学者从注氮煤层气增产机理[10-11]、采收率提高[12]等方面做了相关研究，并且进行了现场的工业应用[13]。煤层的渗透性取决于煤层中孔裂隙发育规模、分布与连通性，为了探究泡沫压裂过程中高压氮气对煤中孔隙结构的影响，笔者选取安鹤矿区鹤壁六矿二1煤层样品进行注入高压氮气置换吸附/解吸实验，利用低温液氮吸附方法测定了实验前后煤中孔隙的发育规模、结构与形态的变化，通过多种分析模型的精细研究，管道 氮气置换，以期揭示泡沫压裂工艺中氮气的增透机理。

近几年，随着社会经济和地方建设的快速发展，每年为了避让各类建设项目需改

线的作业多达 10 余次，在进行新旧管道动火碰口作业

时，一般采用停输带气微正压、停输置换不带气及不停

输带压封堵 3 种碰口作业方法[1]。由于停输带气微正

压作业安全风险大，不停输作业施工***复杂[2]，加之

费用高，在计划性停输碰口情况下，优先选用高纯度氮

气（≥99％）将管内置换合格进行不带气动火施

工。采用传统氮气置换方法，因线路截断阀一般与输

气管道埋地全焊接连接，管道氮气置换，若存在内漏现象，无法实现加

盲板隔离置换彻底，管道氮气置换，动火碰口点存在带实施的

安全风险。陕西省股份有限公司在不断总结置

换工艺的基础上，采用中间注氮置换方法，有效规避了

线路截断阀内漏带来的作业风险。

1　中间注氮方法与传统方法的对比

1.1　传统注氮置换方法

1.1.1　工作原理

关闭作业段管道两端的线路截断阀，对碰口作业

段管道内进行点火排放，当管内压力达到微正

压（285～1 177 Pa) 范围时，停止放空，将液氮罐车、低

温液体泵、汽化器通过高压软管与站场（阀室）预留注

氮阀门连接好，打开阀门注入氮气，在另一站场（阀室）

打开放空阀排放，并在压力表接口处和碰口点打孔用

可燃气体分析仪持续检测管内含量，当浓度小

于下限的 25％时认为置换合格，才能动火

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