一种集输管道分段清管系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种集输管道分段清管系统及方法，系统包括沿集输干线设置的至少一个中间清管系统；所述中间清管系统包括干线清管器停留/发送系统、大旁通系统、清管器指示系统和逻辑控制系统。与现有技术相比，本发明专利技术的积极效果是：本发明专利技术基于积液及段塞负荷工艺分析，采用分段清管的模式进行管道段塞流消化；通过逆序清管，最大限度利用下游先行清管后管道的容积实现上游来液接收，降低末点段塞流负荷，避免扩建大型段塞流捕集器；清管系统结构简单，相比增加常规清管站，此方案可省去清管器收球筒、发球筒及附属设施，在大口径、高压力的管道工程项目中具有优势。

【技术实现步骤摘要】
一种集输管道分段清管系统及方法
本专利技术涉及一种集输管道分段清管系统及方法。
技术介绍
随着陆上气田开发要求提高，集输干线管道趋于长距离、大管径、高压力等的特点愈加明显。气田集输管道一般采用气液混输模式，伴随地形起伏，管道积液问题不可避免。管道积液受多种因素影响，主要包括管道输量、介质气液比、管道地形情况等。尤其对于投产初期和生产末期的混输管道，在低输量提产、低输量清管或全线智能检测中，均可能诱发管道中积液形成段塞流，流向管道末点的处理厂或集气站；若下游段塞流捕集设备及液相处理装置无法满足瞬时大规模段塞流的接收能力，则可能对生产造成较大的影响(例如液相进入气体处理系统或全厂停产)；而新建(扩建)满足大量段塞流捕集负荷的接收装置，通常耗资巨大。因此，提出合适的管道清管或段塞流捕集系统和方案，对集输系统、处理系统的安全、经济运行影响极大。目前，通过商业工艺分析软件可以较为直观地计算不同工况下集输管道中产生的段塞量，对应的段塞流处理方法主要包括：1)定期清管，确保管道积液不超过下游段塞流捕集能力；2)扩建下游段塞流捕集设备，提高末端段塞流捕集能力，保证其捕集能力与实际工况引起的段塞流体积匹配；3)采用旁通式清管设备，延长清管推出液量时间，减缓下游段塞处理设施峰值负荷；4)设置中间清管站场，实行逐段清管，降低末点段塞流负荷。上述方法存在各自的使用特点和限制：定期清管能从理论上控制管道中的积液量，但频繁清管存在运维费用较高、运行风险增大等问题，清管周期的计算也存在一定的偏差；扩建下游段塞流捕集器虽然在理论上能够解决极端段塞流负荷问题，但工程投资极高，且设备使用频率相对较低，性价比不高；旁通式清管在实际操作过程中具有最低流速要求，在低速运行中，可能发生卡球等问题，运行风险大于普通清管方式；逐段清管需要设置中间清管站场(带收发球筒)，设备较多，投资较高，管理要求高，且存在使用频率相对较低的问题。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点，本专利技术提供了一种集输管道分段清管系统及方法，基于管道内积液分布及段塞流形成规律，从降低段塞量峰值、延长段塞流进入下游设备时间和分段处理段塞流的角度，借助逆序清管原理(利用下游清空管段的容积，接收部分上游管段的清管液量)，实施集输管道清管和段塞流控制，同时通过降低管道内径、借助下游积液缓冲、管节拆卸等手段实现无收发球筒的清管器捕集和发送，替代投资较高的清管器收球筒和发球筒。本专利技术所采用的技术方案是：一种集输管道分段清管系统，包括沿集输干线设置的至少一个中间清管系统；所述中间清管系统包括干线清管器停留/发送系统、大旁通系统、清管器指示系统和逻辑控制系统，其中：所述干线清管器停留/发送系统包括依次连接于集输干线上的上游异径挡条三通、上游干线球阀、上游干线压力变送器、第一级厚壁管节、第二级厚壁管节、第三级发球管节、下游干线压力变送器、下游干线球阀和下游异径挡条三通，设置于跨过上游干线球阀的引气/发球控制旁路和设置于跨过下游干线球阀的引气/收球控制旁路；所述大旁通系统包括连接于上游异径挡条三通上的旁通上游球阀、旁通上游压力变送器、旁通调节阀、旁通下游压力变送器、连接于下游异径挡条三通上的旁通下游球阀；所述清管器指示系统包括分别安装于上游干线、下游干线和干线清管器停留/发送系统上的清管器通过指示器；所述逻辑控制系统包括压力变送器、清管器通过指示器信号收集与处理系统，以及球阀/调节阀联动控制系统。本专利技术还提供了一种集输管道分段清管方法，包括如下内容：(1)管道正常运行时，全线所有的干线清管器停留/发送系统开启，所述第二级厚壁管节采用常规管节替代，大旁通系统关闭，介质由上游管道经干线清管器停留/发送系统接入下游管道；(2)清管时，首先进行干线的最后一段管道清管：将对应的中间清管系统流程导入大旁通系统，关闭干线清管器停留/发送系统的干线阀门，放散置换阀门间管路，拆卸常规管节后，将清管器放置入第二级厚壁管节的后半部分，并将其安装于干线，经过严密性测试后，依次打开干线球阀旁路和第二级厚壁短节旁路，建立球阀上下游平衡压力，打开下游干线球阀，并减小旁通调节阀开度、开启上游干线球阀，实现发球；下游清管指示器发出信号后，关闭大旁通系统所有阀门，关闭干线所有旁路阀门；(3)按与第(2)步相同的清管器安装和发送方式继续进行干线倒数第二段管道清管：清管器在进入中间清管系统前，通过第一清管器指示器后，下游干线球阀关闭，该球阀的旁路系统开启，大旁通系统的旁通调节阀减小开度，大旁通系统球阀开启，清管器依次经过异径挡条三通、压力变送器、调节阀、第二清管指示器后，进入第二厚壁管节的前半部分；关闭上游干线球阀和其旁路管路、关闭下游球阀旁路管路，借助气体放散置换管路、液体放散管路和第二厚壁管节旁路管路，放散置换隔离段介质，然后拆卸第二厚壁管节，收球结束。与现有技术相比，本专利技术的积极效果是：本专利技术基于积液及段塞负荷工艺分析，采用分段清管的模式进行管道段塞流消化；通过逆序清管，最大限度利用下游先行清管后管道的容积实现上游来液接收，降低末点段塞流负荷，避免扩建大型段塞流捕集器；清管系统结构简单，相比增加常规清管站，此方案可省去清管器收球筒、发球筒及附属设施，在大口径、高压力的管道工程项目中具有优势。具体表现为：(1)设置科学本专利技术基于先进的工艺模拟分析结果，合理设定清管系统位置与数量，通过分段清管操作，将最终累加进入下游捕集器的管道积液拆分为多次气体夹带和一次小量段塞，在清管器进行管道最后一段清管前，所产生的积液推出体积可在最后一段管段通过气流夹带的形式，相对均匀地进入捕集器，且具有较长的消化时间；最后一段管道积液体积与捕集器处理能力匹配，保证清管全程中，下游捕集器及其他装置正常运行。(2)经济性佳本专利技术增加的干线清管系统结构简单、功能明确，利用特殊管道内径变化和气流分配，使进场清管器降速和缓慢发射，可替代设置清管器收球筒和发球筒，同时通过管道自身的积液能力，避免下游兴建大型段塞流捕集器。(3)操作安全：设置的干线清管器停留/发送系统为操作工况开启，正常运行时采用常规管节代替第二厚壁管节，避免压力损失；拆卸部分设置放空与置换系统，保证操作过程安全。(4)切换灵活：设置的干线清管器停留/发送系统可在管道正常运行时更换为等内径干线管道，实现清管球直接通过，减少操作次数。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1为本集输管道分段清管系统的分布示意图；图2为本集输管道分段清管系统的子系统(中间清管系统)流程示意图。具体实施方式一种集输管道分段清管系统，如图1和图2所示，总系统包括：首站A、中间清管系统1#、中间清管系统2#、……、中间清管系统n#和末站B；所述中间清管系统为多处根据工艺、经济比选后设置的、用于减小一次性长距离清管段塞负荷、先进行下游清管、再进行上游清管的线路中间系统。各中间清管系统为单独子系统，包括：上游进站管道1、上游异径挡条三通2、上游干线球阀3、第一级厚壁管节4、第二级厚壁管节5、第三级发球管节6、下游干线球阀7、下游异径挡条三通8、下游出站管道9、干线压力变送器10/11、旁路球阀12/14/17/19/22/24、旁路调节阀13/18/23、气体放散置换阀15/20、液体放散阀16/21、旁通上游球阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集输管道分段清管系统，其特征在于：包括沿集输干线设置的至少一个中间清管系统；所述中间清管系统包括干线清管器停留/发送系统、大旁通系统、清管器指示系统和逻辑控制系统，其中：所述干线清管器停留/发送系统包括依次连接于集输干线上的上游异径挡条三通、上游干线球阀、上游干线压力变送器、第一级厚壁管节、第二级厚壁管节、第三级发球管节、下游干线压力变送器、下游干线球阀和下游异径挡条三通，设置于跨过上游干线球阀的引气/发球控制旁路和设置于跨过下游干线球阀的引气/收球控制旁路；所述大旁通系统包括连接于上游异径挡条三通上的旁通上游球阀、旁通上游压力变送器、旁通调节阀、旁通下游压力变送器、连接于下游异径挡条三通上的旁通下游球阀；所述清管器指示系统包括分别安装于上游干线、下游干线和干线清管器停留/发送系统上的清管器通过指示器；所述逻辑控制系统包括压力变送器、清管器通过指示器信号收集与处理系统，以及球阀/调节阀联动控制系统。

【技术特征摘要】
1.一种集输管道分段清管系统，其特征在于：包括沿集输干线设置的至少一个中间清管系统；所述中间清管系统包括干线清管器停留/发送系统、大旁通系统、清管器指示系统和逻辑控制系统，其中：所述干线清管器停留/发送系统包括依次连接于集输干线上的上游异径挡条三通、上游干线球阀、上游干线压力变送器、第一级厚壁管节、第二级厚壁管节、第三级发球管节、下游干线压力变送器、下游干线球阀和下游异径挡条三通，设置于跨过上游干线球阀的引气/发球控制旁路和设置于跨过下游干线球阀的引气/收球控制旁路；所述大旁通系统包括连接于上游异径挡条三通上的旁通上游球阀、旁通上游压力变送器、旁通调节阀、旁通下游压力变送器、连接于下游异径挡条三通上的旁通下游球阀；所述清管器指示系统包括分别安装于上游干线、下游干线和干线清管器停留/发送系统上的清管器通过指示器；所述逻辑控制系统包括压力变送器、清管器通过指示器信号收集与处理系统，以及球阀/调节阀联动控制系统。2.根据权利要求1所述的一种集输管道分段清管系统，其特征在于：所述干线清管器停留/发送系统包括设置于跨过第二级厚壁管节的平衡/吹扫旁路、设置于管道上的气体放散置换管路和液体放散管路。3.根据权利要求2所述的一种集输管道分段清管系统，其特征在于：所述引气/发球控制旁路和引气/收球控制旁路均为小口径球阀+调节阀+球阀旁路，调节阀电动控制，旁路与干线水平平行安装；所述平衡/吹扫旁路为小口径球阀+调节阀+球阀管路，调节阀手动控制，旁路在干线下方开口，低点跨过。4.根据权利要求1所述的一种集输管道分段清管系统，其特征在于：所述大旁通系统包括放散置换管路和跨越旁通下游球阀的旁路调节/平衡管路。5.根据权利要求4所述的一种集输管道分段清管系统，其特征在于：所述旁路调节/平衡管路为小口径球阀+调节阀+球阀管路，调节阀手动控制，旁路与干线水平平行安装。6.根据权利要求1所述的一种集输管道分段清管系统，其特征在于：所述第一级厚壁管节水平安装，两端为法兰连接，可拆卸，一端连接上游干线，一端连接所述第二级厚壁管节，其外径与上游干线和下游干线一致，内径小于干线，内侧管壁坡口角度为15°，由上游向下游逐渐增厚，起到...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊文，汤晓勇，谌贵宇，杨帆，郭艳林，余洋，王磊，昝林峰，陈静，冯琦，马艳琳，汤智昀，
申请(专利权)人：中国石油工程建设有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51