浅谈工程管道清管目的

材料完成，若在试压过程中使用，会使后方液态水渗漏至前方，显然是不适用的。

2.3 除水干燥

当试压阶段完成后，便需要将试压阶段存留在管道内的水清除，这需要经过多次清管操作完成，除水清管器尺寸清管器的选择需要管道的长度、内径和管线路由决定，清管器运行速度需大于1.6km/h。需要注意的是，当清管器运行到管道终端时，会有大量液体流出，终端需要对其进行相应处理。当终端接收到除水清管器后，通常再连续发送多个泡沫清管器清除管内剩余液体。然而，当运输的介质对管道附着水要求较高时，在除水之后便须对管道进行干燥处理。

管道干燥的常用方法包括干燥气体与泡沫清管器结合使用、氮气干燥以及“真空干燥法”。将干燥气体与泡沫清管器结合使用的干燥方法主要用于陆上管道。第一步是使用干燥气体（露点低于-68℃）推动低密度聚氨酯泡沫清管器在管內运行一次，泡沫清管器和干燥空气可以吸收管道内的残存液体，将水带出管道，之后重复此步骤，直到管道终端接收到干燥的泡沫清管器。对于较长的管道而言，此步操作甚至会重复进行几百次。下一步是清除从水中析出的铁锈、轧屑和沉积物等杂质，通常采用缠绕细钢丝刷的泡沫清管器完成，同样进行重复操作直到钢丝网中不再有杂质为止。

3 管道运行阶段

3.1 成品油管道

3.1.1 清理作用

成品油管道需要对输送介质中沉淀下的细小杂质进行定期清理;此外，管道中所运输的成品油会分离出游离水沉在低洼处，这些游离水会减小流体流通面积，降低输送效率，甚至引起腐蚀等问题，因此也需要清除。一般来讲，能起到密封作用的清管器均可用来清除管道内的液态水，而安装有专门清理工具的清管器效果会更好一些，如鬃毛刷等。清理清管器有多种类型，可以是简单的泡沫清管器，在其外表面粘合细钢丝刷用于吸附细小杂质;也可以是为特定尺寸管道定制的清理清管器，其上安装专门的清理工具。清管器选择需要考虑的因素有：成品油性质、需要清除的杂质类型、管道长度直径以及是否有涂层等。

3.1.2 隔离作用

在同一条管道中对不同成品油同时进行输送时，通常在不同油品交界面放置清管器起隔离作用，通过清管器的密封隔离作用，可减少流体混合量，提高输送产品的纯度，减少不同产品的污染，降低输送产品的成本，提高经济效益。在工程中常用来隔离油品的清管器有泡沫清管器、球形清管器和硅树脂清管器。

在使用隔离清管器时，有以下问题需要格外关注：油品的交界面是否会经过中间泵站;控制系统能否精确地将清管器放置在不同油品的交界面处，在接收终端能否准确分割油品。有研究表明，准确恰当地使用隔离清管器能够有效减少油品掺混段长度，而若清管器位置放置不恰当，则会使掺混长度大大增加。

3.2 天然气管道

3.2.1 除杂作用

同成品油管道相似，天然气管道中也会有微尘颗粒等细小杂质，杂质的沉积会减小气体流通面积，因此需要对其进行清理。在天然气管道的除杂清理过程中，清理清管器的选择要格外注意管道内壁是否涂敷了内涂层：若管内壁含有内涂层，那么清管器上便不能装备会对内涂层产生损伤的部件，通常会使用弹性清洗设备，如聚氨酯密封盘，这种弹性清洗设备还可以使管道内壁更加光滑，进而减小气体流动阻力;若内壁无涂层，清管器上便可以安装清理刷，在清除管内杂质的同时也可以使内壁更加光滑，提高气体运输效率。

3.2.2 除液作用

从天然气井口至第一级处理厂的输气管道中有时会含有较多液体，即天然气凝析液（NGL），NGL会积聚在地势低洼处，这些液体不会堵塞管道，因为流通面积的降低导致气体流速增加，进而更多的液体会被气体携带前行，但在前行的过程中会形成湍流，导致更大的压降，降低运输效率，造成更多的能耗。特别的，有一些气井产出的NGL较多，或者当环境温度降低，随着气体的冷却，更多的气体转化为NGL，这些NGL会流进天然气管道，形成较为严重的段塞流流型，段塞流除了会对管道产生较大冲击之外，还会造成终端设备的溢流危险，对管道和生产设备都有巨大的威胁，因此输气管道中的凝析液需要清除。常用的清管器主要有清管球、泡沫清管器、聚氨酯整体清管器以及钢轴清管器等，如图4所示。

由于球体可以滚动，所以清管球收发系统很容易实现自动操作，清管球比其它清管器更易于控制，通过向清管球内充液调整清管球外径，更适合管道内径，在管道内通过能力较好;可用于具有不同内径的管道系统;在管道内运行时所需能耗小。然而当清管球经过管线分支或汇流点时，必须使用专门设计的三通，否则清管球可能不能正常通过;清管球清液效果好，但不能清除管线中所有的固体碎屑;清管球自身易破裂。

天然气管道凝析液的清除也经常应用泡沫清管器。泡沫清管器有可收缩、柔性好、对管道和阀门等设备的损伤小、管道振动小、安全系数高等优点。应用泡沫清管器的最重要原因是，泡沫清管器通过能力强、堵塞可能性低，如果发生卡堵，可通过高压挤破清管器，防止清管器的卡死而导致海底管道停产甚至是报废。泡沫清管器的不足之处在于运行距离较短，只能一次性使用。

钢轴清管器主要包括皮碗清管器和圆盘清管器，皮碗和圆盘清管器推动杂物及抗压能力强，密封性能良好，清管能力更强，并可随清管器安装信号发射机，追踪清管器位置，监测管壁厚度等。总体上来说，实际操作中较多采用钢轴清管器进行清管操作。

3.3 原油管道

3.3.1 清理作用

对于原油管道来讲，通常需要将其中的管壁沉积蜡和游离水去除。一般原油中会含有一定的游离水，由于水的密度更大，在重力作用下会从原油中分离出来而沉积在管道低洼处，这些游离水会引起严重的管道腐蚀问题，腐蚀一旦形成，腐蚀孔道内便会继续堆积游离水，而这部分的游离水无法使用清管器将其清除，因此引起更加严重的管道腐蚀，因此定期清除原油管道内的游离水是十分必要的。

至于管道内的沉积蜡处理，几乎每一种类型的清管器都可以将其清除一部分，但是每种类型清管器的除蜡效果是不同的，若清管器类型选择不对，会有很大一部分沉积蜡不能被清除，一般而言，带有高弹力刮刀的清管器清蜡效果较好。目前逐渐兴起一种射流清管器，在清管器中心开设旁通孔，允许一部分流体经过旁通孔进入清管器下游。当这种清管器应用于原油管道清蜡时，流体经过旁通孔进入下游，可以携带起被清理掉的沉积蜡流向更远的下游，减小了被清除的蜡对清管器运行的阻碍，从而降低了清管器的卡堵风险[11]。

3.3.2 隔离作用

当原油管道中运送的原油不是来自同一个油井时，需要使用清管器对不同油品进行隔离，进而减小不同油品间的掺混量，同成品油管道中的隔离作用相似，在油品交界面准确放置清管器是使用中的关键问题。

4 结语

随着管道运输行业的快速發展，清管操作逐渐成为不可替代的规程。本文依次从管道建设阶段、验收测试阶段和运行阶段，介绍了清管器的工程应用情况，先后涉及清管器在管道清扫、测径、试压、除水干燥以及清理、隔离等方面的重要应用，试图探究管道全生命周期内清管器所发挥的巨大作用，对全面深刻地理解清管器的应用具有重要意义。

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