维修前利用管线抽空技术降低气体管线压力.pdf

维修前利用管线抽空技术降低气体管线压力维修前利用管线抽空技术降低气体管线压力USING PIPELINE PUSING PIPELINE PUMP-DOWN TECHNIQUMP-DOWN TECHNIQUES TO LOWER GASUES TO LOWER GAS LINE PRESSURE LINE PRESSURE BEFORE MAINTENANCE BEFORE MAINTENANCE 1 1 内容提要 内容提要 为确保在维修过程中有一个安全的工作环境，天然气管道系统的操作者通常要降低管线压力并从管道截面处放出气体一般情况下，操作者会封堵住管线中尺寸尽可能最小的截面，并通过将气体排放到大气的方式来使管线降压1998 年，估计有 90 亿立方英尺的甲烷气体在日常维护和管道检修过程中被排入大气 维修前使用抽空技术来降低气体管线压力是减少甲烷排放量并产生巨大经济效益的一种有效途径管线抽空技术包括单独使用压缩机或者依次使用压缩机和便携式压缩机两种方式因为没有投资成本，并且可迅速回收成本，所以使用压缩机进行管线降压总是合理的使用便携式压缩机增加气体回收量的经济有效性在很大程度上取决于现场具体因素和操作费用。

不管选定何种抽空技术，甲烷减排量总是与气体排放前后管线压力降低程度成正比一般情况下，管线中 90%的气体能被回收回来进行销售，而不是直接排放到大气中对于体积较大、压力较高的气体管线，管道抽空技术是最经济的；对于已计划好的维护工作以及在有足够多管汇来连接便携式压缩机的情况下，管道抽空技术是最高效的 许多天然气 STAR 合作伙伴通过利用抽空技术获得了巨大的经济效益1998 年，天然气 STAR 计划气体输送合作伙伴使用抽空技术节省了 11 亿立方英尺的天然气节省的气体价格按 3 美元/千立方英尺计算，则节省了 300 多万美元 措施 措施 平均节平均节省气省气体体体积 体积 (千立(千立方英方英尺/尺/年) 年) 平均节平均节省气省气体体价值 价值 （美元（美元/年/年） ） 平均装平均装置费置费用 用 （美元（美元） ） 平均投平均投资回资回收收期期(年) (年) 维修前抽空气体管线 200 000* 600 000 75 000 <1 年** *数据以天然气 STAR 合作伙伴报道的经验为基础，该值变化很大影响节省气体体积和装置费用的因素包括管线长度和压力、压缩机类型以及场所或抽空数量。

数据包括所有和便携式压缩机报道结果 **因为没有投资成本，压缩机的投资回收期很短 2 2 技术背景 技术背景 天然气运输、分配、生产公司通过增压管线来输送甲烷气体和其他轻烃由于管道内部和外部腐蚀、垫片和焊接漏失、缺陷材料损伤以及外部因素造成损害等，使管线在其使用寿命期内需要不断进行修复或维护管线维修大体上分为四类： ★ 第 1 类：不涉及完全中断设备运行的非紧急维修★ 第 2 类：需要完全中断设备运行的非紧急维修★ 第 3 类：需要完全中断设备运行的紧急维修1 ★ 第 4 类：与现有管线并排铺设新管线并需要中断设备运行的大规模工程为确保有一个安全的工作环境，管线修理与维护活动通常需要降低管线压力来排出管线受影响部分的气体一种减压方法是封堵受影响的管段并将该段内的气体排放到大气中或者，操作者可以在气体排放之前使用抽空技术来降低气体管线的压力抽空技术是一种可取的变通方法，因为该技术可以获得更多的气体用于销售并减少甲烷排放量 在实施管线抽空技术时，操作者可以使用两种类型的压缩机来降低管线压力：压缩机和便携式压缩机根据场地情况，操作者可以单独使用压缩机或者将压缩机和便携式压缩机一起使用 ★ 使用压使用压缩机在其压缩机在其压缩比界限内缩比界限内降低管线压降低管线压力。

力一般情况下，压缩机压缩比可达到2：1通过封堵目标管线段的上游阀门，同时继续运行下游压缩机，管线压力大约可以降至工作管线压力的 50%然后再关闭压缩机并完全封堵管线段管线压力降至一半通常可以足够安全地在损坏管线上安装套筒这种类型的管线抽空技术仅在与安全管理政策保持一致的情况下才能使用 ★ 使用使用便携式压缩便携式压缩机来进一步机来进一步降低管线压降低管线压力操作者也可以考虑使用便携式压缩机来获得超过压缩机所能提供的更大的管线压降便携式压缩机可达到 5：1 的压缩比当与压缩机联合使用时，便携式压缩机可以在不向大气中排放气体的情况下将原始管线压力减小 90%只有当下游截流阀被用管线完全地汇集起来时才可以安全地使用便携式压缩机此外，使用便携式压缩机时必须严格遵守安全政策 尽管便携式压缩机可以额外回收 40%的原始管线气体用于销售，但它最适合在规划的维护工作过程中使用，比如第 1 类和第 2 类修理这是因为在紧急事件中，及时并经济有效地租用或租借设备、移动设备就位并对管线进行加压是比较困难的当多个地方的管线作为单个工程或者作为一项系列维修工程被停工进行修复时，便携式压缩机被证明是更简单易行的方法。

表 1 总结了不同管线修理类型所适合采用何种抽空技术的情况图 2 说明了降低管线压力的基本顺序 表表 1 1 管 管线抽线抽空空技术的技术的应用 应用 维修类维修类别 别 抽空技抽空技术 术 应用描应用描述 述 第 1 类和便携式 这些技术可被广泛地应用于第 1 类和第 2 类维修，因为这类维修主要用于非紧急情况和规划好的维护第 2 类第 3 类仅适用 第3 类维修主要用于要将管线重新投入运行而又没有时间移动便携式压缩机就位的非常紧急情况下的紧急维修 第 4 类仅适用 第 4 类维修项目可能非常庞大， 要并排现有管线铺设新管线在新管线启动期间存在从旧管线中回收气体的机会，但是因为工程规模的原因必须非常仔细地进行协调 3 3 经济和环境效益 经济和环境效益 在进行管线维护和修理活动前，通过在管线下游使用压缩机和便携式压缩机来降低气体管线压力，油气生产公司能实现巨大的环境和经济效益潜在的节省包括： ★ 回收并销售本应被排放到大气中的天然气在修复生产管线这种情况下，气流中可能还包括一些有价值的重烃★ 减少甲烷排放量2 ★ 减少有害气味和噪声★ 消除或减少危险性空气污染物（HAP）排放量，主要包括苯、甲苯、乙苯和二甲苯（BTEX） 。

图图 2 2 降 降压顺压顺序 序 4 4 决策步骤 决策步骤 评价使评价使用在用线式压缩式压缩机和机和便便携式压携式压缩机缩机的的七个步七个步骤： 骤： （1）估计压缩机可以回收的气体量及其价值 （2）验证使用便携式压缩机的技术可行性 （3）决定用于项目的尺寸合适的便携式压缩机 （4）研究购买或租赁便携式压缩机的可行性和费用 （5）估计与使用便携式压缩机相关的运行费用 （6）计算便携式压缩机回收的气体体积和价值 （7）评估依次使用压缩机和便携式压缩机的经济价值 当气体管线需要维护和修理时，油气生产公司可以： ★ 将管线损坏段的气体直接排放到大气中★ 尽可能多的回收管线气体第第 1 1 步步：：估估计压计压缩缩机可以回机可以回收收的气体量的气体量及及其价值回收的气体量及其价值取决于下游压缩机的压缩比，操作者在花费很少或者不花费用的情况下可回收管段中 50%的气体表 3 提供了一个计算方法，操作者利用这个方法可以确定出管段内总的气体量以及使用压缩机能回收的气体量及其价值 第第 2 2 步：验步：验证使用便证使用便携携式压缩机式压缩机的的技术可行技术可行性性计算出压缩机可回收的管线气体体积后，操作者应该确定是否存在使用便携式压缩机的能力。

便携式压缩机通过将高达 40%的剩余原始气体移到截流阀加压端，能进一步降低管线压力然3 而，只有当压缩机能真正地连接到管线上时才有可能使用便携式压缩机图 4 给出了一个典型的气体管线管汇在最低限度上，正确的便携式压缩机连接方法应在干线截流阀上游和下游各安装一个放压阀放压阀的最小尺寸取决于便携式压缩机的尺寸来自便携式压缩机租赁或生产公司的技术代表能够明确说明具体设备所需的管汇要求 表表 3 3 使 使用在用线压缩机压缩机的气的气体体节省量 节省量 已知：已知：L=两个截流阀之间的管线长度（英里） I=管线内径（英尺） P=管线操作压力（表压磅/平方英寸，psig） Ri=压缩机压缩比 （1） （1） 计算计算：M= ：M= 管线中管线中的气的气体体量量M=L×（5280 英尺/英里）×（π×I2/4）×（P/14.65 表压磅/平方英寸）×（1 千立方英尺/1 000 立方英尺） （2） （2） 计算计算：Ni ：Ni =使用=使用压缩压缩机可以机可以回收回收的的气气体体Ni=M-（M/Ri） （3） （3） 计算计算：Vi ：Vi =使用=使用压缩压缩机回收机回收的气的气体体价价值值Vi=Ni×3 美元/千立方英尺 图图 4 4 气 气体管体管线线截流阀截流阀管汇管汇系系统统第第 3 3 步：决步：决定用于项定用于项目目的尺寸合的尺寸合适适的便携式的便携式压压缩机。

缩机选择尺寸合适的便携式压缩机最好是在租4 赁公司或制造商的技术代表的帮助下进行，这些技术代表能给业主推荐满足工程要求（例如，气体量、排放压力要求、进度）的便携式压缩机 第第 4 4 步：步：研研究购买或究购买或租租赁便携式赁便携式压压缩机的可缩机的可行行性和费用性和费用考虑采用便携式压缩机的公司通常面临着是租借设备还是购买设备的问题用于租借的便携式气体压缩机的数量是有限的，租赁公司一般更喜欢长期租借如果规划连续使用便携式压缩机来抽空管线，则公司也许想考虑购买便携式气体压缩机即使这样，可行性和内部费用仍然是重点考虑的问题表 5 给出了几种操作方案的费用范围 表表 5 5 购 购买和买和租租借便携借便携式压式压缩缩机的费机的费用范用范围围* 1001000p0psig sig —大—大流量 流量 600600pspsig— ig— 中等中等流量 流量 300300pspsig— ig— 小流小流量 量 购买 租借 购买 租借 购买 租借 200～500 万美元 6～15 万美元/月 80～120 万美元 2.4～3.6 万美元/月 40～60 万美元 1.2～1.8 万美元/月 *购买费用不包括运输费用或安装费用，租借费用为购买费用的 3%。

★ 与与购买相购买相关的关的其他费其他费用除购买价格外，其他开支包括税金和管理费用、安装费用以及运输费用安装费用通常由安装场地决定供货商指出，小型压缩机（如低于 100 马力） ，的费用低则 3 000 美元、 高则 15 000 美元； 大型压缩机 （如大于 2 000 马力） 的费用在 15 000～60 000 美元之间运输费用同样由安装场地决定，费用范围小型设备在 6 000～10 000 美元之间，大型设备在 20 000～30 000 美元之间在计算压缩机的总的购买费用和计算压缩机的年均费用时，所有这些费用因素都应包括在压缩机的总的购买费用中供货商表示，在正常维护保养条件下，压缩机的使用寿命为 15～20 年 ★ 与与租赁相租赁相关的关的其他费其他费用租借的压缩机同样有类似的安装费用和运输费用租借价格通常是按月计算供货商指出，压缩机月租费用大约为购买价格的 3%另外一个供货商提供了基于压缩机马力的租赁价格 该价格从大型压缩机每马力每月 10 美元到小型压缩机每马力每月 15 美元不等 为了使投资效益达到最大化，要求仔细协调规划的维修活动以降低压缩机的搬迁费用这种协调对于在尺寸较小、压力较低的管线上进行的维修工作来讲尤其重要，因为项目利润随着潜在回收气体体积的减少而逐渐缩减。

第第 5 5 步：步：估估计与使用计与使用便便携式压缩携式压缩机机相关的运相关的运行行费用运行费用包。