趙 寧，馬 爽

（盤錦職業(yè)技術學院 石油工程系，遼寧 盤錦124000）

0 引言

管道投產(chǎn)前，為排除管線的隱患和缺陷，取得較大的安全度，保證管線輸油輸氣運行的安全，需對管道進行清掃、測徑、試壓、干燥作業(yè).據(jù)資料顯示，管道清掃不僅能實現(xiàn)清掃管腔內(nèi)雜物從而保持管道清潔的目的，利用清管器裝置結構，完成管道測徑，判斷管道內(nèi)徑是否存在變形也是清管重要作用的體現(xiàn)［1］.管道水段試壓應在干線管道進水管前端裝清管器，以排盡管道內(nèi)空氣，確保試壓段全部注滿水.嚴密性試驗后，進行通球掃水，設計合理的管段長度，計算干空氣排量，確定發(fā)送泡沫清管器的間歇時間，達到管內(nèi)空氣干燥的目的［2］.管道投產(chǎn)時，利用隔離器完成輸氣管道投產(chǎn)置換，順序輸送時利用隔離器分隔多種產(chǎn)品介質［3］；管道運行維護管理過程中，清管器獲取管線腐蝕、管道變形信息，為管道維護與維修工作提供指導依據(jù)，使管道能夠安全、高效的運行［4］；清管器清蠟保障原油結蠟管道正常運行［5］.管道停輸前，清管器完成液體置換.管道停輸再啟動，定期對管道清蠟，提高管輸能力［6］.因此，自管道建設起，到管道投產(chǎn)運行，直至管道停輸，清管作業(yè)貫穿始終，是保障管道正常投產(chǎn)及運行的重要環(huán)節(jié)，對于保證管道安全，降低管道能耗具有重要意義.而清管器則是這一保障作用得以實現(xiàn)的重要工具.

1 清管器工作原理

清管器是以氣體、水或管道輸送介質作為動力源，運移通過管道內(nèi)部，清除管道內(nèi)部雜質的專用器具.氣體、水或輸送介質在管道內(nèi)將自身壓力傳遞給清管器，清管器在動力作用下沿管道內(nèi)壁順管輸方向移動，通過刮、刷、頂推作用，實現(xiàn)管道內(nèi)污物雜質的清理效果［7］.

2 清管器主要分類

使用清管器的目的大概分為4種情況：排水/清洗、分批/隔離不同產(chǎn)品、管道測量/檢測、管道維護［8］.清管器主要包括清管球、皮碗清管器、帶刷清管器、泡沫清管器和智能清管器幾種類型（表1）.

表1 不同類型清管器特點

3 清管器的定位方法

清管過程中，因管道內(nèi)污物雜質類型多樣，質地不同，不可避免發(fā)生清管器卡堵現(xiàn)象.一旦發(fā)生清管器卡堵，及時取出清管器及其重要，因此，快速準確確定清管器位置關系到油氣管道是否能夠正常運行，事關管道輸送效率，是管道安全生產(chǎn)的重要保證［10］.根據(jù)定位原理，清管器定位方法主要包括以下幾種.

3.1 壓力法

站場和閥室是長輸管道的重要組成部分，基于站場和閥室通球特點，利用壓力法跟蹤定位清管器.清管器未運移至站場和閥室管道內(nèi)時，壓差式壓力變送器壓差為零；對比清管器通過時，變送器顯示壓差值作為判斷清管器通過的依據(jù)［11］.

該方法定位依據(jù)簡單，干擾因素少，壓差示值明顯.當清管器高速通過時，壓力法定位易行，并且在發(fā)生清管器卡堵情況時提供粗略位置.

3.2 電磁定位法

電磁定位法通過安裝在清管器內(nèi)部的通電線圈所產(chǎn)生的磁場透過管道壁面在管道周圍形成磁場，探測裝置進入該磁場區(qū)域后，將產(chǎn)生電壓感應，完成對磁場位置的捕捉，從而探查并確定清管器的位置.定位過程中，清管器始終處于通電狀態(tài)，跟蹤裝置在磁場區(qū)產(chǎn)生感應電壓，確定清管器設備的位置［12］.

3.3 超聲波定位法

超聲波定位法指的是利用超聲波的空間傳播特性，來確定清管器設備的目標位置.定位過程中，安裝在清管器上的超聲波發(fā)射器按照一定時間間隔發(fā)射超聲波信號，接收裝置接收脈沖信號，計算出發(fā)射器的位置，實現(xiàn)定位清管器作用.清管器設備移動過程中，接收裝置可以通過不間斷測量器發(fā)射的脈沖信號，描出目標的運動軌跡.判斷清管的準確位置.但該方法對應用條件要求較高，除管道內(nèi)需要聲波傳播介質外，易受管道埋設位置介質及周圍設備影響，誤差較大.應根據(jù)油氣管道輸送介質及埋設環(huán)境選擇定位方法［12］.

3.4 噪音定位法

清管器在管道中移動運行時，清管器密封盤或直板不可避免得與管道內(nèi)壁面摩擦，考慮到長輸管道是由鋼管借助焊接工藝連接而成，且管道途經(jīng)地勢復雜，長輸管道中存在大量的彎曲段，這樣管壁內(nèi)部包含焊縫及彎管管件位置，清管器與這些位置接觸時所產(chǎn)生的聲音異于管道運行時的正常聲音，專業(yè)聲音監(jiān)測裝置能夠完成對這類噪音的捕捉，對比無清管器運移時產(chǎn)生的聲波特征，實現(xiàn)清管器的跟蹤與檢測定位功能.該方法優(yōu)點是定位工作量小，但獲得未清管時長輸管道聲波信號特征工作復雜，所以，為實現(xiàn)更好的定位效果，削弱或消除周圍介質對聲音傳播的影響，可為清管器設計發(fā)聲裝置，使傳播的聲音更加有辨識度，達到對清管器進行定位的目的［13］.

3.5 放射性同位素法

該定位法工作原理是作為接收器的蓋革-彌勒計數(shù)管探測安裝于清管器上的放射性同位素示蹤物，追蹤清管器位置［13］.這種方法定位精度高，受管道周圍埋設介質影響小，但由于放射性射線具有較大的危險性，因此，除對安裝工作人員的資質要求較高外，對工作人員人身安全的保障也成為該方法應用過程中的一大難題.同時，保證裝配操作的穩(wěn)定性，以防清管作業(yè)過程中，放射源遺落在管道中，給管道安全運行帶來隱患.

4 清管技術應用

4.1 管道建設時期

管道投產(chǎn)前，為保證清管作業(yè)過程中，清管器順利通過彎曲管段，彎頭的曲率半徑設計參數(shù)值應大于等于5倍管道直徑；通過在清管器前進方向建立“背壓”提高清管效率，最大壓力宜小于等于2.0 MPa［14］.

清管器清管活塞的內(nèi)徑應大于所清掃管線直徑，密封皮碗可以大3%～7%；清掃直板的直徑可以大2%～5%.清管器使用前，應檢查清管器的骨架強度和螺栓的緊固度［14］.

用清潔水清掃管道時，為了沖洗污物，可在清管活塞器的前方注入相當于10%～15%管線容積的水，清管時清管活塞移動的速度不應小于2 km/h［14］.

選擇不損傷內(nèi)涂層的通用皮碗清管器，皮碗清管器能夠通過干線熱煨彎頭處.在活塞清管器的中部安裝測徑鋁制板.活塞式清管器的“皮碗”與“直板圓盤”組裝搭配，實現(xiàn)較好密封性和清渣效果［13］.

4.2 管道運行期

高凝高黏原油管道清蠟工作尤為重要，相對其它方法，清管器清蠟效果良好.依據(jù)管道實際運行及結蠟情況，正確選擇清管器類型，其中，機械清管器和泡沫塑料清管器是最常用清管器.常用的機械隔離器有橡膠隔離球（器）和皮碗形機械隔離器兩種.把隔離器置于兩種油品的界面處與管內(nèi)壁緊密接觸，從而減少混油.橡膠隔離球為一厚壁中空的橡膠球體.使用前在球內(nèi)充以一定壓力的水或所輸油品，目前隔離球一般僅用于管道投運時的油水隔離.必須進行隔離輸送時，選用哪種隔離措施，需根據(jù)實際情況選擇最佳方案，特別時固體隔離器應慎重選擇［15，16］.

適時組織實施清蠟工作是有效操做管道、實現(xiàn)管道安全運行的重要保障.因此一項重要的工作就是確定清管周期.清管周期長，則動力消耗大，熱損失小，清管費用也??；而清管周期短，動力消耗小，但熱損失和清管費用大，因此存在一個使總費用最小的最優(yōu)清管周期.

5 結論

隨著油氣管道建設規(guī)模的發(fā)展，清管器的作用已經(jīng)不局限于清理管道，從清管器的類型發(fā)展可以看出，智能清管器雖然功能強大，但造價高，對安裝條件要求高，定位方法尚未完全擺脫人工跟蹤的制約，傳統(tǒng)清管器雖可利用自身結構完成攜帶檢測儀器獲得除清管效果以外的檢測信息，但受管道自身和埋設環(huán)境因素制約明顯，因此，如何降低成本，優(yōu)化跟蹤定位方法，進一步發(fā)展完善智能清管器，保障管道和工作人員的安全性，提高管輸效率成為未來發(fā)展的重要方向，此外，清管器技術應用過程中，如何確定清管周期、為清管器跟蹤定位提供更為準確的理論模型支撐等難題還有待研究人員解決.