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摘要：

潿洲12-8W_6-12油田在進行聚氨酯泡沫球通球清管作業時，多次出現清管球在收球器出料口遇卡問題，給油田的安全生產帶來很大風險，也增加了故障處理的工作量。通過對清管球收球器的結構原理進行分析，查找出了導致清管球卡球的根本原因，提出并實施了清管球收球器工藝優化改造方案，徹底解決了清管球在收球器內的卡球問題。此方案施工簡單，具有通用性，可為解決類似收球器卡球問題提供借鑒。

關鍵詞：

海底管道；收球器；卡球；清管通球

通球清管作業是海上油氣田的常規作業。清管球可清除管道內的固體雜質、凝油，防止管壁結蠟、結垢，從而提高管道的輸送能力，降低海底管道的內腐蝕速率，清管球也常用于輸氣管道的氣液隔離和管道清液和輸油管道置換時的油水隔離[1]。南海西部潿洲作業公司要求每月至少進行一次海底管道通球清管作業，為降低海底管道卡球風險，多采用聚氨酯光體泡沫球和帶鋼絲刷的聚氨酯泡沫球，清管球與海底管道的過盈量為1%。潿洲12-8W_6-12油田投產三年來進行海底管道通球40次，出現清管球在收球筒內卡球破損5次。清管球在收球筒內破損，容易堵塞收球器的出液口和出液管線，破損的球體有可能進入下游的段塞流捕集器或生產分離器，從而堵塞其他壓力容器的出液口或出液管，給油田的安全生產帶來極大安全隱患，破損的清管球卡在收球筒的出液管內也不易取出，增加了油田維修工作量。潿洲12-8W_6-12油田通過對通球過程及卡球狀況的分析研究，查找出導致清管球屢次在收球器出液口處卡球的原因，提出并實施了整改方案，徹底解決了清管球在收球筒內卡球的問題。

1潿洲12-8W_6-12油田收球筒卡球狀況

潿洲12-8W_6-12油田出現5次清管球卡球問題，清管球均卡在收球器出液口的三通位置，且清管球出現旋轉、吸癟變形、破損等現象?？ㄇ蛭恢眉扒骞芮蜃冃吻闆r如圖1所示。

2收球器卡球問題初期解決方案

清管球沿直線方向進入收球器后，由于收球筒的直徑大于清管球的直徑，清管球可能會在收球筒內傾斜[2]，當清管球運行到收球器的出液口位置時，流體的運動方向發生改變，對清管球施加一個側向力，容易導致清管球在收球筒內發生旋轉而卡在收球筒內，或者使清管球吸附在出液口處的攔球隔柵板處，導致堵塞收球器的出液口，引起海管壓力異常升高，導致海管破裂、壓力高高開關動作引起生產關?；驂毫Π踩y動作[3]，給安全生產帶來極大隱患，在流體和出液口處攔球隔柵板的作用下，聚氨酯泡沫清管球容易破損，進入收球器的出液管線或下游生產系統，極難取出，增加油田維修工作量。為防止發生以上問題，油田設計了網狀收球豬籠（如圖2）。收球豬籠的直徑大于清管球的直徑，小于收球筒的內徑[4]。當清管球進入收球豬籠后，豬籠可以在一定程度上限制清管球的旋轉。若收球豬籠的網孔過大，防止清管球受流體吸附沖擊而破損的效果將變差，若收球豬籠的網孔太小，會嚴重影響流體在管道內的流動。經過數次調整豬籠網孔尺寸，潿洲12-8W_6-12油田使用收球豬籠后，清管球在收球筒內卡球的頻率降低了，清管球發生破損的程度也降低了。但在收球筒內安置收球豬籠后，潿洲12-8W_6-12油田在海底管道通球清管過程中仍出現了兩次不同程度的清管球卡球事件。

3收球器卡球問題原因分析

根據該油田某次收球壓力變化曲線（如圖3）和潿洲12-8W_6-12油田清管球收球器示意圖（如圖4）進行清管球卡球原因分析。由圖中可看出，清管球到達收球端的最后1個小時（14:30至15:30）內，收球筒壓力存在3個變化，認為：變化點1是由于工況調整引起的（清管球距離收球器仍有較遠距離）；變化點2壓力變化很小，距離壓力突然變化的變化點3時間很近，是由于清管球通過壓力變送器位置A引起（清管球到達壓力變送器位置A前，壓力變送器受下游壓力影響明顯，清管球通過壓力變送器位置A后，壓力變送器示值主要受海底管道一側的壓力影響）；變化點3突然升高，且上升到較大值，是由于清管球到達三通位置B后，堵塞在三通位置，影響了流體的流動，之后壓力逐步下降，是由于清管球球體變形破損或在流體作用下清管球在收球筒內的位置發生調整，減小了清管球對三通位置的堵塞影響。清管球到達收球筒后，是沿著收球筒直線方向移動的，到達位置B后，在慣性作用下繼續往前直線移動，由于為了取出清管球方便而將收球筒設計成向下傾斜狀態，向下傾斜的收球筒容易聚集液體，液體壓縮系數小，當清管球進入收球筒后，會對收球筒內流體產生壓縮作用，使收球筒內產生高壓，這個壓力只能通過清管球與收球筒之間的縫隙沿著與清管球相反的方向釋放，這就給清管球施加了一個反向作用力，重新將清管球反推至收球器出液口的三通位置處，容易造成清管球在收球筒內旋轉、卡球或球體破損。總之，清管球進入收球筒后，速度水頭使其更傾向沿著直線方向運動進入收球筒，但由于通過位置B后，C段內液體沒有排放口，若清管球前行，會造成C段壓力升高，使其不能前行，從而堵塞位置B處的三通，位置B三通堵塞后，流體為找到向下游流動的出口，從而將清管球損毀或使其變形。

4清管球收球器工藝優化方案

根據對清管球卡球原因的分析，解決清管球在收球器內卡球的根本方法是清管球進入收球器C段后，及時將收球器C段內升高的壓力從收球器末端釋放掉，避免C段升高的壓力給清管球施加反向作用力。根據現有清管球收球流程，制定了清管球收球過程中從收球器末端釋放收球器C段壓力的工藝優化方案，方案見圖5：在收球器末端泄壓至閉排的2寸管線上加三通，引2寸管線至收球器出液管線上的預留口，通球過程中，保持收球器C段中液體與收球器出液管線的連通，當清管球進入收球器C段管線，引起C段壓力升高時，收球器C段中的壓力能及時從末端進行釋放，大大減小了擠壓液體對清管球的反向作用力，使清管球很容易進入收球器的C段收球筒，避免了清管球卡在收球器的三通位置。當過球指示器動作或通過壓力數據判斷清管球進入收球器的收球筒后，隔離收球筒泄壓至出液管的閥門，按正常收球流程，旁通掉收球器，泄壓并排空收球筒，回收清管球。

5結論及建議

(1)潿洲12-8W_6-12油田進行收球器工藝優化改造后接收清管球21次，未出現收球器卡球、清管球破損情況，清管球順利進入收球器的收球筒，不再停留在出液口的三通位置而堵塞收球器出液管，接收球時壓力波動明顯變小，不再出現壓力明顯快速上升的狀況，證明收球器工藝優化改造方案取得成功，從根本上解決了收球器卡球問題，對保障海底管道通球清管作業中的平穩安全起到了積極作用。

(2)此工藝優化方案施工簡單、成本較低，從收球器的工作原理上解決了收球器卡球問題，容易推廣，對解決類似問題提供了借鑒。

(3)收球器工藝優化方案中，新增泄壓至收球器出液管的泄壓管線尺寸會影響措施效果，在條件允許的情況下，應使新增泄壓管線的尺寸盡量大一些，以提高收球筒的泄壓速度，減少清管球進入收球筒時受到的反向作用力。

(4)進行新增收球筒泄壓管尺寸設計時，應充分考慮清管球的運行速度和海底管道的輸送量。

參考文獻：

[1]李祎.海上油氣田清管球收球筒防卡球裝置的設計及應用[J].石油和化工設備，2014，17(4)：45-47.

[2]王玉，田連軍.清管球（器）收球工藝流程優化設計[J].石油工程建設，2010，(2)：26-27+8.

[3]張科.天然氣長輸管道清管作業收球工藝優化[J].油氣儲運，2015，(10)：1103-1106.

[4]蒲紅宇，劉仕鰲，蔣洪.天然氣管道清管作業風險分析及應對措施[J].油氣儲運，2012，(6)：461-462+487-488.

作者:楊炳華 馬永凱 張想 單位:中海石油（中國）有限公司湛江分公司潿洲作業公司