三、防冻堵措施探讨
防止水合物堵塞的有效方法是避免在水合物形成区域温度、压力条件的形成[2]。可以通过绝热或掩埋管线以减少热量散失或通过选择流量参数，保持较高的流速以减小管线滞留时间来完成[3]。但流体通路越长，所遇到的温度、压力条件范围就越大，这种方法也就不适用了。应考虑其他预防措施。
目前部分气井井口有缓蚀剂滴注罐，能实现对井筒的缓蚀剂加注，但井口设计中没有考虑对高压采气管线接防冻剂、缓蚀剂加注工艺设施(天东96井除外)，无法实现防冻剂及缓蚀剂加注。管线堵塞后多采用降压法进行解堵，而2006年及以前投产的无人值守井的井口无放空装置，无法进行井口放空。当高压采气管道某一段发生堵塞后，只能在管线术端使用进站放空阀放空降压进行解堵。尤其当管道完全堵死后，堵塞段前后压差过大，给气井生产带来较大安全隐患。为确保新建高压采气管线安全运行、顺利越冬，对主要的防冻堵措施进行分析。
1. 高压采气管线保温措施分析
(1) 保温施工要求
管道保温施工应符合没计要求，一般按保温层、防潮层、保护层的顺序施工[4～5]。
保温施工应在管道试压及防腐合格后进行，施工前管道表面应保持清洁干燥。
垂直管道的保温应自下而上地进行。垂直高度超过5m的，施工时每隔3～5m焊接1个支撑托板，支撑托板应焊在管壁上，宽度为保温厚度的1/3～1/2，保温管道支架处应留有膨胀伸缩缝，并用石棉绳或玻璃棉填塞。
防水层在搭接时，其宽度应为30～50mm，并缝口朝下，与保温层应捆扎牢固。防水层应完整严密、厚度均匀、无气孔、鼓泡和开裂等缺陷。
保护层在搭接时，其宽度应为30～50mm，端部应封闭。若用金属作为保护层，应压边，箍紧，不得有脱壳或凹凸不平，其环纵缝应搭接或咬口。
(2) 国内外埋地管道保温结构
保温结构的没计直接关系到保温效果、投资费用、使用年限等问题。目前国外采用的管道保温结构基本形式为：钢管一防腐层—保温层防水保护层，构成管道三防体系。为确保防腐保温设计的可靠性，美国保温界认为，实现结构的整体严密性是保温设计的基准。据日本测算，由于热伸缩缝引起保温结构开裂而造成的热损失约占保温管道总散热损失的30%。因此，在结构设计时必须保证工程投产后特别是若千年后防腐保温结构仍然严密无缝。
(3) 保温分析实例
池37井—池27井管线：
池37井保温前出站温度为60℃，保温后出站温度70℃，保温层厚度60mm，管线运行压力15.7MPa，输量(4～6)×104m3/d，产水2m3/d，地温12℃。池37井池27井高压气举管线保温前后沿程温降如图2所示。
从图2-a中可知，管线在不保温时，在距池37井600～700m处，沿程温降已到20℃，水合物形成温度按22.6℃计算，则池37井到池27井管线在上述条件下运行不到1000m，管线就会发生堵塞。从图2-b可知，管线在采取全线保温措施后，在上述生产条件下，即使地温为5℃时，沿程温度始终高于水合物形成温度，管线不会发生堵塞。
2. 防冻剂加注措施分析
防冻剂加注工艺简单，一种是在无人值守井井口设计中考虑防冻剂、缓蚀剂加注工艺设施，实现高压采气管线防冻剂及缓蚀剂加注，同时在安装注气管线和加注管线时应达到一定压差；加注管径应考虑药剂粘度等所产生的阻力影响，综合分析计算后确定，以便顺利加注。另外，可以通过在有人值守站安装防冻剂加注装置及高压加注管线工艺到无人井口后将防冻剂加注到采气管线，此方法效果较好，但投资相对较高。
3. 优化生产集输参数分析
液态水存在是水合物生成的必要条件之一，如果在高压采气中确保管线不积液，即集输气量能携带出集输过程中分离出的游离水，将非常有利于防止气矿丘陵地区管线的堵塞。
假设输送温度为20℃，天然气相对密度0.57，则最小输气量与管径、压力之间的关系见图3-a；假设输送压力为20MPa，天然气相对密度为0.57，则最小输气量与管径、温度之间的关系见图3-b。
从图3-a上可以看出，随着输送压力的增加，携液的最小输气量增加，相同输气压力下管径越大，所需携液的最小输气量也越火；当压力超过一定值(该输送条件为30MPa左右)时，所需携液的最小输气量有减小的趋势[5]。因此，在气井集气管线携水设计时，必须进行系统分析，确定合理的管径和气井生产制度，防止输送过程中管线积液。从图3-b上可知，随着输送温度的增加，携液的最小输气量略有减小，在相同的输气温度下，管径越大，所需携液的最小输气量也越大。
四、结论与建议
1. 结论
(1) 从管流速度计算及管线实际运行情况分析认为，对类似天东99井等产水井的高压采气管线，需从携液和防冻堵两方面来优化管径。
(2) 对类似池37—池27井的高压采气管线(高差大、管线长、气井产水，在地温15℃以下时，不采取保温措施冬季无法生产)，根据措施分析输送起点温度为60～70℃时，对管线采取全线保温的措施，冬季能够正常生产。
(3) 针对重庆地区气候及所建高压采气管线无人值守的特点，对管长5km、气井产水2m3/d以下、高差在100m以内的高压采气管线，在进行管径优化设计后，采用硅酸盐保温和防冻剂加注相结合的措施，方便经济且能有效防止管线冬季堵塞。
2. 建议
(1) 多数高压采气管线主要是投产初期脏物堵塞。因此，对于新井，井口应设高压放卒装置，对井口进行充分放喷，以净化井底。
(2) 高压采气管线在设计计算时，应充分考虑气井产水及沿线高程的影响，并对水合物形成温度详细计算说明；应对管径进行优化，考虑流速的影响，确保管线不积液；保温加热措施应进行论证计算，然后择优选择，若论证措施均难以实施或经济评价不合理时，只有利用常规的集气方式。
参考文献
[1] 李长俊.天然气管道输送[M].北京：石油丁业出版社，2000.
[2] 喻西崇，郭建春，赵金州，等.井筒和集输管线巾水台物生成条件的预测[J].西南石油学院学报，2002，24(2)：65-67.
[3] 田周，谢英，袁宗明，等.利用瞬态质量流量脉冲监测天然气管道堵塞[J].西南石油大学学报，2008，30(1)：154-156.
[4] 诸林.天然气加工工程[M].北京：石油工业出版社，1996.
[5] 刘双全，吴晓东，吴革生，等气井井筒携液临界流速和流量的动态分布研究[J].天然气工业，2007，27(2)；104-106.
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