氮气置换煤层气的开采利用对我国能源结构改善和煤矿安全生产具有十分重要的意义，但我国煤层的渗透率和储层压力普遍偏低，不利于煤层气的运移和产出，因此改善煤储层的渗透性是煤层气开发的关键环节。水力压裂是一种常用的储层强化增透改造的技术，通过向煤层中注入高压流体，使原有裂隙扩展或形成新的裂隙，提高煤储层气体的导流能力。对于低压、低孔和低渗的煤层，可采用氮气泡沫压裂对煤层进行改造。为探究压裂液中氮气提高煤层气产量的机理，管道氮气置换，相关学者从多元气体吸附[1-2]、煤基质变形[3-5]和渗透率变化[6-8]等方面开展了相关的研究工作，发现煤对不同气体的吸附能力具有差异性，气体的吸附和解吸会引起煤基质的变形，从而导致煤储层渗透性的改变。研究表明，氮气的吸附与解吸过程是可逆的，可作为水力压裂理想的伴注气体[9]。氮气泡沫压裂不仅能促使煤层产生新的裂隙，提高煤储层的导流能力，而且可以通过气体置换驱替作用提高煤层气的采收率。相关学者从注氮煤层气增产机理[10-11]、采收率提高[12]等方面做了相关研究，并且进行了现场的工业应用[13]。煤层的渗透性取决于煤层中孔裂隙发育规模、分布与连通性，为了探究泡沫压裂过程中高压氮气对煤中孔隙结构的影响，笔者选取安鹤矿区鹤壁六矿二1煤层样品进行注入高压氮气置换吸附/解吸实验，利用低温液氮吸附方法测定了实验前后煤中孔隙的发育规模、结构与形态的变化，通过多种分析模型的精细研究，以期揭示泡沫压裂工艺中氮气的增透机理。输气管道气体置换的中间注氮方法近几年，随着社会经济和地方建设的快速发展，每年为了避让各类建设项目需改线的作业多达10余次，在进行新旧管道动火碰口作业时，一般采用停输带气微正压、停输置换不带气及不停输带压封堵3种碰口作业方法[1]。由于停输带气微正压作业安全风险大，不停输作业施工***复杂[2]，加之费用高，在计划性停输碰口情况下，优先选用高纯度氮气（≥99％）将管内置换合格进行不带气动火施工。采用传统氮气置换方法，因线路截断阀一般与输气管道埋地全焊接连接，若存在内漏现象，无法实现加盲板隔离置换彻底，动火碰口点存在带实施的安全风险。陕西省股份有限公司在不断总结置换工艺的基础上，采用中间注氮置换方法，有效规避了线路截断阀内漏带来的作业风险。1中间注氮方法与传统方法的对比1.1传统注氮置换方法1.1.1工作原理关闭作业段管道两端的线路截断阀，对碰口作业段管道内进行点火排放，当管内压力达到微正压（285～1177Pa)范围时，停止放空，将液氮罐车、低温液体泵、汽化器通过高压软管与站场（阀室）预留注氮阀门连接好，打开阀门注入氮气，管道氮气置换方案，在另一站场（阀室）打开放空阀排放，并在压力表接口处和碰口点打孔用可燃气体分析仪持续检测管内含量，当浓度小于下限的25％时认为置换合格，才能动火3．2注氮注意事项由于氮气可使人窒息，在作业现场液氮车与氮气车应按照危化品和压力容器设备管理要求摆放。对于液氮源，燃气管道氮气置换，接触液氮时应进行多方面的有效防护；注入氮气前应确保氮气注入的连接管道和氮气排放的放空管道牢固，防止氮气压力不稳造成伤害：氮气连接设施要进行试压，还应配备检测仪器，防止氮气泄漏，如试压过程中发现注氮管道有漏点，应等到设备恢复到常温且现场含氧量达标后方可进行紧固或维修，禁止低温状态下拆卸注氮管道u引。注氮过程中，通过氮气注入端的精密压力表、温度计，及时观察氮气注入压力和温度变化情况，防止注入压力超高造成管道，氮气注入温度应控制在5～10℃，防止注入管道内的氮气温度过低，造成管体温度下降，导致金属材料金相改变而发生焊缝冷脆开裂。管道下游注入连通管道上安装超声波流量计，用于计量回油过程中的流量。回油过程中与各个监测点保持通讯联络，及时掌握回油清管器的运行位置。当回油清管器推进至管道末端附近时，应根据现场情况降低氮气的注入压力或停止注入氮气，利用管道内的余压推动回油清管器行进，控制回油清管器推进速度，防止其进入收(发)球筒时瞬间冲击压力过大。当末端接器报警确认回油清管器进入收(发)球筒后，管道氮气置换，立即关闭收(发)球筒阀门，对油品与氮气进行有效切割，防止回油氮气进入运行管道或储罐内，对其造成冲击***。3．3放空管道的设置回油结束后，应对管道内的氮气与可燃气体混合物进行放空排放。根据G***251—2015《输气管道设计规范》，放空管管径一般为干线直径的1／3～1／2，且放空管道应比临近设备、构筑物高出约2m并固定，因此采用高架式排放管，并设置可靠的防雷静电接地和阻火装置u。放空排气时气体中掺有大量油雾，排出的油雾落在放空点周围形成污染，增加了后期处置工作。可对放空管安装除液装置，解决排气带出的油雾污染问题。念龙化工(图)-管道氮气置换方案-管道氮气置换由郑州念龙化工产品有限公司提供。行路致远，砥砺前行。郑州念龙化工产品有限公司（）致力成为与您共赢、共生、共同前行的战略伙伴，更矢志成为工业气体具有一定影响力的企业，与您一起飞跃，共同成功!)