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---
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，---输作业施工组织复杂[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---，天燃气管道的氮气置换，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---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（285～1 177 pa) 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，燃气管道氮气置换，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，管道氮气置换，当浓度小
于下限的 25％时认为置换合格，才能动火
三、燃气直接置换法 此法操作过程是直接将燃气缓慢通人球罐替换出空气， 从而达 到置换目的。 当置换到一定程度时， 从排空管的采样口取样， 通过气相色谱 仪进行分析， 可以确定空气达到预定的置换标准， 置换宣告结束。 此方法的特点是比较简便也较经济， 但是具有一定的危险性。 因为在置换过程中， 球罐里必然要产生燃气与空气的混合气体， 并 且要经历---范围。对于纯来讲， 它的---为 5～ 15% ， 再考虑到其混合的不均匀性， 含量 45% 以下均应视为 危险区， 遇火源， 就要发生。为此必须严格控制， 采取各种安全 措施， ---无火种， 才能---渡过其“危险区”。 要---置换过程中， 没有任何火源---这---危险的混会气。 为此进行如下分析: 球罐的检查入孔、接管( 进出气管、排污管) 全部 是封闭的， 不可能由外部投入火种; 球罐封闭前进行了开罐检查、试 压、清扫等工序， 有时还搁置了一段时间， 内部不可能有残留火种; 罐内没有活动部件， 不可能因运动、撞击产生火花; 可能并需要 控制的就是随进罐流“带入”的火种。这种“带人”火种有两种: 一是高速气流会因“摩擦”产生静电。根据暖通资料及管道实际 吹扫经验， 确定将置换球罐用速度控制在 3m/s 以下并采用 流速计或 u 型压力表( 计) 观察球罐升压速度的办法来测量其充气 流速， 用阀门的开度来控制流速( 混气过程中控制阀前的压力要保 持稳定) 。 经上述分析、认识与措施， 说明球罐可用直接“置 换”; 即先少量充气置换后再投入运行。该法必须注意排除其危险 性， 方法较简单， 经济合理。
煤层气的开采利用对我国能源结构---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---煤储层的渗透性是煤层气开发的关键环节。水---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，相关学者从多元气体吸附[1-2]、煤基---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---，气体的吸附和解吸会引起煤基质的变形，管道 氮气置换，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---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。
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