管道事故应急抢修的氮气置换中，单/双端
注氮工艺优化的目标是总注氮时间。通过sps防
真，各注氮工艺的总注氮时间可以通过测量氮气开始
注入时间与模拟管道内完全被氮气取代时间的
差值获得。
2.1 单端注氮工艺远/近端注氮时间规律及工艺优化
单端注氮工艺的关键问题是选择注氮口位置，即
采用远端注氮或近端注氮。通过单端注氮sps模型，
对单端注氮过程进行了，固定破损口当量直径，
改变破损口位置距注氮口的距离。以此来研究破损口
位置与注氮口距离对总注氮时间的影响，结果如图 5
所示。
在相同的破损口当量直径下，全管段完成氮气置
换的总注氮时间随破损口与注氮阀室距离的增加而减
少，因此，单端注氮时应采取远端注氮工艺。
但值得注意的是，氮气与界面到达破损口
所需时间随破损口与注氮阀室距离的减小而减少。如
果能利用通过破损口一段距离后的氮气隔离管内天燃
气，选择近端注氮的时间更短，天燃气管道氮气置换，且所消耗氮气量也将
大幅度减小。但选用该方案必须---隔离段氮气长度
足够---施工期安全，管道氮气置换方案，具体隔离段长度的要求需要进
一步的研究确定，暂不在本中讨论。
氮气干燥原理和干空气干燥原理相同 ，它们 大区别在于氮气的含湿量比干空气含湿量低得多 ， 氮气带走管道内残留水的速度比干空气快得多。液 氮经汽化加热后 ，其中水分含量低于 1 ×10 - 6 ，相当 于 - 75 ℃时对应的水分含量 ;而为 - 40 ℃的干空气对应水分含量为 126. 8 ×10 - 6 (实际上 ， 在现场施工过程中干空气的低于 - 40 ℃是较 难实现的 ，有的则直接用压缩空气来充当干空气) 。 干空气干燥系统主要由高压大排量移动式空压机、 风冷型空气冷却器、微热变压吸附式再生空气 干燥器、粉尘过滤器、便携式仪、清管器等设备 组成[5 - 6 ] 。设备多 ，管道氮气置换，噪声大 ，干空气流量相对较小 ， 作业时间长。氮气干燥所需机具设备有 :液氮槽车、 车载空气汽化器、水浴式加热炉、发电机、便携式露 店仪、清管器等。与氮气置换设备相比 ，只需增加便 携式仪 ，具有设备少 ，噪声小 ，氮气流量大 ，作业 速度快的优点。采用液氮汽---气干燥工艺 ，管道 干燥与氮气置换一并进行 ，既可减少工期 ，又可降低 工程投资。
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，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，长输管道氮气置换，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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