海底输气管道投产氮气用量计算方法研究

国内海底输气管道投产氮气置换所需氮气量主要依据经验确定,存在较大的盲目性。采用FLUENT软件对海底输气管道氮气置换过程中氮气在管道内空气中的湍流扩散情况进行数值模拟,基于模拟结果拟合了混气长度的计算公式,进而得到了海底输气管道氮气置换氮气用量的计算公式。利用本文公式计算得到的平湖和乐东2条海底输气管道投产氮气置换的氮气用量与这2条管道的实际注氮气量基本吻合,说明所推导的氮气用量计算公式具有较好的预测准确性。     

输气管道投产置换注氮量计算方法

目前，国内管道投产置换过程中所需氮气量主要根据经验确定，存在较大的盲目性，导致天然气管道投产成本较高，安全风险较大。为此, 以长呼管道(长庆气田至呼和浩特市)为背景，对其投产置换过程中管道内空气段、氮气段和天然气段的紊流扩散情况进行了多工况数值模拟，并对模拟计算结果进行多参数拟合，从而推导出投产置换过程中气体混合段长度以及注氮量的计算公式。将计算结果与现场试验数据对比可以看出：提出的混合段长度和注氮量计算公式具有较好的预测准确性。     

输气管道投产中氮气置换的原则及技巧

自我国第一条长距离大口径输气管道——西气东输一线投产以来,在输气管道投产工作方面已进行了大量的尝试,积累了许多宝贵经验,但还普遍存在着一些问题,如投产所需注氮量的确定还仅凭经验没有量化计算公式、在氮气置换中存在较多没有必要的操作等。结合笔者主持或参与制订国内外输气管道投产方案的实践,归纳总结了近10余年来我国输气管道投产的部分经验,介绍了在输气管道投产方案编制中的一些创新做法。包括自创了输气管道投产所需注氮量的计算公式,将输气站场的并列管道依次氮气置换方式改为同时置换方式,取消了站场放空和排污管线的氮气置换,归纳总结了氮气置换操作中的多项技巧。这些创新既有科学依据又有以往投产实际经验和数据的支持,在保证投产安全前提下极大地简化了输气管道投产期间的现场操作,输气站场氮气置换的时间也大大缩短,同时还节约了大量的氮气,具有明显的经济效益。     

中俄东线大口径输气管道的投产气体运移规律及注氮量优化

中俄东线天然气管道是外径1 422 mm超大口径天然气管道在国内的首次应用，投产采用氮气作隔离、后续天然气置换的方式。为了进一步明确中俄东线天然气管道在投产过程中各气体的运移规律以及确定合理的注氮量，采用计算数值模拟的方法，建立了基于外径1 422 mm管道的组分输运模型，进行了基于投产实测数据的模型可靠性验证，分析了不同管径、不同初始氮气封存管容比、不同置换速度条件下的气体运移规律，得到了理论最优注氮管容比值。研究结果表明：①天然气置换时，重力因素不可忽略，与小口径管道天然气沿着管道中心线“锥进”不同，中俄东线天然气沿着管段的顶部突进；②天然气置换速度是影响气体运移规律的主要因素，置换速度越快，纯氮气管容比值越大，最终将趋于一个极大值，投产时应适当提高天然气置换速度；③在氮气封存压力为0.02 MPa的条件下，5 m/s、7 m/s、9 m/s、15 m/s、30 m/s的天然气置换速度对应的理论最优注氮管容比值分别为7.60%、5.00%、4.50%、4.00%、4.00%。结论认为，该研究成果可为大口径天然气管道的安全、经济投产提供借鉴。     

输气管道氮气置换过程气体混合规律数值模拟

目前,国内输气管道投产置换时,注入氮气用量主要依据人工经验确定,存在一定的盲目性。文章以长呼天然气输送管道投产为背景,对该管道投产置换过程进行了计算机数值模拟,获得了气体置换速度对混合段长度的影响规律,即气体的置换速度在2.81~6.50 m/s范围内,混合长度随着流速的增加而增大,但混合长度的增长率随流速的增加而降低。     

安济天然气长输管道置换投产方案优选及实施

在天然气常用置换方案的基础上,通过对是否采用氮气置换、是否采用清管器隔离进行了论证,认为采用氮气置换可提高管道置换施工的安全性,而加清管器隔离并不是减少混气段的决定因素,因此确定安济天然气长输管道的置换投产方案为天然气—氮气—空气。并从注氮方案、注氮工艺参数、注氮总量、注氮安全措施等方面,重点介绍了安济天然气长输管道的注氮施工方法。实践证明,天然气—氮气—空气置换方案是经济可行、安全可靠的方法。     

天然气管道氮气置换工艺参数的确定

对天然气管道氮气置换工艺参数的确定及控制方法进行了研究。根据气体状态方程及相关推导和计算,导出了注氮温度、注氮压力、注氮量、注氮施工时间以及氮气和天然气的推进速度等参数的定量计算式,并分析了这些参数的最优值。结果表明:通过预计算天然气管道氮气置换工艺参数及确定其控制方法,可以提高管道的运行效率及安全性。     

长输天然气管道氮气置换技术

为了确保天然气管道试运投产过程中的安全,采用氮气置换的方式对天然气管道进行试运投产,即先将氮气注入管线,用氮气作为天然气与空气间的隔离介质,投产时天然气推动氮气、氮气推动空气进行管道线路置换,从而使天然气管道达到顺利投产条件。     

天然气管道工程气推气置换投产应用研究

天然气管道置换方案的确定,根据是否采用氮气（惰性气体）隔离置换与是否采用清管器隔离器,组合衍生出四种置换方案.本文以安平-济南天然气管道工程置换投产方案的选择,通过对各种方案优缺点的比较分析,确定采用无清管器有氮气方案,并对注氮技术方案进行了分析论证.     

加纳天然气海底外输管道试运和投产

海底天然气管道的试运投产按常规方案需对管道系统进行排水、干燥和氮气置换后方可导入天然气,但由于加纳天然气海底外输管道试运和投产项目是采用密相方式来输送富气,且进口压力高达14 MPa、水深超千米、系统内径不同,无法使用氮气以及陆上接收终端无段塞流捕集器和FPSO条件限制等,研究采用淡水置换海水、天然气置换淡水和用乙二醇干燥及隔离的试运投产工艺方案,并且应用OLGA软件计算及确定试运投产的各工艺条件,包括清管球的形式、数量及速度,投产输量、压力等。详述了排水方案和干燥方法,设计了乙二醇临时回收装置和清管球等,在实际操作时系统排水、干燥和进气投产同时进行。现场应用结果表明方案可行。     

利用水合物实现天然气的固态输送

指出用水合物作为天然气储运的新方法,具有安全可靠、费用低的优势,可以替代天然气储运的常规方法(管道法和液化天然气法),特别适用于海上及陆地偏远小气田的开发。对天然气4种运输形式的成本进行了比较,结果表明利用固态天然气水合物输送时成本最低。提出了利用水合物实现工业化天然气固态输送过程中一些尚待解决的技术问题。     

风力对天然气管道泄漏后扩散过程的影响研究

天然气管道发生泄漏扩散是输气管道事故危害的根本原因，而风力是影响泄漏后天然气扩散过程的一个极为重要的因素，建立有风条件下天然气泄漏扩散的位移量计算模型是正确评估输气管道事故损失后果的关键技术之一。通过风速与风压关系的研究，确定了风速分布关系式；并结合管道泄漏扩散过程的特殊性,在考虑管道孔口泄漏过程的射流作用和膨胀效应,以及重力作用影响效果的基础上, 重点考虑了水平风速的影响，给出了在风力作用下泄漏后天然气团偏移量的计算公式，建立了三维空间内的位移量计算模型，并进行了实例计算。结果表明，风力的存在将加剧天然气的扩散，使泄漏的天然气团顺风向偏移，其偏移尺寸远大于其他两个方向，大大增加了天然气泄漏后的危害面积。     

用于燃气调峰和轻烃回收的管道天然气液化流程

管道天然气的长途输送一般都采用高压管输的方式，高压天然气经各地的调压站降压后才能供应给普通用户使用，调压过程中会有大量的压力能损失。为解决城市燃气用户特有的用气不均匀性问题，介绍了一种利用高压天然气调压过程的压力能膨胀制冷的管道天然气液化流程。应用该流程可以将管道里的一部分天然气液化制成LNG并储存起来，在用气高峰时将储存的LNG再汽化以增加供气量，满足下游用户的需求。这样能够增强燃气企业的“调峰”能力，有利于天然气管网的平稳运行。同时，利用该流程还可以回收天然气中的轻烃资源，为石化工业提供优质的化工原料。     

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天然气作为一种清洁能源,其水合物的发现虽已有很长的历史,但一直局限在防止和抑制水合物的生成研究眩,水合物具有独特的结晶笼状结构,１ｍ＾３水合物可以包络１５０～２００ｍ＾３天然气。用水合物作为天然气储运的新方法,具有安全可靠、费用低的优势。可以替代天然气储运的常规方法：管道法和液化天然气法,特别适用于海上及陆地偏远水气田的开发,引起和科学家的重视。文章介绍了水合物法储运的可行性及近期挪威、美国在该技     

从川气东送管道工程投产探讨天然气长输管道投产工艺

以普光气田至上海的天然气管道建设工程为背景,探讨了投产工艺在天然气长输管道投产中的实际应用。通过对采用“气推气”方式的天然气置换工艺、分阶段接替升压等投产方式进行技术分析,结合川气东送实际,更好地指导今后的输气管道投产工作。     

水侵枯竭气藏型储气库运行初期合理配注方法

在早期建设的水侵枯竭气藏型地下储气库投产之初,以节点压力综合评价方法确定的注气能力来进行配注。但由于对储气库短期高速渗流特征认识不清,注气量大且速度过快,导致气驱水前缘非均匀稳定外推,对有效库容恢复和扩容达产效率均会产生不利影响。为此,通过室内机理分析和注采动态跟踪研究,明确了地层亏空程度、气水分布特征、地层倾角、注气井控半径是影响储气库配注的主要地质因素。利用气水地层渗流基本理论和物质平衡原理,以注气驱替气水界面稳定运移气体临界渗流速度和注气井控范围内地层吸气能力为约束,借鉴国外储气库注气量优化设计经验,建立了水侵枯竭气藏型储气库投产运行初期合理配注方法,成功指导了国内某地下储气库投产方案的设计。该储气库实际运行效果表明:经过3个周期运行,注气驱替效果好,稳定扩容,达容率超过85%,预计第4周期将达到90%。结论认为,所建立的配注方法具有一定的适用性,为国内同类型储气库投产方案设计提供了科学依据。