地形起伏对凝析气集输管道工况的影响

地形起伏不均是造成凝析气单管气液混输管道生产不稳定的一个重要因素。为了了解地形起伏对凝析气单管气液混输管内流体压力、温度、持液率、持液量、流体流型、天然气水合物形成情况等的具体影响,借助于PIPEPHASE工艺流程模拟软件,选用由组分热物性模型、BWRST状态方程及MBE水力学模型共同构成的经验组合模型,以某凝析气田的一个集输管网系统为研究对象,模拟计算和分析了不同程度地形起伏下凝析气管网运行工况的变化情况。分析结果表明,管内流体压力、持液率的波动幅度以及管路总压降均随着地形起伏程度的增加而增大,但管路沿程温降和总持液量受地形起伏的影响较小;此外,地形起伏还容易导致管内流体流型出现不稳定情况,也易使管内形成天然气水合物,且地形起伏程度越大,天然气水合物生成的可能性就越大。该分析结果对地形起伏地区凝析气集输管道的工艺设计和生产运行管理具有一定的指导作用。     

煤层气集输管道持液率影响因素及排液点优选

煤层气开采压力低、产量小,且常含有大量液态水,集输管道上坡段容易产生管道积液,使得摩阻增大并出现段塞流,引起压力骤降,不利于集输管道安全运行。本文利用模拟软件OLGA分析入口流量、管径、气液比和出口压力对煤层气集输管道持液率的影响,得到了煤层气集输管道各管段持液率分布规律,并进一步比较了基于管道持液率、流型、压降和排液点个数的4种排液点设置方案。结果表明,煤层气集输管道压力骤降段均出现在上坡段,出口压力对管道持液率影响最为显著,入口流量和气液比对管道持液率影响规律相似,不同管径下管道持液率在流动方向上的分布也具有一定的相似性;设置排液点后,管道持液率明显下降,管道积液情况得到改善,且方案比较表明,当排液点设置在管段低洼处时,管道持液率最低,且各管段均无段塞流出现,管道压降最小。     

长治气田集输管线积液形成规律研究

在湿天然气的输送过程中,由于沿线地形起伏,管道必须以不同的角度进行铺设,使输气管线具有一定的起伏角度,管道的起伏角度导致管线内持液率发生变化,管内流体流动情况变得复杂的同时,也导致了管内积液甚至产生强烈的段塞流,造成管道输送效率和设备安全运行受到影响。针对长治气田樊四集气站至处理中心管线积液对管输效率影响严重并造成清管周期频繁的问题,通过OLGA软件对该管线持液率随时间和地形的变化进行数值模拟,得出积液形成位置的规律。模拟结果表明,管线中积液并不是在每个低洼处同时形成,而是在第一个上倾管处铺满之后逐渐向下一个低洼处递进。通过对积液临界倾角的计算,分析得出了产生积液的第一个起伏弯头的位置。在管线最先形成积液处安装凝水缸进行局部排液,可以达到延长清管周期、节约人力、物力的目的。     

煤层气集输管路积液预测软件开发

煤层气开采采用的是排水采气工艺,从井口开采出的煤层气通常被水饱和,集输过程中极易形成冷凝水,因此研究煤层气集输管路沿线积液位置与积液量的变化规律,可为科学制订现场清管方案提供理论指导。通过对倾斜管内气液两相流动及相态变化的研究,对煤层气集气管内运行压力、温度与饱和含水量等参数的计算,对管路沿线积液情况的仿真模拟,开发了一套管内积液的预测计算方法,并基于VS2010平台编制了管内积液的预测计算软件。结合两个工程实例,介绍了预测计算软件在工程实际中的应用,并给出了以下预测结果:随着沿管路集输方向管内温度、压力的不断下降,积液主要产生于管路的前段,并随着管路入口温度的降低和压力的增加,析液量逐渐减少。     

湿气管路内腐蚀预测研究

由于湿气管路的温度随运输距离的增长而升高,管内的轻烃与水分会逐渐析出。沿线析出的液相在酸气的参与下增加了管路腐蚀穿孔的风险。为研究湿气管路内腐蚀速率变化情况,建立了以相平衡计算与气液两相流水力热力计算为基础的计算方法。利用WG-ICDA内腐蚀评价方法与经典CO_2腐蚀模型对湿气管道内的腐蚀速率进行模拟预测。在对湿气管路进行温度、压力和持液率等参数计算的基础上,对管路发生腐蚀的临界倾角进行计算,并给出了管路沿线腐蚀速率模拟结果。研究表明:随着管内水分的析出,少量液相倾向聚集于地势低洼处的上坡管段,致使部分管路腐蚀速率变大;同时鉴于部分管段起伏程度小于发生腐蚀的临界倾角,可以忽略其腐蚀风险。     

煤层气地面集输管道积液预判分析

由于煤层气地层压力低,整个地面集输系统需采取低压集气方案,因此地面集输管线中压降尤为重要。管道积液是管线压降不可忽视的因素,结合煤层气集输管线中低压力、低液量、高流速的流动特点,选择倾斜管段中Beggs-Brill气液两相流关系式,对地面起伏管线中的持液率进行分析。通过计算不同管径、不同产水量工况下管线中的流型变化及持液率变化,预判管线积液情况,指导煤层气管线排液设计,这对煤层气地面集输设计及生产运行管理具有实质性参考意义。     

起伏管气液两相携液能力的试验研究

为了研究气田中地面起伏管线的输送特性，采用室内模拟试验与数值模拟相结合的方法，研究管线积液情况和气量、液量和倾斜角等因素的影响规律。通过倾斜管线气液多相流室内模拟试验测量了不同气量、液量和倾斜角下的压降和携液量，发现压降和携液量随气量、液量的增加显著增大。当气量在35～70 m³/h时，由于管内形成了段塞流，携液量波动较为明显。起伏管线的沿程持液率模拟显示，积液主要位于凹陷段和上倾段，且随着气量增大，逐渐向上倾段偏移。当倾斜角增加时，上倾段的持液率不断下降然后上升，在6°时具有最小值，压降则随角度线性增大。基于试验数据和马克赫杰-布里尔计算方法，建立了起伏管路上倾段的持液率预测公式，误差低于5%。研究结果可为集输管线的防积液工艺参数优化提供参考。     

运行参数对某湿气集输管网积液的影响研究

在湿气集输管网运行过程中,积液会降低管输效率,加剧管道腐蚀,引起管网节点压力升高。针对某气田集输系统建立管网积液模型,通过单因素控制变量法,研究管网输气量、气体质量含液率、集气站出站温度、集气末站进站压力对管网积液量及积液分布的影响效应,通过正交试验设计研究各运行参数对积液的影响程度。研究结果表明,输气量的降低、气体质量含液率的增加、集气站出站温度的降低和集气末站进站压力的上升,均会引起管网积液量和积液管段数量增加。运行参数对积液量的影响从大到小依次为管网输气量、集气末站进站压力、气体质量含液率、集气站出站温度。输气量对积液量的影响最为显著,这将为积液控制提供指导。     

煤层气田集输管路排液工艺优选研究

煤层气集输管路内输送的介质为湿气,随着温度的降低,会有小液滴凝结析出,在管路局部低洼处聚集,影响管路流通能力,加速管路内腐蚀速率,给集输系统安全平稳运行带来重大隐患。通过分析对比清管作业与集气站预脱水两种工艺优缺点,为煤层气田建设与生产运行过程中集输管路积液排放工艺的选择提供借鉴。利用OLGA多相流模拟软件对管路积液分布进行分析与预测,得出合理的清管作业周期,调研分析了常用脱水工艺,推荐在集气站内采用外制冷的方法进行预脱水。排液工艺优选研究表明:集气站预脱水工艺虽然可以达到控制水露点合格,有效抑制管路内游离水的生成,但因其一次性投资成本较高,且运行与维护成本较高,因此仍推荐采用定期清管作业排出管路内积液的工艺。     

天然气管网稳态分析方法研究现状与展望

为了形成具有煤层气集输特点的管网模拟技术,系统总结了天然气管网稳态分析的基本方法,比较分析了节点法、环路法、管段方程法等三种方法的特点,调研了天然气管网稳态分析方法的研究现状,对城市配气管网稳态分析方法应用于煤层气集输管网的适用性进行了分析。煤层气集输管网模拟可借鉴城市配气管网稳态分析的基本方法,但必须考虑煤层气集输管网自身的特点。煤层气集输管网稳态分析的难点应是如何实现两相管流水力热力计算模型与管网方程的联立。     

涪陵页岩气田集气干线积液规律研究

涪陵页岩气田集气干线位于山地丘陵地带,地形起伏较大,管内流动复杂,能量损失严重,在低洼处易产生积液,从而增加管线输送阻力,降低输送效率,严重影响管线安全运行。从集气干线积液机理出发,利用Fluent软件对管内气液两相流场进行模拟计算,基于液膜模型假设,建立考虑液膜不均匀分布的临界携液流速计算方法,计算结果与模拟结果吻合,均表现为倾斜角50°左右最难携液。针对管线内气体携液量难以估算的问题,引入遗传算法,以管线计算压差与实际压差误差最小为优化目标,对管段内液体流量进行拟合,在此基础上建立管线积液量计算方法。以涪陵页岩气田某管段为例进行了实例计算,结果表明积液量计算结果与清管结果吻合,积液主要发生在输气量较小、倾斜角较大的A-B段和C-D段。     

多因素影响下Y型管内流动状态数值模拟研究

Y型管在油气集输管道中应用广泛,但容易发生应力集中而引起腐蚀泄漏事故,因此有必要对其影响因素进行研究。基于流体动力学原理,借助CFD软件对油气集输管网中Y型管件进行流场和应力分析。结果表明:Y型管道剪切力受到流体流速、黏度以及气含率等多种因素影响;管道内部流速升高以及黏度增大均会增强Y型管道最大剪切力;增大气含率和支管管径会减轻Y型管道最大剪切力。该研究结论可为管道冲刷腐蚀的防护提供一定的理论依据。     

沁水盆地郑村区块煤层气集输系统的优化调整

沁水盆地煤层气田郑村区块2010年建成投产,采用的是同步建设的开发模式,因气井产量受构造、含气量、压裂及排采工艺等因素的影响,存在着单井产量差异大,区域产能不均,煤层气井井口压力低,产量对管网压力敏感等问题。为此,首先优选适合煤层气集输系统的水力计算方法,利用TGnet软件对郑村区块集输管网系统进行建模(状态方程选用BWRS方程,流动方程选用Colebrook-White方程),通过模拟计算分析了集输系统的运行现状。针对输气量超负荷、管线变径较大导致有明显节流现象的问题,在理论分析的基础上,提出了集输管网系统优化调整措施:1集气站扩容;2集气站进口管线节流优化改造;3安装粉尘过滤器;4采气管线安装凝水器;5增建复线。优化调整实施后,解决了郑村区块集输系统管压过高、管线积水、粉煤灰影响集输效率等问题,系统降压明显,管线输送能力大大提高,释放了区域煤层气产能,取得了良好的效果。     

高含硫气田集输系统增压模式优化研究

随着高含硫气田的持续开发,气井井口压力逐步低于集输压力,亟需实施集输系统增压运行。采用OLGA软件,以气液两相流、压降预测、耦合传热理论为基础,针对高含硫气田集输管网高程差、气体组分、液气比、管网全尺寸参数等工况条件,建立了复杂山地高含硫湿气集输系统生产运行的数值模型,以集输系统生产历史数据为基础,验证模型准确性并进行修正。考虑单井、多井或单线配置压缩机等情况,根据开发预测的各井压力变化情况,计算集输管网的压力分布及系统能耗,重点分析了单站增压、区域+单站增压、集输干线增压三种模式,最终优选出高含硫气田集输系统增压模式。     

关于油气集输工程管网布局设计研究

油气集输工程管网布局设计,具有控制造价、影响产能等属性,亟需在布局设计中加以优化完善。借助油气集输管网设计原则,综合考虑地理、湿度、气候等因素,在操作上依赖降耗增效原则,设计和完善油气集输管网布局优化方案。以油气集输工程节能设计为原则,应用地面集输管网优化、井组优化、系统布局优化、集中处理站选址优化等模式,实现油气集输工程管网布局设计优化,以保证管网节能设计高效落实。在油气集输工程管网布局改造后,管效由88.19%提升至90%,实现总节能646.2 MJ/h,节气15.01 m³/h,年节气总量达13×10⁴m³,达到了良好的节能降耗效果。因此,针对当前管网布局优化要求,制定以多元化设计保障策略,对于了解未来管网布局设计具有极大辅助作用,展现出较为积极的探索价值。     

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沙漠油气田集输管线、海底油气输送管线和地面长输管线中，常遇到起伏的油气水多相管路出现段塞流，加大沿线压降、加大管壁腐蚀，甚至使管路出现不稳定的振动现象。因此如何预测沿线段塞流的流动特性参数具有重要的现实意义。文章介绍一种新开发出的具有较好用户界面具可在Windows平台下操作的段塞流软件；该软件可以从始端开始计算，也可以从终端开始计算；提供了三个可供选择的计算模型；提供了油气水多相管路沿线的压降、温降和持液率曲线图；可以计算所有的段塞流特性参数值；软件具有较高的计算精度。     

普光气田高压高含硫酸气管道的焊接及热处理工艺

普光气田是高压高含硫气田,地面集输管网采用全湿气加热保温混输工艺,管道材料采用抗硫碳钢等,焊接工艺复杂。文章阐述了耐高含硫酸气管道的选择、焊接、热处理工艺;耐酸气管道焊接的技术难点;耐酸气管道关键焊接技术（金属粉芯半自动下向焊接技术和厚壁集输管道温度控制技术等）。工程实践表明：集输管道焊接一次合格率为95．3％,返修合格率100％。