焦-汤系数的优化计算及在高压气井节流生产中的应用

在焦-汤节流效应系数经验公式的基础上,结合川东北采气井的生产数据,推导出了适合该地区特点的计算公式,该公式简化了计算参数的选取和优化了系数,提高了计算精度,对生产现场高温高压天然气的节流效应计算、节流级数的选择和水合物防止措施的选取具有很好的实用性。     

焦-汤系数的优化计算及在高压气井节流生产中的应用

在焦-汤节流效应系数经验公式的基础上，结合川东北采气井的生产数据，推导出了适合该地区特点的计算公式，该公式简化了计算参数的选取和优化了系数，提高了计算精度，对生产现场高温高压天然气的节流效应计算、节流级数的选择和水舍物防止措施的选取具有很好的实用性。     

混氢站内天然气掺氢工艺及其安全控制研究

为了解决制约氢能产业发展的氢气运输成本问题,利用现有较完善的天然气管网,掺入一定比例的氢气进行输送具有较大的工程应用价值,得到了广泛关注。而且一定掺氢比例下的掺氢天然气燃料可以直接应用,有利于提高氢能源消费占比和降低氮氧化物的排放。针对天然气和氢气的掺混工艺设计及掺氢系统运行安全控制展开了重点讨论,研究成果可为天然气掺氢工艺的推广应用提供参考。     

掺氢天然气分离工艺方案及经济性分析

目的天然气管道掺氢输送被认为是氢能大规模、低成本、长距离运输的重要途径之一。为了获得高纯度氢气,需要在终端将掺氢天然气进行分离。目前,单一的氢气分离手段难以直接适用于低含量氢的掺氢天然气分离。 方法对比了几种常见的氢气分离技术的原理、工艺参数、优缺点等,结合掺氢天然气的特点,选定了“膜分离+变压吸附”耦合工艺路线,并针对掺氢比(摩尔分数,下同)分别为10%、15%、20%的掺氢天然气分离工艺方案进行了经济性分析,获得了各分离方案的成本。 结果 掺氢比为10%、15%、20%的综合分离成本分别为0.846 7 元/m³氢气、0.519 7 元/m³氢气、0.382 6 元/m³氢气。 结论较低含量的掺氢天然气分离成本较高,大规模推广应用仍面临经济性制约和诸多挑战。      

天然气掺氢输送技术发展现状及前景

氢气可掺入天然气管道中进行混合输送,在节省巨额管道建设费用的同时实现氢气大规模输送,混氢天然气还可改善燃烧特性,降低碳排放,具有重要的工程应用价值.系统分析了天然气管道掺氢输送涉及的关键技术,结合国内外天然气管道掺氢输送应用现状和产业发展趋势,认为在城市燃气管网掺氢有望成为较早产生商业价值的技术路径.建议加强掺氢后管道...     

浅谈节流效应及在天然气集输工艺中的应用

焦耳-汤姆逊效应的积分负效应广泛应用于油气集输和石油化工过程。天然气和油田伴生气经伴热，由油嘴节流降压降温后进入一级分离器，温度下降使天然气中的一部分水分实现冷分离。冷凝分离回收油田气的轻烃时，利用高压气体的压力经节流膨胀降温来获得需要的冷量。由于天然气是多组分混合气体，且各组分的冷凝温度不同，     

高压天然气多孔节流效应及冲蚀特性分析

基于欧拉 拉格朗日多相流模型方法,采用RNG k ε湍流模型和Sutherland viscosity law可压缩流体黏度修正模型及改进的冲蚀模型,对高压天然气单孔和多孔节流过程进行数值模拟。通过高压天然气单孔节流数值模拟质量流率变化规律,与理论计算结果对比,验证了所采用的模型和计算方法的准确性,并考察了高压天然气流经单孔和多孔突缩结构的不同节流效应及冲蚀特性。计算结果表明,天然气流经多孔固定节流油嘴降压后,体积膨胀形成的最高流速值明显低于单孔固定油嘴,同时多孔均匀射流减少了单孔射流形成的卷吸冲蚀损伤,并在多股射流下的搅混作用下,冷核心能迅速混合,在后续油嘴腔体内更易实现压力回升和速度稳定现象,相比单孔节流可以有效地抑制冲蚀损伤及天然气水合物生成几率。     

CO2-CH4气体节流及水合物生成特性

CO₂驱采油举升过程中,随着压力的降低,采出液会析出大量伴生气,伴生气中CO₂含量高达50%～90%,相比CH₄气体,气态CO₂节流致冷效应更强,引起的低温可能会生成水合物堵塞管道,威胁集输系统的运行安全。采用高压蓝宝石反应釜研究了CO₂含量对CO₂-CH₄气体节流及水合物生成特性的影响。结果表明：当初始压力为高压(16 MPa)时,相同CO₂占比的混合气体,节流效应系数Di约为1.3～5.4℃/MPa,CH₄的掺入将增强混合气体节流效应,说明高压段主要受CH₄节流效应的影响;当初始压力为低压(5 MPa、4 MPa)时,节流效应系数Di约为3.4～11.9℃/MPa,CH₄的掺入将减弱混合气体节流效应,说明低压段主要受气相CO₂节流效应的影响;相同CO₂含量的CO₂-CH_...     

基于热力学影响的氢气与掺氢天然气管道工艺安全问题探讨

天然气管道中掺入氢气输送或纯氢输送是推进氢能大规模利用的有效途径。由于氢气与天然气物性存在较大区别,氢气与掺氢天然气管道的运行安全是不可回避的问题。近年来,国内外开展了天然气管道掺氢输送的前期理论研究、输送工艺影响分析、末端适应性与低压先导试验,也建设了部分代表性的氢气管道,但尚未完全结合氢气物性对工艺安全问题进行深入研究,氢气与掺氢天然气管道的工艺安全问题值得进一步探讨。借鉴天然气管道设计与运行场景,从热力学对氢气与掺氢天然气物理特性的影响出发,对氢气与掺氢天然气管道工程设计面临的关键问题进行了梳理,通过理论分析与模拟研究探讨了热力学对管道工艺安全的影响规律,提出了工程设计的建议。研究表明：在相同压力下,较低的运行温度将增大氢气与掺氢天然气的绝热系数,导致泄漏质量流量升高;在相同泄漏场景下,较低的运行温度对泄漏后介质的热辐射、水平扩散和爆炸均具有正向提升作用;现有标准规范提出的潜在影响半径评价方法未充分考虑温度的影响,实际工程精细化评价中宜进一步考虑;紧急泄放下,氢气设备将面临更低的介质温度。研究成果为后续氢气与掺氢天然气管道的工程设计提供了借鉴。     

预测天然气斜井临界携液流量新方法

目的 Turner模型和李闽模型是现场应用比较广泛的气井携液模型,二者是以直井为基础建立的,且假定曳力系数为定值,没考虑井斜角和曳力系数对临界携液流量的影响。为了准确预测天然气斜井临界携液流量,分析了天然气斜井中液滴的受力情况,建立了预测天然气斜井临界携液流量新模型。方法 该模型考虑了雷诺数变化对曳力系数的影响,对比不同曳力系数计算模型的精确度,优选出Barati模型计算天然气斜井中液滴的曳力系数,推导了该模型相对于Turner模型的修正系数,并给出了修正系数表。结果 通过实例将新模型与Belfroid模型、杨文明模型和李丽模型进行比较,结果表明,新模型计算结果与现场数据吻合最好,准确率为94.6%。结论 新模型可用于对天然气斜井积液的判断。     

掺氢天然气喷射火燃烧特性实验研究

能源结构转型初期,天然气管道掺氢是一种有效的输氢方式,然而掺氢会提高气体活跃性,在管道泄漏的情况下增加火灾风险。在压力200～800 Pa和掺氢比0～50%条件下开展了掺氢天然气水平喷射火实验研究,以预测和评估其潜在的火灾风险。实验结果表明：掺氢后火焰温度升高,最大温差为113℃;在高压下当掺氢比>10%时,火焰温度分布发生明显变化;火焰的推举距离随压力增加而增大,随掺氢比增加而减小;当高压下掺氢比<10%时,掺氢对火焰尺寸影响较小,当掺氢比增加到50%时,火焰长度的最大降幅为13.7%。此外,提出了掺氢天然气火焰长度无量纲预测模型。研究结果可为掺氢天然气管道事故后果及火灾风险评估提供必要的数据支持和理论基础。     

天然气调压器设计原理及影响因素分析

天然气从接收站输送到输配管网,再从输配管网输送到城市燃气管网均需要调压,天然气调压器是连接天然气输配管网、城市燃气管网的核心设备,分析调压器的性能有其独特性。以天然气输送过程中广泛应用的自立式调压器为对象,从力学角度分析自立式调压的一般原理,以及管道出口压力、噪音、节流效应等因素对调压器的影响,结果表明控制调压器上下游压差,天然气中的杂质含量,根据当地气温情况是否加设加热设备等措施,对于提高调压器运行可靠度,保障天然气站场具有现实作用。     

基于SMX静态混合器的天然气掺氢流动影响研究

为了获取均匀的天然气掺氢混合气,确保掺氢燃气管道稳定、安全输送,采用数值模拟与试验相结合的方法研究了天然气与氢气在SMX静态混合器中的掺混特性及影响因素,详细分析了掺混单元数量、运行工况和掺氢体积比等因素对掺混性能的影响。研究结果表明,氢气与天然气的混合主要依赖于混合单元不断改变流动状态,实现左旋和右旋相互交替,达到均匀混合。流动损失主要取决于静态混合器内流动速度,综合考虑SMX静态混合器的压力损失和混合均匀度性能指标,采用4个掺混单元、进口气流速度10 m/s是一个优选方案。此外,增大掺氢体积比和加长流经混合器出口下游管道长度均有利于提升氢气和天然气掺混均匀度,要结合燃气管道的具体情况来确定掺氢体积比的合理范围。     

不同参比条件之间天然气物性值的换算系数

根据ISO13443,主要介绍了在不同参比条件下,天然气的体积、密度、相对密度、压缩因子、高位发热量、低位发热量和沃泊指数的换算系数和换算公式,并通过验算,表明ISO13443给出的换算系数和换算公式相互间是一致的.     

天然气水合物形成预测方法及应用

在天然气开采及运输过程中,气体组成、温度、压力和含水量成为水合物形成的主要原因,所以,天然气水合物的形成预测方法和防治成为天然气科学界十分关注的问题。本文对常用的天然气水合物的形成预测方法进行介绍和对比,并应用于油田实际的水合物生成预测。     

天然气管道掺氢输送研究现状与分析

天然气管道掺氢输送是实现大规模、远距离和低成本氢气运输的手段之一,但氢气掺入天然气管道给管线运行工况、安全维护等带来了不容忽视的影响,具有一定的安全隐患。为此,围绕国内外天然气管道掺氢输送的技术研究与工程应用现状,讨论了影响天然气管道掺氢安全输送的主要因素,即掺氢引起的天然气物性改变、氢致失效和掺混不均,以及掺氢管道泄漏扩散和燃爆的安全问题。结果表明,天然气掺氢后,对现有管材提出了新要求,需开展相关实验以揭示氢致失效机理,掺氢天然气管道停输后是否发生气体分层与管道是否发生氢致失效密切相关。掺氢天然气管道泄漏扩散及自燃的安全范围、发生燃爆所需的最小掺氢比及燃爆机理尚不明晰,实验研究与实际运营存在差距。针对天然气管道掺氢输送的规范、标准及相关监管政策仍处于发展阶段,需要结合系统的研究数据及实践进一步完善。以上结果明晰了掺氢输送存在的风险,可为大规模掺氢混输的工程推广与实际运营提供参考。     

天然气偏差系数模型综合评价与选用

介绍了石油工业中主要采用的几种天然气偏差系数计算模型,对各种模型在实际计算中的压力、温度适用条件与计算精度进行系统比较与评价,提出了不同压力、温度条件下的相应模型,推荐了在大范围压力、温度变化条件下分段选取气体偏差系数的计算模式。     

基于相渗分析纯岩石电阻率增大系数与含水饱和度关系

岩石岩电实验表明电阻率增大系数与含水饱和度关系呈现非阿尔奇现象。基于岩石导电与渗流过程的相似性与差异性,分别建立纯岩石渗流与导电模型,尝试结合渗流特征探索岩石电阻率增大系数与含水饱和度的关系。建立岩石渗流模型,通过模型分析、公式推导和渗流实验数据,得到不同含水饱和度条件下水相渗流路径迂曲度比值表达式;建立纯岩石等效导电模型:将岩石孔隙空间划分为参与渗流的孔隙空间与不参与渗流的孔隙空间,2部分并联导电,结合渗流模型结论推导电阻率增大系数与含水饱和度的关系式,提出了差异渗流导电公式。该公式在一定条件下可退化为经典阿尔奇公式,其呈现的电阻率增大系数与饱和度关系趋势解释了岩石中存在的非阿尔奇现象。     

高压含硫天然气水合物预测方法与防治措施研究

以相平衡热力学理论为基础,建立适用于水、醇、酸气体系的天然气水合物热力学模型,研究气体溶解度在酸性介质水、醇体系相平衡条件下的变化规律,以及含硫量和醇对高压酸性天然气水合物形成条件的影响规律。研究结果表明：在温度264.9～311.64 K、压力0.56～186.2 MPa的100组实验数据中,天然气水合物形成条件与实验值的平均绝对偏差分别小于1 K和5.86 MPa,其精度高于PR和SRK状态方程预测值,高浓度范围内甲醇和乙二醇质量浓度变化引起的水合物生成温度下降速率大于低浓度范围。当富水相中甲醇或乙二醇液的质量分数在60%～70%范围内变化时,水合物生成温度的下降速率最大。以高压含硫气井麟3井为例,针对三种工况制定了水合物抑制措施,确定了热力缓蚀剂的加注量和加注浓度,可避免水合物冰堵,在各级节流过程中使用效果显著。     

天然气透平膨胀机脱水技术

原油生产过程会产生大量油田气，未经处理的油田湿气温度高、压力低，进入埋地管道输送，气中含油水约为30-40g／m^3。在输送过程中，由于压力下降气体体积膨胀而产生的节流效应，使管线温度降低，同时气体输送过程中也向周围环境散热，当气体温度降至输送压力的露点温度之下时．含在气体中的水蒸气、烃蒸气等会冷凝生成冷凝水、轻烃、水塞、水化物而冻堵管线。为防止管线冻堵，解除转油站内已建光管冷却干燥器存在的较大安全隐患，在转油站应用了天然气透平膨胀机脱水技术。