高含硫气田多起伏湿气集输管道积液规律研究

摘要

随着国家天然气工业的快速发展，湿气集输工艺遇到许多问题，其中复杂地形湿气集输管道中的积液问题尤为突出。积液的存在会减小集输管线的过流面积，增加集输管线的能耗，形成地形起伏诱发段塞流，加剧管线腐蚀等诸多问题。因此，开展积液规律研究，揭示积液影响因素，建立积液存在条件下集输管道压降预测模型，预测积液的发生、发展和分布规律，为合理确定清管周期提供决策依据,对气田集输管网的安全高效运行具有重要意义。 本文通过采用理论分析、现场试验和数值模拟三者相结合的方法，应用多相流体动力学理论建立湿气集输管路积液预测模型，预测复杂山地湿气集输管路持液率、压降以及温度分布。并通过现场试验对积液预测模型进行验证、完善和改进。开展数值仿真模拟，精细研究积液规律，揭示积液影响因素及沿管线分布特征，计算各条集输管线积液量。在管线累计积液量预测基础上，建立清管周期优化模型，确定最佳清管周期。 本文通过建立的集输管网积液预测模型，提出了临界积液量的概念，并预测了7条集输管线积液分布特性和累计规律，研究分析了积液影响因素，考察了起点站和中间站关停对集输管道积液的影响。采用耦合水力、热力计算公式和闭合方程，建立了覆盖分层流、段塞流、泡状流等多种流型的高压、大管径、多起伏湿气集输管路积液预测模型，实现了对持液率、压降、温降以及积液量的动态仿真预测。利用模型预测复杂山地湿气集输管路中流体流型、持液率、压降与入口气量、含液率、压降之间的关系，并采用某气田温度、压力数据对模型进行验证，取得了良好效果。

目录

声明

第一章 前言

1.1研究背景及意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2国内外研究现状

1.2.1 国内研究现状

1.2.2 国外研究现状

1.3本文研究的主要内容

1.3.1 主要内容

1.3.2 研究思路

第二章 湿气集输管道积液预测模型

2.1积液预测模型研究进展

2.1.1湿气积液管路流动特征

2.1.2漂移流动模型

2.1.3无压波模型

2.1.4双流体模型

2.2湿气集输管道水力学模型

2.2.1复杂山地湿气集输管道流型特征

2.2.2流型转变及其预测方程

2.2.3流型方程

2.3湿气集输管道热力学模型

2.4含硫天然气物性预测模型

2.4.1饱和含水率计算

2.4.2压缩因子

2.4.3密度

2.4.4粘度

2.4.5焓

2.5模型方程离散与求解

2.5.1离散格式

2.5.2求解步骤

第三章 集输管路积液预测

3.1某气田湿气集输管网特征

3.1.1集输管网概况

3.1.2集输管网布局

3.1.3集输管网高程

3.2某气田含硫天然气物性参数计算

3.3湿气集输系统积液预测模型

3.3.1积液模型

3.3.2积液模型验证

3.3.3积液分布规律

3.3.4湿气集输管路流型分布特征

第四章 气田集输管路积液影响因素分析

4.1入口气量的影响

4.2气体携液量的影响

4.3环境温度的影响

4.4入口温度的影响

4.5输送压力的影响

第五章 积液动态累积过程

5.1集输管路积液发生和发展特性

5.2气田集输管路积液动态累计过程

第六章 清管周期的确定

6.1管周期确定模型

6.2约束条件

(1) 末站分离器能接纳液量

(2) 涂膜周期约束

6.3气田湿气集输管线清管周期

结论

参考文献

攻读硕士研究生期间取得的学术成果

致谢