集氣干線清管液量計(jì)算及清管方案研究

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1、集氣干線清管液量計(jì)算及清管方案研究摘　要：以氣液混輸工藝的氣田為例，對(duì)各集氣干線各種運(yùn)行工況下的清管液量的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，從而合理確定下游處理廠的段塞流捕集器的規(guī)模，并對(duì)低輸量下的清管運(yùn)行操作提出建議。關(guān)鍵詞：天然氣氣田　集氣干線　清管液量天然氣氣田的氣液混輸工藝是利用天然氣的壓力，將所攜帶的油、水等液體混合收集與輸送，一般由集氣支、干線氣液混輸送至油氣處理廠。相對(duì)于傳統(tǒng)的低溫分離、干氣輸送工藝來(lái)說(shuō)，氣液混輸工藝可大大簡(jiǎn)化地面集輸流程，節(jié)能降耗，站場(chǎng)設(shè)施少，操作簡(jiǎn)單，管理方便，節(jié)省投資，因此，氣液混輸工藝目前在大型氣田集輸中得到廣泛的應(yīng)用。6氣田在生產(chǎn)過(guò)程中有液體產(chǎn)生，如凝析油、氣田水等

2、，再加上為防止輸送過(guò)程中天然氣水合物形成而在井口注入的抑制劑等液體，氣液混輸?shù)募敼苈烦尸F(xiàn)比較明顯的兩相流。氣田集輸中由于氣液比較大，氣體流速較高，流態(tài)通常以間隙流、層流及環(huán)狀流為主。在低洼地段會(huì)出現(xiàn)局部段塞流。在正常輸送下，液相可以在處理廠入口通過(guò)重力式分離器分離后進(jìn)入凈化裝置。而在清管工況時(shí),管道內(nèi)滯留的液體在短時(shí)間內(nèi)被集中排出管道，這部分液體體積較大，排出的時(shí)間較短，液塞會(huì)瞬間充滿分離器，使下游的天然氣凈化裝置不能正常工作。因此，在集氣管道末端的處理廠內(nèi)，一般會(huì)設(shè)置段塞流捕集器設(shè)備。該設(shè)備一般體積大，壓力高，因此投資較大。故需要通過(guò)合理計(jì)算各運(yùn)行工況下集氣管道的清管液量，并對(duì)計(jì)算結(jié)果

3、進(jìn)行分析，從而經(jīng)濟(jì)、合理的確定段塞流捕集器的規(guī)模并對(duì)清管運(yùn)行工況的操作提出建議。一、概述結(jié)合某氣田內(nèi)部集輸工程氣田的基本參數(shù)及集輸管網(wǎng)數(shù)據(jù)，分別對(duì)各集氣干線的100%、75%、50%和25%輸量工況下的清管工況進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，分析模擬后的結(jié)果，以確定段塞流捕集器的設(shè)計(jì)并對(duì)日后清管操作的生產(chǎn)運(yùn)行提供參考。二、氣田集氣系統(tǒng)基本參數(shù)1.集氣干線參數(shù)氣田設(shè)有4個(gè)集氣站收集就近的單井來(lái)氣，分別經(jīng)4條集氣干線輸往天然氣處理廠。集氣干線采用碳鋼管，管線采用埋地敷設(shè)方式，埋深約為0.8～1.2米，全線采用3層PE防腐，不進(jìn)行保溫。氣田集輸管網(wǎng)布局見(jiàn)圖1，集氣干線A的規(guī)格為711×20mm*mm，長(zhǎng)度為13.

4、3km；集氣干線B的規(guī)格為406.4×12.5mm*mm，長(zhǎng)度為8km；集氣干線C的規(guī)格為610×17.5mm*mm，長(zhǎng)度為13.9km；集氣干線D的規(guī)格為610×14.2mm*mm，長(zhǎng)度為12.8km。管線規(guī)格及特性見(jiàn)表1。2.流量和壓力6本計(jì)算考慮管線的設(shè)計(jì)輸量以及在開(kāi)發(fā)初期、中后期可能出現(xiàn)的小流量工況，各種工況流量參數(shù)見(jiàn)表2。3.流體參數(shù)管輸流體為氣田的油氣水三相混合物，其中CH4的百分摩爾為85.8342、C2H6為4.7050、C3H8為1.0906、iC4為0.3145、nC4為0.3645、iC5為0.8593、nC5為0.0078、nC6為0.0172、nC7為0.0896

5、、nC8為0.1534、nC9為0.1248、nC10為0.0638、nC11為0.0377、nC12為0.0279、nC13為0.0262、nC14為0.0180、N2為0.4034、CO2為4.1064、H20為1.6125、nC15為0.0153、nC16為0.0086、nC17為0.0054、nC18為0.0044、nC19為0.0034、nC20為0.0043、nC21為0.0032、nC22為0.0026、nC23為0.0029、nC24為0.0020、nC25為0.0007、nC26為0.0006、nC27為0.0005、nC28為0.0004、nC29為0.0003、nC3

6、0為0.0002。氣水比：按氣田開(kāi)發(fā)方案取0.073m3/104m3；氣油比：按氣田開(kāi)發(fā)方案取50g/m3。三、清管液流的計(jì)算采用國(guó)際知名多相流軟件OLGA進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，計(jì)算各種工況下的清管液量、清管速度、排液時(shí)間等參數(shù)。在清管前，先模擬在該輸量下，管道運(yùn)行720小時(shí)（一個(gè)月），然后再進(jìn)行清管作業(yè)。1.清管液量6混輸管線清管液量主要由管內(nèi)氣體流速?zèng)Q定，管內(nèi)流速越大，清管液量越小，管內(nèi)流速越小，清管液量越大。各集氣干線各種工況清管參數(shù)見(jiàn)表3。從表3可看出，100%設(shè)計(jì)工況輸量下，清管液量較小，最大的為87m3。隨著輸量的降低，清管液量越來(lái)越大，特別是25%工況，清管液量顯著增大，集氣干線A的

7、清管液量高達(dá)1287m3。2.段塞流捕集器的設(shè)置干線清管液量為16m3～1287m3，清管液量跨度非常大，若簡(jiǎn)單地按低輸量的極端工況設(shè)計(jì)段塞流捕集器，則需段塞流捕集器的容積至少為1290m3，但在大部分正常工況下，段塞流捕集器均未滿負(fù)荷運(yùn)行，導(dǎo)致段塞流捕集器設(shè)計(jì)既不合理，又不經(jīng)濟(jì)，且運(yùn)輸極不方便?？紤]到各集氣干線在50～100%設(shè)計(jì)工況下清管液量均小于300m3，因此，推薦設(shè)置總?cè)莘e300m3的段塞流捕集器。綜合考慮壓力