集气干线清管液量计算及清管方案研究

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1、集气干线清管液量计算及清管方案研究摘　要：以气液混输工艺的气田为例，对各集气干线各种运行工况下的清管液量的计算结果进行分析，从而合理确定下游处理厂的段塞流捕集器的规模，并对低输量下的清管运行操作提出建议。关键词：天然气气田　集气干线　清管液量天然气气田的气液混输工艺是利用天然气的压力，将所携带的油、水等液体混合收集与输送，一般由集气支、干线气液混输送至油气处理厂。相对于传统的低温分离、干气输送工艺来说，气液混输工艺可大大简化地面集输流程，节能降耗，站场设施少，操作简单，管理方便，节省投资，因此，气液混输工艺目前在大型气田集输中得到广泛的应用。6气田在生产过程中有液体产生，如凝析油、气田水等

2、，再加上为防止输送过程中天然气水合物形成而在井口注入的抑制剂等液体，气液混输的集输管路呈现比较明显的两相流。气田集输中由于气液比较大，气体流速较高，流态通常以间隙流、层流及环状流为主。在低洼地段会出现局部段塞流。在正常输送下，液相可以在处理厂入口通过重力式分离器分离后进入净化装置。而在清管工况时,管道内滞留的液体在短时间内被集中排出管道，这部分液体体积较大，排出的时间较短，液塞会瞬间充满分离器，使下游的天然气净化装置不能正常工作。因此，在集气管道末端的处理厂内，一般会设置段塞流捕集器设备。该设备一般体积大，压力高，因此投资较大。故需要通过合理计算各运行工况下集气管道的清管液量，并对计算结果

3、进行分析，从而经济、合理的确定段塞流捕集器的规模并对清管运行工况的操作提出建议。一、概述结合某气田内部集输工程气田的基本参数及集输管网数据，分别对各集气干线的100%、75%、50%和25%输量工况下的清管工况进行动态模拟，分析模拟后的结果，以确定段塞流捕集器的设计并对日后清管操作的生产运行提供参考。二、气田集气系统基本参数1.集气干线参数气田设有4个集气站收集就近的单井来气，分别经4条集气干线输往天然气处理厂。集气干线采用碳钢管，管线采用埋地敷设方式，埋深约为0.8～1.2米，全线采用3层PE防腐，不进行保温。气田集输管网布局见图1，集气干线A的规格为711×20mm*mm，长度为13.

4、3km；集气干线B的规格为406.4×12.5mm*mm，长度为8km；集气干线C的规格为610×17.5mm*mm，长度为13.9km；集气干线D的规格为610×14.2mm*mm，长度为12.8km。管线规格及特性见表1。2.流量和压力6本计算考虑管线的设计输量以及在开发初期、中后期可能出现的小流量工况，各种工况流量参数见表2。3.流体参数管输流体为气田的油气水三相混合物，其中CH4的百分摩尔为85.8342、C2H6为4.7050、C3H8为1.0906、iC4为0.3145、nC4为0.3645、iC5为0.8593、nC5为0.0078、nC6为0.0172、nC7为0.0896

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

6、0为0.0002。气水比：按气田开发方案取0.073m3/104m3；气油比：按气田开发方案取50g/m3。三、清管液流的计算采用国际知名多相流软件OLGA进行动态模拟，计算各种工况下的清管液量、清管速度、排液时间等参数。在清管前，先模拟在该输量下，管道运行720小时（一个月），然后再进行清管作业。1.清管液量6混输管线清管液量主要由管内气体流速决定，管内流速越大，清管液量越小，管内流速越小，清管液量越大。各集气干线各种工况清管参数见表3。从表3可看出，100%设计工况输量下，清管液量较小，最大的为87m3。随着输量的降低，清管液量越来越大，特别是25%工况，清管液量显著增大，集气干线A的

7、清管液量高达1287m3。2.段塞流捕集器的设置干线清管液量为16m3～1287m3，清管液量跨度非常大，若简单地按低输量的极端工况设计段塞流捕集器，则需段塞流捕集器的容积至少为1290m3，但在大部分正常工况下，段塞流捕集器均未满负荷运行，导致段塞流捕集器设计既不合理，又不经济，且运输极不方便。考虑到各集气干线在50～100%设计工况下清管液量均小于300m3，因此，推荐设置总容积300m3的段塞流捕集器。综合考虑压力