道佐增壓站 — 平落總站管道輸送效率分析

羅 潔　王克瓊　張 珺　張 翼　周 璟　徐 倩　王開虎

(西南油氣田公司川西北氣礦， 四川 江油 621741)

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道佐增壓站 — 平落總站管道輸送效率分析

羅 潔王克瓊張 珺張 翼周 璟徐 倩王開虎

(西南油氣田公司川西北氣礦， 四川 江油 621741)

摘要：天然氣管道輸送效率對(duì)管道的使用壽命、氣井的產(chǎn)能有著重要的影響。針對(duì)道佐增壓站 — 平落總站管道實(shí)際情況，通過(guò)對(duì)該管道輸氣效率的計(jì)算分析，提出提高該管線管輸效率的建議。

關(guān)鍵詞：輸送效率； 輸氣管道； 清管

近年來(lái)隨著天然氣的開采，平落壩氣田道佐片區(qū)各單井井口壓力不斷下降，氣井產(chǎn)水量不斷增加，造成產(chǎn)量逐年遞減。提高現(xiàn)有輸氣管道的輸送效率，可有效降低上游輸氣壓力，延長(zhǎng)各氣井的穩(wěn)產(chǎn)期、提高天然氣的采收率[1]。針對(duì)道佐增壓站 — 平落總站管道實(shí)際情況，計(jì)算、分析該管道輸氣效率，提出提高該管線管輸效率的建議。

1天然氣基本參數(shù)的確定

1.1天然氣氣質(zhì)參數(shù)

根據(jù)天然氣氣質(zhì)檢測(cè)報(bào)告，該管道輸送天然氣各組分摩爾含量如表1所示。

表1　天然氣各組分摩爾分?jǐn)?shù)　%

1.2天然氣分子質(zhì)量

標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，體積為22.4 m3的天然氣的質(zhì)量定義為天然氣的平均相對(duì)分子質(zhì)量，簡(jiǎn)稱相對(duì)分子質(zhì)量[2]。

M=∑yiMi

(1)

式中：yi— 天然氣中組分i的摩爾組成；

Mi — 天然氣中組分i的分子質(zhì)量；

M— 天然氣的分子質(zhì)量。

根據(jù)已知天然氣組分計(jì)算[2]知：

M=∑yiMi

=96.38%×16+1.98%×30+0.23%×44+0.029%×58+0.043%×58+0.014%×72+0.06%×72+0.036%×86+0.004%×2+0.018%×4+0.33%×28+0.93%×44

=16.79

1.3天然氣相對(duì)密度

在標(biāo)準(zhǔn)條件下，氣體密度與空氣密度的比值稱為相對(duì)密度?？諝獾拿芏圈補(bǔ)ir=1.293 kgm3，則天然氣的相對(duì)密度[2]：

(2)

2管線輸送效率計(jì)算方法

2.1輸氣管線流量計(jì)算公式

(1)根據(jù)《油氣集輸設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50350 — 2005,當(dāng)沿線管線高差△h< 200 m時(shí)，輸氣管線流量計(jì)算可用威莫斯(Weymouth)輸氣計(jì)算公式[3]：

(3)

(2)根據(jù)《輸氣工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50021 — 2003,潘漢德(Panhandle)輸氣計(jì)算公式(B式)[4]。

(4)

式中：Q— 管線輸氣量，m3d；

d— 管線內(nèi)徑，cm；

p1 — 管線起點(diǎn)壓力，MPa；

p2 — 管線終點(diǎn)壓力，MPa；

T— 管線內(nèi)天然氣平均溫度，K；

L— 管線長(zhǎng)度，km；

ρ相對(duì)— 天然氣相對(duì)密度；

E— 輸氣管道的效率系數(shù)；

Z— 管線內(nèi)天然氣的平均壓縮因子。

E值可以實(shí)測(cè)，它決定于管線焊縫情況、管壁粗糙度、使用年限、清潔程度、管徑大小等因素。E一般小于1。外徑大于325 mm的管線取E為0.90~0.94；管徑小于325 mm，取E為0.85~0.90。

2.2輸氣管線流量計(jì)算公式的選用

威莫斯輸氣計(jì)算公式是在天然氣輸氣管線發(fā)展初期，管線的管徑和輸氣量較小、氣體凈化程度較低，制管技術(shù)低的情況下，統(tǒng)計(jì)歸納數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的計(jì)算公式。

新潘漢德輸氣計(jì)算公式是在高壓大口徑輸氣管線實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，在計(jì)算大口徑輸氣管線流量時(shí)精確度較高。即該公式適合于長(zhǎng)輸、大口徑的管道。

由于平落壩氣田道佐片區(qū)的氣體進(jìn)入道佐增壓站后只進(jìn)行了一般雜質(zhì)過(guò)濾、常溫液體分離的處理，且在經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)增壓處理后的天然氣中可能攜帶油污，天然氣飽和含水量較高，所以進(jìn)入輸氣管道的氣質(zhì)條件較差且該輸氣管道管徑和輸量較小，沿線地形起伏高差為135.07 m，小于200 m，管線長(zhǎng)(L)為6.6 km，故選用威莫斯公式計(jì)算輸量。

3管線輸送效率計(jì)算

3.1管道平均壓力的確定

2013年5月22日上午11點(diǎn)，道佐增壓站去平落總站管線出站輸氣情況如下：Q實(shí)=34.91×104m3d；T=42.58 ℃；p=2.54 MPa,且此時(shí)，平落總站管線進(jìn)站壓力的相對(duì)壓力為2.26 MPa，則：

p1=2.54+0.1=2.64 MPa

(5)

p2=2.26+0.1=2.36 MPa

(6)

根據(jù)《天然氣管道運(yùn)行規(guī)范》SYT5922 — 2003,管道內(nèi)平均壓力計(jì)算公式可知：

(7)

式中：pm — 管道內(nèi)氣體平均壓力的絕對(duì)值，MPa；

p1— 管道計(jì)算段內(nèi)起點(diǎn)壓力的絕對(duì)值，MPa；

p2— 管道計(jì)算段內(nèi)終點(diǎn)壓力的絕對(duì)值，MPa。

代入數(shù)據(jù)計(jì)算可知在該工況下管線平均壓力絕對(duì)值pm=2.5 MPa。

3.2管道壓縮因子的確定

蘇聯(lián)學(xué)者關(guān)于干燥天然氣壓縮因子的計(jì)算公式為[4]：

(8)

利用輸氣管內(nèi)天然氣平均壓力，可求得在操作條件下氣體的壓縮因子，即：

=0.95

(9)

3.3管線輸氣量的理論計(jì)算

在平落總站測(cè)得進(jìn)站溫度為20 ℃左右。則管內(nèi)天然氣平均溫度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取T=23 ℃=296.15 K，將數(shù)據(jù)代入威莫斯公式計(jì)算管線輸氣量：

=57.06×104m3d

(10)

3.4管線輸送效率的確定

根據(jù)《天然氣管道運(yùn)行規(guī)范》計(jì)算管線輸送效率[5]：

=61.18%

(11)

4計(jì)算結(jié)果分析

為驗(yàn)證管線輸送效率是否出現(xiàn)偶然性誤差，取7組不同時(shí)間的數(shù)據(jù)，代入公式(11)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表2所示。由表2分析可知：當(dāng)管線實(shí)際輸氣量保持不變時(shí)，壓差無(wú)較大變化；當(dāng)管線天然氣實(shí)際輸送量增加時(shí)，管道起點(diǎn)壓力相應(yīng)增加，導(dǎo)致道佐增壓站 — 平落總站管線壓差急劇上升(增加約0.2 MPa)，管道輸送效率急劇下降，降低了管線輸送能力。

通過(guò)計(jì)算分析，目前道佐增壓站 — 平落總站管線輸送效率僅有50%左右，輸送效果較差。影響輸送效率的主要因素有：(1)管內(nèi)壁的粗糙度及管道中的雜質(zhì)和水；(2)進(jìn)入管線的溫度。當(dāng)其他條件一定時(shí)，天然氣的溫度與輸氣量的0.5次方成反比，即管道中介質(zhì)溫度越低其輸氣量越大。天然氣在管線里會(huì)隨著沿途的溫度降低而析出凝析水，這樣不僅減小管道的輸送面積，增大管道摩阻，還會(huì)與氣體中的酸性氣體(CO2)發(fā)生反應(yīng)，形成碳酸腐蝕管道，增加管道的粗糙度，大大降低管道的輸送效率。

表2　道佐增壓站 — 平落總站管線輸送效率情況

5結(jié)語(yǔ)

目前道佐增壓站 — 平落總站輸氣管線的管輸效率僅50%左右。根據(jù)該管線的實(shí)際情況可采取以下措施增加管道輸送效率。

(1)通過(guò)改進(jìn)壓縮機(jī)的冷卻系統(tǒng)，降低天然氣進(jìn)入輸送管道的溫度。建議在增壓機(jī)后建一套冷卻裝置和分水裝置，既能降低天然氣溫度，也能降低天然氣含水飽和度，有利于提高管輸效率。

(2)針對(duì)目前該管線的管輸效率較低及壓差較

大的現(xiàn)狀，應(yīng)合理安排清管作業(yè)，減少天然氣壓能損耗，提高管道的輸送效率。

參考文獻(xiàn)

[1] 李傳亮.油藏工程原理[M].北京:石油工業(yè)出版社,2005:281-282.

[2] 李士倫.天然氣工程[M].北京:石油工業(yè)出版社,2005:317.

[3] 油氣集輸設(shè)計(jì)規(guī)范[S].GB50350 — 2005.

[4] 輸氣工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].GB50021 — 2003.

[5] 天然氣管道運(yùn)行規(guī)范[S].附錄B.7.

Transportation Efficiency Analysis from Daozuo Booster

Station to Pingluo Station Pipeline

LUOJieWANGKeqiongZHANGJunZHANGYiZHOUJingXUQianWANGKaihu

(Northwest Sichuan Gas Mine of Southwest Oilfield, Jiangyou Sichuan 621741, China)

Abstract:Gas pipeline transportation efficiency has great impact on the service life of pipeline and on the productivity of gas wells. According to Daozuo booster station terminus to Pingluo pipe actual situation, this paper put forward to improve the pipeline transmission efficiency based on the detailed analysis and calculation.

Key words:conveying efficiency; gas transmission pipeline; pigging

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-1980(2015)03-0074-03

中圖分類號(hào)：TE832

作者簡(jiǎn)介：羅潔(1981 — )，男，碩士，工程師，研究方向?yàn)闅獠貏?dòng)態(tài)分析與研究。

基金項(xiàng)目：川西北氣礦2011年科研計(jì)劃項(xiàng)目“平落壩氣田穩(wěn)產(chǎn)措施研究”(2011-15)

收稿日期：2014-09-13