基于OLGA的起伏湿气集输管道水力特性研究

由于多相流动的经济性,气田大部分集输管道都采用气液混输技术。集输管线在通过地形起伏的地区时,气体的压力、温度及流速将随之变化,地形起伏不均是造成气田气液混输管道生产不稳定的一个重要因素。采用多相流模拟软件OLGA建立了湿气集输管道水力计算模型,模拟分析了地形起伏程度、管道输气量、管径、含水率对管道压降的影响。并对不同影响因素下的模拟结果进行分析,该分析结果为地形起伏地区气田集输管道的运行管理和设计提供了理论基础。

普光高含硫气田湿气集输与安全环保配套技术

普光气田采用湿气加热保温输送工艺,通过控制集输工艺参数,再辅以合理地选择管材,使用高效缓蚀剂和腐蚀监测设备,定期清管排液等技术措施,有效控制腐蚀和安全风险。泄漏监测、联锁关断等安全控制技术的综合应用,实现了普光高含硫气田的安全平稳生产。产能测试采用热解焚烧技术,使硫化氢在高温下转换成低污染的硫氧化物。热解焚烧炉内温度>1 350℃,含硫天然气燃烧效率≥99.99%。监测分析表明,试气过程中井口附近大气中S02浓度为0.007～0.465 mg/m3。采用气提—氧化—沉淀三级除硫工艺和地层回注技术实现了污水零排放,有效保护了气田环境。

高含硫气田湿气集输管道冲蚀风险预测研究

通过对普光气田集输管道现场检测发现,管道多处发生明显的冲刷腐蚀,造成壁厚减薄。基于湿气集输管流流体动力学数值模型,开展气液两相冲蚀风险预测与评价研究。结果表明,普光气田集输管道气液相交界面上剪切应力较大,易发生冲蚀;上倾管段为段塞流流型,其下部管底区域剪切应力较大,流动腐蚀风险较高,是腐蚀监测的重点区域;集气站内集输管道环形障碍物后、分流支管入口、接管两侧及管汇主管中下部区域冲蚀风险高。研究结果为普光气田集输管道腐蚀监测与控制及安全管理提供了技术参考。

运行参数对某湿气集输管网积液的影响研究

在湿气集输管网运行过程中,积液会降低管输效率,加剧管道腐蚀,引起管网节点压力升高。针对某气田集输系统建立管网积液模型,通过单因素控制变量法,研究管网输气量、气体质量含液率、集气站出站温度、集气末站进站压力对管网积液量及积液分布的影响效应,通过正交试验设计研究各运行参数对积液的影响程度。研究结果表明,输气量的降低、气体质量含液率的增加、集气站出站温度的降低和集气末站进站压力的上升,均会引起管网积液量和积液管段数量增加。运行参数对积液量的影响从大到小依次为管网输气量、集气末站进站压力、气体质量含液率、集气站出站温度。输气量对积液量的影响最为显著,这将为积液控制提供指导。

基于多因素影响的高含硫气田集输系统清管作业的定量风险评价

高含硫气田集输系统清管作业是维护湿气集输安全的重要措施,若清管作业操作不当,则不仅会影响工艺安全,还容易造成燃烧爆炸、中毒等事故,因此有必要进行清管作业定量风险评价方法的研究。针对清管作业中风险最大的作业步骤,基于多因素影响建立模型进行泄漏风险分析,该模型充分考虑组织因素、行政管理、个人特性、技术系统特性、任务特性等风险影响因素对泄漏风险的不确定性影响,并给出了算例。结果表明,利用该模型考虑到组织、管理、员工对清管作业风险的不确定性影响,可为清管作业安全管理提供参考。

起伏湿气管路液塞速度特征数值模拟

为进一步认识起伏湿气管路流动现象,采用耦合水平集-体积分数法(CLSVOF)方法建立数值模型,对不同气液表观流速下液塞速度分布特征进行研究,并开展实验验证了模型的准确性。结果表明:数值模型可以有效地反映起伏湿气管路段塞流速度特征,其瞬态液速模拟结果具有较高的精度。管路截面液塞速度分布不均,其顶部速度明显大于底部,且一般在距离底部0. 030—0. 035 m范围内达到最大值。液塞截面速度随气液相流速增加而增加。随液速增加,部分液塞前锋速度存在突增,随气速增加,液塞逐渐呈现伪段塞特征。由截面三维速度分布可知,随液速降低和气速增加,截面水平方向液塞速度分布更加均匀。

普光气田集输系统腐蚀监测技术与应用

针对普光高含硫气田地面湿气集输系统工艺特点,对集输管道腐蚀环境进行机理分析,明确了管道面临的腐蚀形势。为提高集输系统腐蚀监测的准确性、有效性,根据不同集输环节、腐蚀类型、诱发时间,结合监测设备对腐蚀的响应速率,优选腐蚀监测方法、监测设备,优化各种腐蚀监测技术的工作制度、监测装置的分布及数量,建立完善的湿气集输系统腐蚀监测网络,形成以挂片与探针有机结合的在线集成腐蚀监测技术。结合现场工况,监测数据分析结果表明,监测体系完善,监测数据及时准确,为防腐措施实施,缓蚀剂配方、加注量及批处理频率等参数优化调整提供了数据支撑,有效防止了腐蚀加剧,普光气田集输管道主体平均腐蚀速率控制在小于0.076 mm/a,保证了管道安全平稳运行。

致密气田集输管道涡流工具优化设计研究

对于湿气集输管道,由于气流中携带的游离水、饱和水及重烃组分凝析在管道内,再加上管道沿线地形起伏、产量低,气、液流速不同,气体携液能力弱,在上坡段出现滑脱损失,继而在低洼处形成积液,管道积液和段塞流会严重影响管道输气效率,增大管道压降及井口回压,严重时将导致气井停产。通过利用FLUENT软件对地面涡流工具进行模拟,针对中心体直径、螺旋翼形状、螺旋翼旋转方向和螺旋片圈数等结构参数对涡流工具进行优化设计。最后根据模拟结果综合考虑,螺旋圈数为3圈、螺旋翼高15 mm、厚5 mm,旋流中心体直径219 mm的涡流工具能够适用于地面湿气集输管道。

复杂地形条件下气液两相混输工艺水力模型建立

随着普光气田的开发,关于复杂地形条件下的气液混输工艺计算模型,特别是湿气集输工艺计算模型成为研究的关键问题。针对低含液复杂地形条件,建立了水力计算模型,提出了气液界面的凹面湿壁分数、剪切应力以及摩擦因子计算闭合关系式。开展了室内实验,验证了压力与持液率计算模型的准确性,收集了普光气田的现场生产压力和清管积液量数据,计算的压降结果与生产数据之间的误差在±5%以内,积液量的预测结果误差在±10%以内,吻合较好,建立的模型可以用于该条件的工艺计算。