埋地湿天然气管道安全停输时间计算方法研究

摘 要 ： 为 了防止湿天然气管道在停输过程 中水合物 的形成 ， 有 必要对管道 的安全停 输时 间进 行 计算。湿天 然气管道在停输过 程 中， 管 内介质 与周 围环境进行 热交换 ， 停输 时间过长 可能会 导致 水 合物形成 ， 造成 再启动 困难 。采 用多相流模拟软 件对安全停输 时间计 算方法进行 了研 究 ， 利 用有
０ 前 言
安 全 停 输 时 间 是 指 管 道 在 正 常 或 非 正 常 停 输 工 况
文应用 Ｏ Ｌ Ｇ Ａ软件建 立埋地管道 及周 围土壤传热模 型 ， 分析停输 过程管 内介质温度变化 ， 计算安全停输时间。
下． 管 内天 然气温度 刚满足水合 物形成 温度时所对 应 的
停 输 时 间 。集 输 管线 在 设 计 阶 段 除 了考 虑 输 送 介 质 满 足
间对 于 指 导 气 田安 全 生产 具 有 重 要 意 义 ， 可以为计划停输方案制定提供 依据 ， 防止 事 故 停 输 工 况 下
水合物 的形成 ， 提高输 气管道操作 安全 性。
关键词 ： 埋地管道 ； 湿天然 气； 水合 物； 安全 停 输 时 间 ； Ｏ Ｌ Ｇ Ａ
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６ — ５ ５ ３ ９ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ６ ． ０ ０ ３
， ， ， ， ， 一
间， 在设计 阶段 能够 优化水 套 炉功率 、 保 温层 厚度 以及 抑制剂 注入量等 ， 在现场操 作 阶段 能够制定合 理的计划 停 输方案 ， 防止事故停输工况下水合物 的形成 。 Ｇ ｏ ｌ ｃ ￣ ｎ ｓ ｋ ｉ Ｔ ｓ ｌ ｌ 研究了 Ｏ ｍ ｅ ｇ ａ 油气 田在不 同保温措施 、 不 同流量 下 安全 停输 时 间 的变化 ； Ｄ ａ ｖ ￣ ａ ｔ ｈ Ｊ 、 Ｊ ａ ｎ ｏ ｆＤ等
Ｄｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ｓ ，２ ０ １ １ ， ３ ９ （ ３） ： ３ ０ — ３ ５ ．
气 田地 面 工程 ， ２ ０ １ ０ ， ２ ９ （ ９ ） ： ５ ２ — ５ ３ ．
ｗｕ Ｘｉ ａ ． Ｌ ｉ Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｊ ｕ ｎ ． Ｊ ｉ ａ Ｗｅ ｌｏ ｕ ｎ ｇ ． Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ Ｐ ｉ ｐ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ —
图１ 埋 地 管 道 横 截 面 示 意 图
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ４ — ０ ８ — ０ ５
作者简介 ： 马艳 琳 （ １ ９ ７ ５ 一 ） ， 女， 河北安平人 ， 工程 师， 硕士 ， 主要 从 事 石 油 天 然 气储 运研 究 与设 计 工 作 。
２ ０ 天 Ｎ Ａ Ｔ 熟 Ｕ Ｒ Ａ 号 Ｌ Ｇ Ａ 与 Ｓ Ａ 石 Ｎ Ｄ 油 Ｏ Ｉ Ｌ ２ ０ １ ４ 年１ ２ 月
１ ＯＩ Ｌ Ａ ＮＤ Ｇ Ａ Ｓ Ｔ Ｒ Ａ Ｎ Ｓ Ｐ ＯＲ Ｔ Ａ Ｔ Ｉ ＯＮ Ａ ＮＤ Ｓ Ｔ ｏＲ Ａ ＧＥ 油 号 储 运 １
第３ ２卷 第 ６期
埋地湿天然气管道安全停输时问计算方法研究
马艳琳 李春林பைடு நூலகம்
１ ． 中国石 油集 团工 程设计 有 限责 任公 司西 南分 公 司 ，四川 ２ ． 西 南 石油大 学 石油 天然 气工程 学 院 ，四川 成 都 成都 ６ １ ０ ０ ４ １ ； ６ １ ０ ５ ０ ０
１ 停 输 传 热 及 水 合 物 形 成 数 学 模 型
图１ 为 埋 地 管 道 横 截 面示 意 图 。 在直坐标 系（ ｘ ｏ ｙ ） － Ｆ 壁 及 覆 盖 层 总厚 度 ， ｍ； 埋 深为 ｈ ， ｍ。在 极 坐 标 系 （ ｒ ， ０ ） 中
稳 态输 送无 水合 物形成 外 ， 根据 现有经 验 ， 还应 同时需
限 元 方 法 分 析 停 输 时埋 地 管道 及 周 围土 壤 温度 变 化 情 况 ，将 天 然 气 温度 与 水 合 物 形 成 温度 进 行 对
比， 计算湿天然气管道安全停输 时间， 并研 究 了不同输送工况 下安全 停输时 间变化规律 。一般说来 ， 安全停输时 间随着输量 、 起 点温度 、 环境 温度增加 而延长 。所 以， 准确计算湿天然气管道安全停输 时
Ｗ ａ ｎｇ Ｈａ ｉ ｚ ｈｕ， Ｓ ｈｅ ｎ Ｚｈｏ ｎｇ ｈｏ ｕ， Ｌｉ Ｇｅ ｎ ｓ ｈｅ ｎｇ． Ｆ ｅ ａ ｓ ｉ ｂｉ ｌ ｉ ｔ ｙ
［ ８ ］ 吴
瑕， 李 长俊 ， 贾文龙 ． 二氧化碳 的管道输 送工 艺［ Ｉ ］ ． 油
Ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ Ｓ ｈ ａ ｌ ｅ Ｇ ａ ｓ Ｅ ｘ ｐ ｌ ｏ ｉ ｔ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ ｗ ｉ ｔ ｈ Ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ｃ ｒ ｉ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ Ｃ Ｏ ２ ｌ Ｊ ］ ．
人［ ２ － ３ ］ 指出， 可 采 用 有 限 元 方 法 建 立 模 型 计 算 管 道 安 全
１
停输时间 。 Ｏ Ｌ Ｃ Ａ软件是世界领先 的多相 流模 拟软件 ， 可
以模 拟 井 、 管 线 和 设 备 中油 、 气 及 水 的运 动 状 态 ， 目前 已 被 广 泛地 应 用 在 可 行 性 研究 、 工 程 设 计 和 运行 模 拟 中。本
过程中． 管 内 介 质 与 周 围环 境 进 行 热 交 换 ， 随 着 停 输 时 再 启 动 困 难 。因 此 准 确 计 算 安 全 停 输 时 间对 于 指 导 气 田 安 全 生 产 具 有 十 分 重 要 的 意 义 。通 过 计 算 安 全 停 输 时
要 满足至少 ８ ｈ的安全停输 时间。湿天然气 管道 在停输 进行 半无穷 大土壤传热 ，其 中 为管道 内径 ， ｍ； ６为管 间增加 ， 可能导致 水合物形 成 ， 严重 时会 堵塞管 道 ， 造成 停输传热数学模 型见 式 （ １ ） ～ （ ４ ） 。