第四章长距离输气管道讲义及城市输配气工程
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从气田的井口装置开始，经矿场集气系 统、气体净化系统、干线输气管道、再通过 配气管网到用户，天然气所通过的所有环节 构成了一个统一的、一体化的储运销系统。 它是一个密闭的、连续的水力系统。
（二）天然气供气系统的组成
油气田矿场集输管网 天然气净化处理厂 长距离干线输气管道或管网 城市输配气管网 储气库
进入干线管道的含水量不应超过96～128mg/ Nm3 水露点：任一给定压力下，湿天然气中的水蒸气
分压等于某一温度下水的饱和蒸气压时 的温度。 天然气水露点：天然气在一定压力下析出液态水
时的最高温度； 天然气烃露点：天然气在一定压力下析出液态烃
时的最高温度。
Hale Waihona Puke Baidu
三、天然气供气系统的组成及特点
（一）天然气一体化供气系统
（一）水合物的基本概念 天然气中某些组分与液态水在一定温度、
压力下所形成的外形像冰霜的物质。 节流处最易形成。
（二）形成水合物的条件
温度、压力、水分条件。 临界温度：高于此温度不会形成水合物。
（二）形成水合物的条件（续）
形成水合物的必要条件： 必须有液态水与天然气接触 天然气中水蒸气分压等于或超过在水 合物体系中与天然气的温度对应的水 的饱和蒸汽压。 天然气温度必须等于或低于其在给定 压力下的水合物的形成温度。
输气温度对流量的影响
输气温度越低，输气能力越大。
起、终点压力对流量的影响 改变相同的压力时，提高起点压力对增大流量的影 响大于降低终点压力的影响——高压输气效率高； 同时提高起终点压力，也能增大输气量。
三、输气管道热力计算
为水力计算服务 预测管段中出现凝析液和水合物情况。
四、输气管段中水合物的形成 规律及其预防措施
第二节
长距离输气管道的组 成及勘察设计
一、长距离输气管道的组成
二、输气管道水力计算
水力计算的目的 研究输气管的流量与压力之间的关系。
管道的压降组成 三部分： 消耗于摩阻的压降 气体上升克服高差的压降 流速增大引起的压降（加速压降）
输气管流量
QC0
pQ2Zp*TZ2LD50.5
pQ2 pZ2 ClQ2
物理标准状态：0°C，1标准大气压(101325Pa)， 密度为：分子量/22.4，克/升
相对密度：相同温度、压力下天然气的密度与 干空气的密度之比。因不是理想气 体，是温度压力的函数。通常指标 准状态的相对密度。
气田气：0.58～0.62，伴生气：0.7～0.85
（四）天然气的粘度
起因于：两层之间摩擦和两层之间分子 的热交换。
（三）管道沿线压气站布置（续）
2、压气站布站的基本步骤 区域：从管道起点到管道末段起点 正方向布站：从管道起点开始 反方向布站：从管道管道末段起点开始
C
Z*T
C0 2 D 5
直径对流量的影响 若直径增大一倍，则 Q2=5.66Q1——加大直径 是增加流量的好办法，也 是输气管向大口径发展的 主要原因。
长度（或站间距）的影响
若站间距缩小一半，流量 Q2=1.41Q1——倍增压 气站，输气量只能增加 41%。
QC0
pQ2Zp*TZ2LD50.5
五、干线输气管道的工艺方案设计
（一）工艺方案设计的基本步骤
1、确定各管段的管材、管径、设计压力和管道壁厚。 2、确定每个压气站在设计流量下的压比。 3、设每个压气站的出口压力等于所在位置管段的设
计压力。 4、根据管道末段储气量的要求，确定末段管径和长
度，并确定最后压气站的位置。 5、确定压气站的数量和位置。 6、确定压缩机组的配置方案。
（二）管道末段的储气能力
管道最后一个压气站到管道终点的管段。 目的：平衡均衡供气与不均匀用气的矛盾。 利用气体的压缩性改变所储气体的数量。 储气能力：最高压力与最低压力之间的储
气容量。与管道截面积、管道 长度有关，但存在最优末段长 度。
（三）管道沿线压气站布置
1、压气站布置的前提条件 管道入口天然气压力、温度、流量 管道终点供气流量和压力 管道分支点流入/流出流量 每个压气站压比或压缩机组的配置 压缩机组原料天然气的消耗率 各管段管材、管径和壁厚 管道末段的起点位置
的总体积中所占的比例；是 温度、压力的函数。 摩尔分数：各种组分的摩尔数在天然气 的总摩尔数中所占的比例。 1摩尔纯物质的质量在数量上等于该物质 的分子量，单位：克。 质量分数：各种组分的质量在天然气的 总质量中所占的比例。
（三）天然气的密度与相对密度
密度：单位体积天然气的质量，温度、压力的 函数。
第四章长距离输气管 道及城市输配气工程
第一节
天然气的储运销一体化系统
一、天然气的组成与用途
工业与民用燃气：天然气、人工煤气、液化 石油气和沼气
用途：火力发电厂、民用、汽车、化工原料 来源：气田气、石油伴生气、凝析气田气、
煤层气。 主要成分：甲烷、乙烷、丙烷和丁烷
二、基本概念
（一）标准状态与标准体积
天然气计量的标准状态：20°C，1标准大 气压（101325Pa )
城市燃气行业的标准状态：0°C，1标准 大
气压（101325Pa ) 美国天然气行业：60°F（15.6 °C)，1标
准大气压（101325Pa ) 标准状态下的体积称标准体积。
（二）天然气组成的表示方法 体积分数：各种组分的分体积在天然气
（二）形成水合物的条件（续）
形成水合物的外因: 高流速、气流扰动或压力脉动 出现小的水合物晶体 天然气中含有硫化氢和二氧化碳。
（三）防止水合物形成及 消除水合物的方法
1、干燥脱水 2、添加水合物抑制剂----降低水合物形成
温度，破坏形成水合物的温度条件；吸 收天然气中水蒸气，破坏形成水合物的 水分条件。甲醇、乙二醇、二甘醇等 3、加热 4、清管—清除液态水和已经形成的水合物。
液体的粘度随温度升高而降低，压力不 高时气体粘度随温度升高而升高。
相同温度下，压力越高，天然气的粘度 越大。
（五）天然气的节流效应 正节流效应和负节流效应 正节流效应：节流后压力下降、温度下降。 负节流效应：节流后压力下降、温度升高。
（六）天然气的含水量和露点
含水量：标准单位体积干气所含的水蒸汽质量，单 位kg/Nm3。
（二）天然气供气系统的组成
油气田矿场集输管网 天然气净化处理厂 长距离干线输气管道或管网 城市输配气管网 储气库
进入干线管道的含水量不应超过96～128mg/ Nm3 水露点：任一给定压力下，湿天然气中的水蒸气
分压等于某一温度下水的饱和蒸气压时 的温度。 天然气水露点：天然气在一定压力下析出液态水
时的最高温度； 天然气烃露点：天然气在一定压力下析出液态烃
时的最高温度。
Hale Waihona Puke Baidu
三、天然气供气系统的组成及特点
（一）天然气一体化供气系统
（一）水合物的基本概念 天然气中某些组分与液态水在一定温度、
压力下所形成的外形像冰霜的物质。 节流处最易形成。
（二）形成水合物的条件
温度、压力、水分条件。 临界温度：高于此温度不会形成水合物。
（二）形成水合物的条件（续）
形成水合物的必要条件： 必须有液态水与天然气接触 天然气中水蒸气分压等于或超过在水 合物体系中与天然气的温度对应的水 的饱和蒸汽压。 天然气温度必须等于或低于其在给定 压力下的水合物的形成温度。
输气温度对流量的影响
输气温度越低，输气能力越大。
起、终点压力对流量的影响 改变相同的压力时，提高起点压力对增大流量的影 响大于降低终点压力的影响——高压输气效率高； 同时提高起终点压力，也能增大输气量。
三、输气管道热力计算
为水力计算服务 预测管段中出现凝析液和水合物情况。
四、输气管段中水合物的形成 规律及其预防措施
第二节
长距离输气管道的组 成及勘察设计
一、长距离输气管道的组成
二、输气管道水力计算
水力计算的目的 研究输气管的流量与压力之间的关系。
管道的压降组成 三部分： 消耗于摩阻的压降 气体上升克服高差的压降 流速增大引起的压降（加速压降）
输气管流量
QC0
pQ2Zp*TZ2LD50.5
pQ2 pZ2 ClQ2
物理标准状态：0°C，1标准大气压(101325Pa)， 密度为：分子量/22.4，克/升
相对密度：相同温度、压力下天然气的密度与 干空气的密度之比。因不是理想气 体，是温度压力的函数。通常指标 准状态的相对密度。
气田气：0.58～0.62，伴生气：0.7～0.85
（四）天然气的粘度
起因于：两层之间摩擦和两层之间分子 的热交换。
（三）管道沿线压气站布置（续）
2、压气站布站的基本步骤 区域：从管道起点到管道末段起点 正方向布站：从管道起点开始 反方向布站：从管道管道末段起点开始
C
Z*T
C0 2 D 5
直径对流量的影响 若直径增大一倍，则 Q2=5.66Q1——加大直径 是增加流量的好办法，也 是输气管向大口径发展的 主要原因。
长度（或站间距）的影响
若站间距缩小一半，流量 Q2=1.41Q1——倍增压 气站，输气量只能增加 41%。
QC0
pQ2Zp*TZ2LD50.5
五、干线输气管道的工艺方案设计
（一）工艺方案设计的基本步骤
1、确定各管段的管材、管径、设计压力和管道壁厚。 2、确定每个压气站在设计流量下的压比。 3、设每个压气站的出口压力等于所在位置管段的设
计压力。 4、根据管道末段储气量的要求，确定末段管径和长
度，并确定最后压气站的位置。 5、确定压气站的数量和位置。 6、确定压缩机组的配置方案。
（二）管道末段的储气能力
管道最后一个压气站到管道终点的管段。 目的：平衡均衡供气与不均匀用气的矛盾。 利用气体的压缩性改变所储气体的数量。 储气能力：最高压力与最低压力之间的储
气容量。与管道截面积、管道 长度有关，但存在最优末段长 度。
（三）管道沿线压气站布置
1、压气站布置的前提条件 管道入口天然气压力、温度、流量 管道终点供气流量和压力 管道分支点流入/流出流量 每个压气站压比或压缩机组的配置 压缩机组原料天然气的消耗率 各管段管材、管径和壁厚 管道末段的起点位置
的总体积中所占的比例；是 温度、压力的函数。 摩尔分数：各种组分的摩尔数在天然气 的总摩尔数中所占的比例。 1摩尔纯物质的质量在数量上等于该物质 的分子量，单位：克。 质量分数：各种组分的质量在天然气的 总质量中所占的比例。
（三）天然气的密度与相对密度
密度：单位体积天然气的质量，温度、压力的 函数。
第四章长距离输气管 道及城市输配气工程
第一节
天然气的储运销一体化系统
一、天然气的组成与用途
工业与民用燃气：天然气、人工煤气、液化 石油气和沼气
用途：火力发电厂、民用、汽车、化工原料 来源：气田气、石油伴生气、凝析气田气、
煤层气。 主要成分：甲烷、乙烷、丙烷和丁烷
二、基本概念
（一）标准状态与标准体积
天然气计量的标准状态：20°C，1标准大 气压（101325Pa )
城市燃气行业的标准状态：0°C，1标准 大
气压（101325Pa ) 美国天然气行业：60°F（15.6 °C)，1标
准大气压（101325Pa ) 标准状态下的体积称标准体积。
（二）天然气组成的表示方法 体积分数：各种组分的分体积在天然气
（二）形成水合物的条件（续）
形成水合物的外因: 高流速、气流扰动或压力脉动 出现小的水合物晶体 天然气中含有硫化氢和二氧化碳。
（三）防止水合物形成及 消除水合物的方法
1、干燥脱水 2、添加水合物抑制剂----降低水合物形成
温度，破坏形成水合物的温度条件；吸 收天然气中水蒸气，破坏形成水合物的 水分条件。甲醇、乙二醇、二甘醇等 3、加热 4、清管—清除液态水和已经形成的水合物。
液体的粘度随温度升高而降低，压力不 高时气体粘度随温度升高而升高。
相同温度下，压力越高，天然气的粘度 越大。
（五）天然气的节流效应 正节流效应和负节流效应 正节流效应：节流后压力下降、温度下降。 负节流效应：节流后压力下降、温度升高。
（六）天然气的含水量和露点
含水量：标准单位体积干气所含的水蒸汽质量，单 位kg/Nm3。