旁通清管技术在长北项目的应用

为解决在湿气输送集中处理工艺模式下,集气干线清管操作时,产生大量液体、处理厂排液不及时、严重影响天然气生产的情况,长庆油田长北项目通过论证分析,提出采用旁通清管技术进行清管作业。经对长北项目北干线的运行工况进行分析,对旁通清管器在不同旁通量时的情况进行模拟,最终选用保守旁通量进行实际测试。实践证明,旁通清管技术能够有效减缓清管器运行速度,延长管线内液柱到达处理厂的时间,减少产量损失,效果明显。     

海底管线低输量情况下的清管方法

2016年3月1日,南山终端将正式进入气田递减期,海南管线每天外输量将锐减至15×104~20×104m3,甚至更低。在这种低输量情况下,海南管线的积液分布规律发生重大改变,清球方法需要考虑变更,以保证该管线运营安全。针对海底管线出现的低输量情况,模拟了海南管线各种工况的积液分布和清管特征,提出相应的清管方法。当天然气输量低于71.9×104m3/d时,不能直接进行清管操作,可以采用批量清管的方法保证段塞流体积不超过捕集器容积,确保清管作业安全;建议在15×104~20×104m3/d低输量下采用直板清管器+皮碗清管器的清管作业方式。三次低输量现场通球测试验证结果表明,在低输量下,清管球通球存在严重的旁通现象。对常规清管球清管作业的风险须开展识别和评估,对清管所需推球输气流量要进行估算。     

长距离湿气管线清管工艺研究

针对长距离湿气管线积液问题,使用多相流瞬态流动模拟软件OLGA对湿气管线清管进行研究。分析不同输送工况下清管过程的参数变化,结合管线末端段塞流捕集器的设置,研究清管周期及清管参数的选择。研究结果表明,在湿气干线终点压力保持不变时,随着管线输量的增大,清管后达到稳态时集气干线起点压力相应增大;清管完成时和清管后达到稳态时管道末端的排液量都增大,但增大的幅度不同。最后,给出相应的清管工艺方案,并针对目标气田给出具体的清管方案。     

积液量预测方法在海底天然气管道中的应用

天然气输送过程中,在一定的温度和压力条件下会有凝析液析出造成管内积液,积液量的准确预测是确定合理清管方案的前提。为此,建立了积液量预测模型,认为管路积液量大小是由液相析出量和气体携液能力综合作用的结果,液相析出量主要取决于管线内的温度和压力,而气体携液能力主要与气相流速、管道结构以及管内流型等参数有关。对“友谊号”外输管线积液量及其分布进行了预测,获得了持液率和积液量沿线分布曲线。该预测方法对于清管作业时管路末端液体收集容器的确定、清管器的选择等具有参考意义。     

旁通清管器在湿气输送管线清管中的应用

在湿气输送工艺管道中,管线积液严重,使用常规清管器会造成清管液体短时间内集中到达下游,下游液体处理装置来不及处理,上游生产气量受影响的不良后果;同时由于管道内积液严重,会造成清管过程中压力波动幅度大、对弯头冲击大的影响。为了减小清管作业对正常生产和管道运行安全的影响,对旁通清管器进行了试验,利用清管器后端气流对前端液柱的喷射影响,延长清管液体到达下游处理装置的时间,达到试验目的。通过现场试验,取得了清除管线内积液、缓解下游液体处理压力、降低对生产气量影响的良好效果。     

清管段塞预防技术在海底混输管道上的应用

在对天然气凝析液海底混输管道进行清管时,清管段塞会对下游的生产工艺流程产生一定的冲击。通过采用OLGA软件对某海管不同输量工况下管输压降及管内滞液量进行预测,制订出如下清管方案:在清管前通过增加生产井数量或调大采油树油嘴以增加海管的输量,降低管内的滞液量;清管器发出后,再关闭部分生产井或减小油嘴开度,以减慢清管器的行驶速度,从而减小管内积液,达到减小清管段塞和延长清管段塞泄放时间的目的。研究表明:该方案可将段塞容积减小至58 m~3,同时段塞流量降低至以平均输量工况清管时的45%,满足了段塞容积小于平台上段塞流捕集器的有效储存容积(60 m~3)的要求。     

北内环磨玉段清管工艺参数的计算

北内环磨玉段输气管线是输气管理处新建管线。基于北内环磨玉段现状,选择皮碗清管器为清管器具。可采用容积法并利用供气量的大小确定其运行距离,根据《长输天然气管道清管作业规程(SY/T6383—1999)》估算总进气量,用清管器后平均压力来控制清管器运行速度,再根据速度值估算出运行时间,最后利用管输效率计算公式计算出清管后的管输效率为105%。     

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混输管路清管操作实验和理论的研究对混输管线的设计及生产管理具有重要意义。为研究混输管路清管工况下的变化规律，建立了长380米、管径80毫米的混输清管实验管道，利用水和空气为试验介质，得到了混输管路清管过程清管器运行时间和运行速度变化规律，并得到了通过清管球压降的计算关系武。针对水平管路，建立了清管模拟的数学模型，编制了计算软件，用于预测混输管路清管过程中清管时间、清管球运行速度等。软件计算结果与实验数据的吻合较好。     

海底天然气管道清管风险分析及应对

为确保清管作业安全,有必要在作业前进行充分的风险识别,并制定相应的防范措施。以平湖油气田14″(1″=25.4 mm)天然气海底管道清管作业为例进行风险分析,结果表明:风险主要集中在管线本身及管线设备、管道内积液、清管器、人、清除的污物、自然环境等方面。针对这些风险,提出了相应的应对措施,包括仔细查阅管道信息档案,更换管线设备,增加防卡装置,预测积液量并制定积液处理方案,合理选择清管器,渐进式清管,进行专项培训,规避极端天气作业等。     

基于有限元法的大落差管段清管冲击分析

“川气东送”管道全长约2 200 km,沿线地形地貌复杂,多处形成大落差起伏,最大坡度达60°,给管道清管作业带来一定的困难和风险。为此,针对大落差管段建立了清管动力学有限元模型,在给定清管器进入管道时的初始运行速度、管道内压等作业参数的条件下,采用ABAQUS有限元分析软件分析了橡胶清管球在大落差管段清管时的运行规律以及清管器通过时管道的振动情况,研究了清管器冲击时的管道应力变化与清管器速度及管道内压的变化关系,评估了大落差管段清管时的安全性。结果表明：①橡胶清管器清管作业时,管道内部的输送压力对大落差管段的冲击载荷影响明显,管道最大应力会随着管道内压的增大而增大;②清管器的速度对冲击应力的影响不大,基本呈增长趋势,变化范围在7 MPa之内;③清管器通过时管道发生明显振动,通过后管道恢复原状;④为保证清管器顺利通过大落差管段,增大了清管器两端压差,此时清管器速度表现为增长趋势。     

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。     

苏里格气田集输管线清管过程瞬态模拟

对清管过程中的两相流流体特征的研究有助于管线及上下游设备的设计及操作。为此,采用稳态Barua模型与具有较好组分追踪功能的TACITE编码瞬态模型对苏里格气田集气管线清管操作中两相流瞬时流动规律进行了研究,重点分析了通球过程中流型、液体流量、压力、清管速率及天然气水合物堵塞等工况的变化规律。结果表明：由于清管过程中地形起伏较大,流体出现了多种流型,液体流量与压力沿程波动较大;清管器速度在上升管段和下降管段的凹凸结合处由于前后压差的明显变化会发生较大的改变。通过对管道总持液量变化的分析,获取了清管后各阀组管线恢复稳态的时间。采用瞬态分析方法对清管器运行中温度变化研究的结论表明：各阀组在清管过程中没有天然气水合物的形成。进一步验证了清管节流理论的正确性。     

Zn-Al水滑石及焙烧产物对甲基橙废水的吸附研究

土库曼斯坦某气田集输采用多井集气、气液混输工艺,在处理厂集气装置终端设置2台段塞流捕集器,单台容积150m3,设2台缓冲沉降罐,单台容积100m3。为确保气田集气干线清管过程的安全平稳,同时复核下游段塞流捕集器和缓冲沉降罐的有效性,利用目前较为先进的多相流动态模拟软件OLGA分别对各干线的100%、75%、50%和25%输量工况下的清管工况进行动态模拟。模拟结果表明:①气田处理厂集气装置段塞流捕集器和缓冲沉降罐容积设计合理,能保证大部分清管工况的平稳安全;②低输量工况清管前,应临时增加产量,提高管道持液能力,减少清管液量;③小产量清管过程中,应降低输量,同时控制清管速度在0.3m/s以上,延长清管时间,充分利用下游管道排液能力,减少液体在段塞流捕集器和缓冲沉降罐内的聚集。     

渤西油气田海底输气管道清管技术

针对渤西油气田海底输气管道清管作业中存在的不利因素,改进了泡沫清管球清管技术,克服了管道变形、单密封面球阀不利于通球的技术难题,并成功地实施了该输气管道的清管作业,取得了明显的清管效果。渤西油气田海底输气管道清管技术的研究与实践,在一定程度上使存在局部变形或缺陷的输气管道也能进行清管作业,拓宽了清管技术的应用范围。     

油田伴生气管线清管模型研究

文章建立的油田伴生气管线清管模型详细说明了如何计算清管始发站输气压力、沿程压降和清管器与管壁摩擦引起的压降。其中沿程压降的计算采用组合水力学模型（Dukler-Eaton-Flanigan），即用Eaton法计算截面含液率,用duklerⅡ法计算水平管路压降,用Flanigan法计算管路起伏的附加压降。最后对某条伴生气管线应用此模型，通过计算很容易判断始发站输气压力是否满足清管要求，同时分析了气液比对清管的影响，说明该模型符合实际，有较强的工程实用性，对伴生气管线的运行管理具有重要意义。     

高含硫气液混输管道在清管工况下的瞬态流动规律及优化设计

针对目前对高含硫气液混输管道清管工况瞬态流动规律认识不足,导致管道设计压力与终端段塞流捕集器尺寸不好确定的问题,以某高含硫气田为例,采用数值模拟方法,研究了清管过程中管道起点压力、管道终端排液量等参数的变化规律,分析了管内气相流速与原料气气液比对清管工况的影响,进而提出了高含硫气液混输管道设计压力与终端段塞流捕集器尺寸的优化确定方法:①当管内气相流速介于2~6m/s时,清管中管道起点压力超压现象不明显,清管时宜将管内气相流速控制在此范围内;②当管内气相流速或气液比减小时,清管中管道起点压力峰值和终端排液量均将增大,但不同管道的增大幅度并不一致,管道越长、高程差越大,其增加幅度越大;③在设计阶段,应根据管道运行后期可能会遇到的低管内气相流速与低气液比工况参数来确定管道合理的设计压力与段塞流捕集器尺寸。该成果可为高含硫气液混输管道的优化设计与清管操作提供依据。     

长北气田集输干线清管研究

长北气田地面建设工程中气田集输采用丛式井及气液混输工艺,集输管道内持液量较大且中央处理厂(CPF)内无段塞流捕集器,集输干线清管操作风险较大。为保证集输系统的安全,有必要对集输干线的清管进行研究。实际清管前采用两相流模拟软件OLGA进行清管段塞液量的模拟,制定详细清管操作方案。将2009年6月长北气田集输北干线的实际清管操作数据与软件模拟结果进行对比,对清管方法提出合理化建议。针对长北气田集输系统的实际情况,采用非常规清管方法对集输管线进行清管有利于降低操作风险。     

渤西南海底输气管网联合清管技术

渤西南海底输气管网是中国第一个海底输气管网,管网具有距离长、结构复杂、气源多和气质差异大的特点,由于管网节点在海上平台,整体清管难度大,投产以来发生了多次积液和冻堵。为此,针对该管网的特点,分析了管道的沿程温度分布,预测了管道积液量;据此设计了分阶段清管的清管方案,选择了专门研制的泡沫清管球,首次对该管网成功地实施了联合清管作业,共清除积液约170 m3,保障了海底输气管道的安全生产。     

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由于天然气输气管线埋在地下，在通球清管过程中，球的运行情况不能直接观察，管线入口和出口压力在球运行过程中的变化也不能提前预测，也难准确控制进气量，使球能以１ｍ／ｓ的速度到达出口，为此进行了天然气输气管线清管通球计算机仿真系统的设计与实现的研制。该仿真系统是在深入分析和研究天然气输气管线清管通球运行规律的影响因素的基础上，以数据库管理、计算机仿真技术和人工智能等新技术为主要工具来开发的。着重介绍了该仿真系统的总体结构与功能设计，软件编程与调试。该仿真系统能真实仿真清管球在管线内运行，通过对靖边—榆林输气管线多次清管通球的运行过程实际模拟，其符合率在９３％以上。     

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现场清管作业时清管器经常被卡堵，严重时会影响正常生产。针对这一问题，文章对清管器的运动特征和堵塞机理进行分析，阐述了清管过程中可能引起清管器堵塞的原因，重点分析了天然气通过清管器节流生成水合物造成清管器堵塞。研究表明，清管器是以脉动方式向前推进的，清管器通过管线突变处、积液处或遇到杂物将减速或停止，天然气在清管器处发生节流效应，生成水合物堵塞。文章还提出了清管器冰堵工况预测方法，可以确定出清管器上游温度与生成水合物节流压差的关系，结果表明清管器上游温度越低,生成水合物的清管器上下游压差越小。该方法能够用于现场清管作业时清管器堵塞工况预测。