道佐增压站 — 平落总站管道输送效率分析

罗 洁　王克琼　张 珺　张 翼　周 璟　徐 倩　王开虎

(西南油气田公司川西北气矿， 四川 江油 621741)



道佐增压站 — 平落总站管道输送效率分析

罗 洁王克琼张 珺张 翼周 璟徐 倩王开虎

(西南油气田公司川西北气矿， 四川 江油 621741)

摘要：天然气管道输送效率对管道的使用寿命、气井的产能有着重要的影响。针对道佐增压站 — 平落总站管道实际情况，通过对该管道输气效率的计算分析，提出提高该管线管输效率的建议。

关键词：输送效率； 输气管道； 清管

近年来随着天然气的开采，平落坝气田道佐片区各单井井口压力不断下降，气井产水量不断增加，造成产量逐年递减。提高现有输气管道的输送效率，可有效降低上游输气压力，延长各气井的稳产期、提高天然气的采收率[1]。针对道佐增压站 — 平落总站管道实际情况，计算、分析该管道输气效率，提出提高该管线管输效率的建议。

1天然气基本参数的确定

1.1天然气气质参数

根据天然气气质检测报告，该管道输送天然气各组分摩尔含量如表1所示。

表1　天然气各组分摩尔分数　%

1.2天然气分子质量

标准状态下，体积为22.4 m3的天然气的质量定义为天然气的平均相对分子质量，简称相对分子质量[2]。

M=∑yiMi

(1)

式中：yi— 天然气中组分i的摩尔组成；

Mi — 天然气中组分i的分子质量；

M— 天然气的分子质量。

根据已知天然气组分计算[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天然气相对密度

在标准条件下，气体密度与空气密度的比值称为相对密度。空气的密度ρair=1.293 kgm3，则天然气的相对密度[2]：

(2)

2管线输送效率计算方法

2.1输气管线流量计算公式

(1)根据《油气集输设计规范》GB50350 — 2005,当沿线管线高差△h< 200 m时，输气管线流量计算可用威莫斯(Weymouth)输气计算公式[3]：

(3)

(2)根据《输气工程设计规范》GB50021 — 2003,潘汉德(Panhandle)输气计算公式(B式)[4]。

(4)

式中：Q— 管线输气量，m3d；

d— 管线内径，cm；

p1 — 管线起点压力，MPa；

p2 — 管线终点压力，MPa；

T— 管线内天然气平均温度，K；

L— 管线长度，km；

ρ相对— 天然气相对密度；

E— 输气管道的效率系数；

Z— 管线内天然气的平均压缩因子。

E值可以实测，它决定于管线焊缝情况、管壁粗糙度、使用年限、清洁程度、管径大小等因素。E一般小于1。外径大于325 mm的管线取E为0.90~0.94；管径小于325 mm，取E为0.85~0.90。

2.2输气管线流量计算公式的选用

威莫斯输气计算公式是在天然气输气管线发展初期，管线的管径和输气量较小、气体净化程度较低，制管技术低的情况下，统计归纳数据的基础上建立起来的计算公式。

新潘汉德输气计算公式是在高压大口径输气管线实际统计数据的基础上建立起来的，在计算大口径输气管线流量时精确度较高。即该公式适合于长输、大口径的管道。

由于平落坝气田道佐片区的气体进入道佐增压站后只进行了一般杂质过滤、常温液体分离的处理，且在经过压缩机增压处理后的天然气中可能携带油污，天然气饱和含水量较高，所以进入输气管道的气质条件较差且该输气管道管径和输量较小，沿线地形起伏高差为135.07 m，小于200 m，管线长(L)为6.6 km，故选用威莫斯公式计算输量。

3管线输送效率计算

3.1管道平均压力的确定

2013年5月22日上午11点，道佐增压站去平落总站管线出站输气情况如下：Q实=34.91×104m3d；T=42.58 ℃；p=2.54 MPa,且此时，平落总站管线进站压力的相对压力为2.26 MPa，则：

p1=2.54+0.1=2.64 MPa

(5)

p2=2.26+0.1=2.36 MPa

(6)

根据《天然气管道运行规范》SYT5922 — 2003,管道内平均压力计算公式可知：

(7)

式中：pm — 管道内气体平均压力的绝对值，MPa；

p1— 管道计算段内起点压力的绝对值，MPa；

p2— 管道计算段内终点压力的绝对值，MPa。

代入数据计算可知在该工况下管线平均压力绝对值pm=2.5 MPa。

3.2管道压缩因子的确定

苏联学者关于干燥天然气压缩因子的计算公式为[4]：

(8)

利用输气管内天然气平均压力，可求得在操作条件下气体的压缩因子，即：

=0.95

(9)

3.3管线输气量的理论计算

在平落总站测得进站温度为20 ℃左右。则管内天然气平均温度根据经验取T=23 ℃=296.15 K，将数据代入威莫斯公式计算管线输气量：

=57.06×104m3d

(10)

3.4管线输送效率的确定

根据《天然气管道运行规范》计算管线输送效率[5]：

=61.18%

(11)

4计算结果分析

为验证管线输送效率是否出现偶然性误差，取7组不同时间的数据，代入公式(11)进行计算，计算结果如表2所示。由表2分析可知：当管线实际输气量保持不变时，压差无较大变化；当管线天然气实际输送量增加时，管道起点压力相应增加，导致道佐增压站 — 平落总站管线压差急剧上升(增加约0.2 MPa)，管道输送效率急剧下降，降低了管线输送能力。

通过计算分析，目前道佐增压站 — 平落总站管线输送效率仅有50%左右，输送效果较差。影响输送效率的主要因素有：(1)管内壁的粗糙度及管道中的杂质和水；(2)进入管线的温度。当其他条件一定时，天然气的温度与输气量的0.5次方成反比，即管道中介质温度越低其输气量越大。天然气在管线里会随着沿途的温度降低而析出凝析水，这样不仅减小管道的输送面积，增大管道摩阻，还会与气体中的酸性气体(CO2)发生反应，形成碳酸腐蚀管道，增加管道的粗糙度，大大降低管道的输送效率。

表2　道佐增压站 — 平落总站管线输送效率情况

5结语

目前道佐增压站 — 平落总站输气管线的管输效率仅50%左右。根据该管线的实际情况可采取以下措施增加管道输送效率。

(1)通过改进压缩机的冷却系统，降低天然气进入输送管道的温度。建议在增压机后建一套冷却装置和分水装置，既能降低天然气温度，也能降低天然气含水饱和度，有利于提高管输效率。

(2)针对目前该管线的管输效率较低及压差较

大的现状，应合理安排清管作业，减少天然气压能损耗，提高管道的输送效率。

参考文献

[1] 李传亮.油藏工程原理[M].北京:石油工业出版社,2005:281-282.

[2] 李士伦.天然气工程[M].北京:石油工业出版社,2005:317.

[3] 油气集输设计规范[S].GB50350 — 2005.

[4] 输气工程设计规范[S].GB50021 — 2003.

[5] 天然气管道运行规范[S].附录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

文献标识码：A

文章编号：1673-1980(2015)03-0074-03

中图分类号：TE832

作者简介：罗洁(1981 — )，男，硕士，工程师，研究方向为气藏动态分析与研究。

基金项目：川西北气矿2011年科研计划项目“平落坝气田稳产措施研究”(2011-15)

收稿日期：2014-09-13