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提高天然气管道输送效率方法的探讨

姚彦军 郑刚 刘洋

长庆油田公司第二采气厂,陕西省榆林市

摘要: 天然气输送效率受各种条件的影响,工艺设计、技术设备、管理等诸方面都影响天然气的管输效率,只要做到合理的设计,高效的设备,科学的管理,充足的气源及管道输送能力,足够的天然气用户这些因素的完美结合,就能够使天然气输送管道有高的管输效率。
关键词: 天然气;长输管道;完整性管理;技术
DOI:10.12721/ccn.2024.157047
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前言

天然气是一种优质的能源,在发达国家的能源结构中所占比重远高于我国,随着天然气在我国能源战略重要性的提高,势必带动一系列天然气相关方面技术的完善。管道是天然气输送到市场的关键环节,它起到连接生产气田与用户的作用,管道输送的安全稳定性保障着人们生活所需。我国天然气管道输送技术发展较晚,在大口径管道设计、跨越复杂地形大口径试压、管道系统运行和维护等方面缺乏技术和经验,国外天然气技术的发展表明,管道技术的优化是天然气工业发展的先决条件。随着我国对天然气需求量的增加,必须在了解我国天然气管道发展现状的基础上,引进国外的先进技术,完善和优化我国后续天然气管道设计,才能在我国天然气资源、价格、管道技术等约束条件下,保障我国日益增加的天然气供应,促进我国天然气快速高效的开发和利用。

1  天然气管道输送

天然气是从油气藏开采出来的可燃气体,具有可压缩和膨胀的特性,其体积随压力、温度的变化丽变化,反映在管道输送±也与原油、残菇油管输特性不同。在沿管道流动熬过程中,原油、成品油体积是不变的,在管径一定的情况下,流速及摩阻损失也是不变的。而天然气在管道中流动时,因摩阻损失使压力逐渐下降,导致密度减小,体积逐渐增大,流速搬快。导致摩阻损失搬大,压力损失加快,输送效率降低。天然气的管输效率是指在一定的操作条件下,实际输量与理论(设计)输量的比值。提高管输效率就是在理论输墩一定的条件下提高实际输气髓。天然气管输效率受许多因索的影睫,涉及妥管遘工艺设计、先进设备的选震、秘学的繁理等方嚣,因魏,从管道工艺、设备的设计,运行管理等方面研究提高管道输送效率的方法,可得蹴提高管道输送效率的有效办法。

管道输送是天然气输送的主要方式,管道输送具有能耗少,运费低、运量大、连续密闭输送安全性好的优点。天然气管道输送工艺参数主要指输气量、输送距离、输气压力、管和输气温度等。输气量是按照年输气量与日输气量计算,当用年输气量时,一般工作天数按365天计算。输气距离,一般指管道长度,输气管道设计时,一般气源和用户是先确定,根据线路走向方案,可以确定天然气管道的长度,从天然气管道起点到天然气用户交气点的管道长度。输气压力输气压力指管道最高输气压力,以MPa计算,没有压缩机的管道即为管道起点最高压力,有压缩机时即为压缩机出口压力。2.4供气压力输气管道沿线或末端向用户供气,供气合同中要求确定交气压力,管输天然气应满足这些压力要求,并一次压力作为管道设计条件。输气温度,天然气在输送过程中,由于土壤传热和压力降低产生焦-汤效应,温度会降低。由于管道沿程各点温度都会发生变化,因此输送温度除了对输气工艺计算产生影响外,对于天然气水、烃露点温度也会产生影响。

2 输气效率的影响因素

2.1 天然气的粘度

流体具有很多的特性,其粘度是其中的一种,而粘度主要是和摩擦力有很大的关系,在整个过程中如果运输的气体或者液体粘度不断增加,那么就会直接增加其中的内摩擦力,那么也会在很大程度上降低输送的效率。综上可以知道,天然气管道输气效率会直接受到粘度的影响,而其主要的影响因素是温度,对于天然气来说,温度和粘度是正比的关系,因此我们需要合理的控制天然气的粘度,从而能够有效的保障输气效率。

2.2 管径的大小

管道主要的作用是进行天然气的输送,而输送量的大小则是由管径来确定的,如果管径越大,在保证其他因素不变的情况下就能够进一步增加输送的天然气,从而提高输送的效率。但是需要注意的是在这个过程中其也不是无限扩大的,是有一定的范围,如果达到一定的程度的时候,就会进一步增加截面的需求量,同时也会进一步增加时间和长度,从而限制了输送的效率。另外,因为管径的影响会进一步增加成本,因此需要合理的对其进行控制。

2.3 天然气的流量

流量和管径、流速也是成正比的关系,如果管径越大,在确保各个条件的基础下,流量就会越大,如果根据理论知识进行比较,就会进一步提高输气效率。如果管径到达了一定的范围的时候,就需要进一步分析,目前主要使用的是流体动力学进行,其流速超过了 4 000 的时候,就会使得天然气处于一个湍流区,从而影响到管壁,发生一系列的损坏现象,从而不能及时的进行沉淀物的排放,进一步降低天然气的流量,对此必须要采取有效的措施进行控制,目前主要是进行管道的更换工作,但是这会增加成本,不能保障输气的效率。

3 提高天然气长输管道效率的方法

3.1 降低输气管道的摩阻损失

为了提高输气效率,需要进一步控制输气管道的摩阻损失,因此需要进一步控制管道内的粗糙度。就目前的情况来看,我们也可以选择使用输气管道内壁涂层的方法,从而能够合理的控制涂层的应用,进一步降低内壁的摩擦,有效的确保输送效率。使用内涂层技术能够有效的延长输气管道的使用寿命,同时进一步延长管件及阀门的寿命,进一步控制管道内的沉积物,确保气体的纯度满足相关要求,进一步保障输送气体的质量。合理的控制环境问题,并进行定期的检查和保养工作是非常重要的。如今,使用管道涂层技术已经成为了主要方法,其能够有效的控制管道内壁的摩擦力,控制输送过程中的阻力,因此也是在很大程度上确保了输气的能量。因为长距离的输气管道是存在一定的位置差,因此在进行设计的过程中也会产生一定的差值,因此需要合理的进行管道输送条件的优化,从而能够进一步降低管道的所需要的能量,合理的控制输送成本,确保输送的效率。增大输送管径同样可以降低磨阻,输气管道的输送能力与管道直径的2.5次方成正比,因此,增大管径可以增加2.5倍的输量,是提高管道输送能力的最有效措施。

3.2 提高输气压力

当管道直径和输送距离保持不变的情况下,输气管道的输送量减小,输气功率和起点压力都要下降,起点压力下降值更大,输气功率下降的幅度相对较小,这样压气站的整个输气能耗也会升高。因此提高管道的工作压力将是节能的一个主要途径。在国内外研究中,输气管道的输气压力会变得更高压力的方向发展,从侧面反映出一个国家在输气管道的综合水平。每个国家对于陆上输气管道压力标准也不尽相同,海底输气管道的设计压力一般还要高。但是世界上普遍认为陆上输气压力在10—12MPa,更加经济合理,输气压力也受高压管道的设计与建造中的工艺和技术水平限制。

3.3 长输管道的参数优化

为了能够合理的控制天然气长输管道输气压力,需要保证整个运行的压力是控制在管道设计压力中的,从而才能够达到安全稳定的目的。进行输气管道运行时,需要根据实际情况降低管道和设施的压力,从而能够有效的节约资源,确保天然气的输送效率。需要注意的是整个过程中还需要保证运行温度,从而能够有效的防止腐蚀问题。温度必须要小于腐蚀材料的承受范围,从而能够确保输气管道的热力能够达到相关标准。另外还需要定期进行输气管道的维护保养工作,并结合管道实际情况进行维修工作。如果是滑坡地段的埋地管线尤其要加强检查,及时采取措施解决存在的问题,从而能够有效的控制损失。

4 结束语

天然气的长输管道系统必须要确保是严密的,对此要经常进行紧密性的检查,有发现问题要采取措施进行控制。总之,为了确保天然气长输管道的输送效率,需要进一步加强对其的研究,在实际应用中采取有效的措施进行控制,从而不断地提高管道效率及压气站效率,进而提高整个长输管道的输送效率。

参考文献 :

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[2] 丁建军.提高天然气长输管道的输送效率的方法[J].化学工程与装备.2016(11).108-109

[3] 何林君.提高天然气管道输送效率方法的探讨[J].中国石油和化工标准与质量.2018(16).27-28