天然气管道储存
天然气长输管道管存计算方法研究
天然气长输管道管存计算方法研究朱瑞华;郭伟【摘要】目前，大多数管存计算公式采用稳态方法，精度较低。
为精确计算管道管存，应精确计算存气管道气体温度、压力及压缩因子。
文中将管段内气体由起点至终点参数动态变化看作一个多变指数为n的热力学参数变化过程，依据气体流动状态方程、运动方程推导出新的管存计算公式，计算过程采用分段计算累加的方法。
经实例计算，与其他计算公式及TGNET软件模拟结果进行对比，推导公式计算精度较高。
%At present , most of stock volume calculation formula adopts steady state method , and the accuracy is relative low.In order to calculate the stock volume of pipeline accurately , the gas temperature , pressure and compression factor of the gas pipeline should be calculated precisely .In this paper , the parameters dynamic change of gas stocked in the pipeline ( from start-ing point to the end point ) were considered as changing process of thermodynamic parameters with polytropic exponent of n.Ac-cording to the gas state equation of flow and the equation of motion , new volume calculation formula was deduced .The calcula-tion process adopted the method of subsection computing accumulation .By practical calculation , comparing with results calculated by other calculation formula and TGNET software simulation , computational accuracy of the derived formula is relative high.【期刊名称】《管道技术与设备》【年(卷),期】2016(000)006【总页数】3页(P56-58)【关键词】管存;多变过程;运动方程;状态方程;输气管道【作者】朱瑞华;郭伟【作者单位】中石油中亚天然气管道有限公司，北京 100007;中石油中亚天然气管道有限公司，北京 100007【正文语种】中文【中图分类】TE8天然气长输管道管存是指管道中实际储存的天然气在标态下的体积,是反映管道运行时的压力、温度、运行配置以及运行效率的综合指标,是控制管道进出气体平衡的重要指标。
长输管道末段储气量的计算与分析
长输管道末段储气量的计算与分析
长输管道末段储气量的计算与分析，是指沿着长输管道末段，利用适当的方法和工具对储存在管道内的天然气进行数量计算和分析的过程。
一般来说，长输管道末段储气量的计算可以包括三个步骤：
1. 估算管道末段的天然气量：根据管道段的露头、站点、地形特征等信息，估算出管道末段的天然气量。
2. 计算管道末段的天然气量：利用管道流量、压力等参数，利用管道流体力学原理计算出管道末段的天然气量。
3. 分析管道末段的天然气量：根据管道末段的天然气量，分析出管道末段的天然气含量、压力、流量、温度等参数。
以上就是关于长输管道末段储气量的计算与分析的相关内容，希望能够对你有所帮助。
天然气操作规程
天然气操作规程引言概述：天然气是一种清洁、高效的能源，广泛应用于工业、民用和交通等领域。
为了保障天然气的安全运输和使用，制定了天然气操作规程，规范了天然气的生产、储存、运输和使用过程。
本文将详细介绍天然气操作规程的内容和要点。
一、天然气生产1.1 采气工艺：天然气的采集主要通过地下开采和水平钻井等方式进行。
1.2 环保措施：在天然气生产过程中，应加强环保措施，减少对环境的影响。
1.3 安全防护：生产现场应设置安全防护设施，确保生产人员的安全。
二、天然气储存2.1 储气设施：天然气储存设施应具备良好的密封性和稳定性。
2.2 安全检测：定期对储气设施进行安全检测，确保设施的安全运行。
2.3 应急预案：建立完善的应急预案，一旦发生事故能够及时处置。
三、天然气运输3.1 管道运输：天然气主要通过管道运输方式进行，管道应定期检修和维护。
3.2 运输安全：运输过程中应加强监控和安全措施，确保天然气的安全运输。
3.3 运输管理：建立完善的运输管理制度，确保运输过程的规范和高效。
四、天然气使用4.1 安全用气：用户在使用天然气时应注意安全用气，避免发生事故。
4.2 节能减排：天然气是清洁能源，用户应节约用气，减少能源消耗。
4.3 定期维护：用户应定期对天然气设施进行维护，确保设施的正常运行。
五、事故处理5.1 应急响应：一旦发生天然气事故，应即将启动应急响应机制，采取相应措施。
5.2 事故调查：对事故进行调查分析，查明事故原因，防止类似事故再次发生。
5.3 整改措施：根据事故调查结果，制定整改措施，提高天然气安全管理水平。
结语：天然气操作规程是保障天然气安全运输和使用的重要依据，各相关部门和单位应严格执行规程，确保天然气的安全和可持续发展。
天然气储气方式
天然气储气方式浅析天然气储气方式一、天然气的气态储存天然气的气态储存方式分为高压储气柜储存、地下储气库储存、高压管道储存、管束储存和吸附储存等。
l、高压储气柜储存天然气高压储气柜又称定容储气柜，即其几何容积固定不变，依靠改变柜内的压力储存燃气。
优质钢材的出现和焊接技术的提高为建设高压储气柜开拓了广阔的前景。
高压储气柜按其形状分为圆筒形和球形两种。
(1)圆筒形储气柜圆筒形储气柜是两端为碟形、半球形或椭圆形封头的圆筒形容器，按安装方法的不同，可分为立式和卧式两种。
(2)球形储气柜球形储气柜一般是在工厂压制成形的球片．试组装后运到现场拼装、焊接而成，焊缝需退火处理。
2、地下储气库储存天然气的地下储存通常利用枯竭的油气田、含水多孔地层或盐矿层建造储气库。
(1)利用枯竭油气田储气为了利用地层储气，必须准确地掌握地层参数，其中包括孔隙度、渗透率、有无水浸现象、构造形状和大小、油气岩层厚度、有关井身和井结构的准确数据及地层和邻近地层隔绝的可靠性等。
以前开采过而现在枯竭的油气层，其参数无疑是已知的，因此已枯竭的油气田是最好和最可靠的地下储气库。
(2)在含水多孔地层中建造地下储气库图l示出了这种储气库的原理，天然气储库由含水砂层及一个不透气的背斜覆盖层组成，其性能和储气能力依据不同地质条件而有很大差别。
(3)利用盐矿层建造储气库利用盐矿层建造储气库储存天然气始于1 961年，目前全世界已建成盐穴储气库近50座，主要分布在美国和欧洲地区。
利用盐矿层建造储气库首先进行排盐，排盐设备流程如图2所示。
将井钻到盐层后，把各种管道安装至井下。
由工作泵将淡水通过内管压到岩盐层．饱和盐水从内管和溶解套管之间的管腔排出。
当通过几个测点测出的盐水饱和度达到一定值时，排除盐水的工作即可停止。
为了防止储气库顶部被盐水冲溶，要加入一种遮盖液，该液不溶于盐水，而浮于盐水表面。
在不断地扩大遮盖液量和改变溶解套管长度的同时，储气库的高度和直径也不断地扩大，直至达到要求为止。
天然气的常见储存方式
天然气的常见储存方式
天然气的储存是非常关键的，储存方式不对就会发生爆炸的，那么天然气的常见储存方式有哪些呢？
目前天然气的存储方式主要有气态存储和液态存储两种方式，其中前者包括地面储罐储存、管道储存和地下储气罐储存等。
1、地面储罐储存
天然气地面储存一般采用金属储气罐，储气罐按压力分为高压和低压。
2、管道储存
天然气管道储存有输气干线末端储气和利用管束储气两种方式。
3、地下储气库储存
地面储气罐和管道储气只能作为消除昼夜用气不均衡性的措施，要解决季节用气不均衡性问题，根本的办法是建造地下储气库。
虽然天然气比空气轻而容易发散，但是当天然气在房屋或帐篷等封闭环境里聚集的情况下，达到一定的比例时，就会触发威力巨大的爆炸。
爆炸可能会夷平整座房屋，甚至殃及邻近的建筑。
甲烷在空气中的爆炸极限下限为5%，上限为15%。
天然气车辆发动机中要利用的压缩天然气的爆炸，由于气体挥发的性质，在自发的条件下基本是不具备的，所以需要使用外力将天然气浓度维持在5%到15%之间以触发爆炸。
所以在储蓄天然气的时候要特别的注意。
更多的可燃气体知识尽在，在这里我们会为大家介绍天然气的储存要求有哪些，帮助大家更好的储存天然气。
天然气圈存步骤
天然气圈存步骤天然气的储存是指将抽出的管道输出的天然气进行再加工后存放在储存空间内，以备后续使用。
储存天然气的方式，有各种形式，包括贮层储存、液化石油气（LPG）储存、液化天然气储存，以及气液共沉淀储存等。
天然气圈存主要是指以贮层储存的方式，在地下建造圈存储处利用岩层仓库，将从管道网络获取的天然气以圈存的方式存放到储存空间内，备用后续生产加工使用。
圈存天然气的基本步骤：第一步，确定地质条件。
需要仔细研究周围的地质条件，包括岩性、地层厚度、渗透率、气压等，确定地下存放天然气的合适条件。
第二步，检查设计方案。
需要根据地质条件，做出合理的设计方案，水平钻孔深度、钻孔排数、位置安排等都要有计划性地编排。
第三步，钻探施工。
采用先进的钻探设备，按照钻井方案，钻探钻孔，钻孔深度按照设计方案安排。
第四步，第四步，安装泄压器。
安装焊接出口，安装泄压器，让天然气可以以安全可靠的方式泄出，以保障供气的安全可靠。
第五步，安装气体储蓄设施。
安装气体储存设施，比如蓄气池、气体仓库等，将天然气从钻孔储存到蓄气池中存放，供后续使用。
第六步，安装控制设备。
控制设备包括气泵、气体计量装置等，控制气体流速和压力，使其在规定的参数范围内流动，安全可靠。
第七步，运营维护。
建立相应的运营维护制度，定期检查各设备的运行状态，及时发现故障，及时作出维护和改进，以保证储存设施的安全可靠。
以上就是天然气圈存的基本步骤，在储备天然气的过程中，要严格遵循这些步骤，选择合适的地质条件、合理设计钻孔方案，安装优质设备，全程加以监控，保证储存操作的安全可靠。
由于天然气圈存工艺复杂，在实施中还需根据具体情况，采取不同的措施，确保天然气圈存的质量。
天然气储存安全措施
天然气储存安全措施随着全球对清洁能源的需求增加，天然气作为一种环保高效的能源形式，受到了广泛的应用和推广。
然而，天然气的储存安全备受关注，因为一旦发生泄漏或事故，将带来严重的环境和人身伤害风险。
因此，采取适当的天然气储存安全措施至关重要。
本文将重点介绍天然气储存安全措施的几个方面。
一、储气库的选址和设计天然气储存的第一环节是储气库的选址和设计。
储气库的选址应尽量远离居民区、工业设施和人口密集区，以减少潜在的风险。
储气库的设计应考虑地质条件、地下水位、地震地质构造等因素，并进行合理的风险评估。
此外，储气库的建设应遵循规范和标准，确保结构和设备的安全可靠。
二、管道和设备的维护在天然气输送和储存过程中，管道和设备的维护至关重要。
管道的检测和监控系统应具备高精度的泄漏检测和报警功能，及时发现并准确定位泄漏点。
设备的定期检修和维护保养，可防止因设备老化或故障而引发的安全隐患。
此外，应制定完善的应急预案，以应对各类突发事件。
三、防火与防爆措施防火与防爆措施是天然气储存安全的重要组成部分。
天然气是易燃易爆的气体，一旦泄漏遇到火源，便有发生火灾和爆炸的风险。
因此，在储气库和储气设备周围应设置防火墙和灭火系统，以隔离和扑灭潜在的火灾。
此外，在储气设备和管道上应配备合适的防爆装置，以释放燃气压力，减少爆炸风险。
四、密封与监测在天然气储存过程中，压力管道和设备的密封性是确保安全的重要因素。
应采取有效的密封措施，防止泄漏和气体外泄。
同时，配备监测系统，对储气设备和管道进行实时监测，及时发现异常情况并采取应急措施。
监测系统应具备高灵敏度和高准确性，以确保数据的真实可靠。
五、人员培训和安全意识天然气储存安全不仅仅依赖于技术手段，也与人员培训和安全意识息息相关。
储气库和储气设备的管理人员和操作人员应接受相关培训，熟悉操作规程和应急预案。
同时，定期开展安全教育和演习，提高员工的安全意识和应急反应能力。
只有建立一支专业高效的安全团队，才能保障天然气储存的安全运行。
压缩天然气的储存和运输技术
压缩天然气的储存和运输技术天然气是一种清洁、高效的能源，广泛用于生产、加工、供暖和交通等领域。
但是，由于其体积大、密度低，储存和运输成本较高，因此压缩天然气的储存和运输技术显得尤为重要。
一、压缩天然气的储存对天然气进行压缩储存是一种常见的储气方式。
通常采用的压缩机分为往复式压缩机和膜式压缩机两种。
1. 往复式压缩机往复式压缩机又称为活塞压缩机，是指通过活塞运动来实现气体压缩的机械设备。
在使用时，通过一对相互作用的活塞循环工作，将天然气压缩至一定的压力，然后储存于钢瓶或气体储罐中。
优点：往复式压缩机结构简单，易于操作和维护；能够满足不同压力和流量需求，适用于压缩气体的中小规模储存。
缺点：储存效率相对较低，需要消耗大量的时间和能源进行充气和放气。
2. 膜式压缩机膜式压缩机是一种新型的压缩机，通过特殊的聚合物膜来实现气体压缩。
在使用时，天然气通过膜表面的孔洞呈扇形进入膜室，被扇形隔板压缩并排放。
优点：膜式压缩机具有结构简单、节能、操作灵活的优点；储存效率较高，能够满足大规模储存的需求。
缺点：对膜材质的要求较高，在高压环境下使用容易失效。
二、压缩天然气的运输压缩天然气的运输有两种方式，分别是管道输送和集装箱运输。
1. 管道输送目前，大部分的压缩天然气是通过管道输送进行运输。
在运输前，天然气需要通过管道储存，然后通过增压站压缩至指定压力。
压缩天然气在管道中运行时，管道内的阀门和调节器能够将其分配到任何需要的地方。
优点：管道输送具有连续性、经济性、耐用性等优点；能够同时满足运输的能量需求和环境保护的需求。
缺点：运输距离受限，安全事故易发生，不利于应对突发事件和自然灾害等情况。
2. 集装箱运输集装箱运输是一种相对较新的运输方式，它能够方便、快捷地将压缩天然气运输到各地。
在集装箱中，压缩天然气经过高效冷凝和密封处理后，利用集装箱货轮直接输送，能够轻松地在全球范围内进行物流调度。
优点：集装箱运输方便、快捷、经济，能够节约运费和减少碳排放。
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VriV Pi0TT0i PiZmm i1axPZ imim 2 in
Vi
xi
Di2
4
(6)求得管道储气量
n
V Vri
1
唐建峰
中国石油大学燃气工程系
15
静态调峰
起点压力为 P1max
静态仿真 程序计算
两种工况下 沿线各点参数 1点参数P11max 1点参数P12min
2点参数P21max 2点参数P22min
终点压力为 P2min
唐建峰
n点参数Pn1max n点参数Pn2min
…… …… ……
两种工况下各 微元段平均压力
1段平均压力P1mpj 1段平均压力P1mpj
各微元段 管道储气量
1段管道储气量Vr1
2段平均压力P2mpj 2段平均压力P2mpj
Pimpj 23Pi1minPi1miP ni2 2mP ini2min
Vmin
ppj minVZ0T0 p0Z1T1
V S V m ax V m inD 42p p jm axp 0p p jm inT T Z 0lZ
唐建峰
中国石油大学燃气工程系
10
静态调峰
起点最高 工作压力
P2max P12maxQA22
终点最高 工作压力
储存终了管 道平均压力
Pmma x 3 2P1ma xP1mP a2 2x mPa2m x ax
瞬时气量VNn
唐建峰
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6
对于任一微元段：
iVi NV iN i m i
将整实条际管状道态瞬 i转时--换气---成量--标：第准i 微 状元态段：密 度 ， kg/m 3；
Vi ------- 第i 微 元 段 瞬 时 气 量 ， m3；
末段储气量：
Ni - - - - - - 第 i 微 元 段 标 准 状2态 下 密 度 ， kg/m 3；
唐建峰
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9
（３）根据确定了的管道终端最低允许工
作压力P2min，算出管道起点最低工作压力
P1min
p1min p22minClZQ2
（４）算出消耗终了时的管道平均压力
ppjmin2 3p1minp1minp22mipn2min
（５）求得管道储气量
Vmax
ppj maxVZ0T0 p0Z2T2
D i
i
V V ，Vx 4 V Ni
Ni ----
-
-N第 i ii
i
i
微 元 段 标 准 状 态 下 瞬 时 气 量 ， m3；
VV V mi
第 in 微 元 段 燃 气 质 量 ， kg；
V V Ni
1
max
min
唐建峰
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7
2、静态末段储气量计算
目前工程上经常使用的储气量计算方法 利用稳定流计算程序计算管道储气量
(ad)6c3(1 2)exp 2()
唐建峰 T T2
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4
连续性方程
运动方程
能量方程
SHBWR 状态方程 实际气体 焓方程
唐建峰
边界条件
隐式有限
瞬态仿真模型 差分法
差 分
Netwon-Rapshan 迭代法
方
程
初始条件
计算 结果
静态仿真结果
管线瞬态仿真模型
中国石油大学燃气工程系
气过程交替出现
唐建峰
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3
1、动态末段储气量计算
连续性方程： 0
x
运动方程：
P x 2 2 D 2 g d d x 0 s
能量方程：
Q u 2 2 g s h 2 2 g
x
x
SHBWR真实气体状态方程
PR T(B0R TA0T C0 2T D 3 0T E0 4)2(bRa TT d)3
dm 0
dx
d Pm2 / A2
dx
m2 g ds 2DA2 dx
ddxmAh
m2
2A2 2
4K(T T0 D
)
mg A
ds x
唐建峰
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12
连续性方程
边界条件
运动方程
能量方程
SHBWR 状态方程 实际气体 焓方程
唐建峰
瞬态仿真模型
不考虑 时间项
静
态 仿 真
天然气管道储存技术
唐建峰
1
天然气管道储存技术
➢ 长输管道末段储气 ➢ 城市高压外环储气 ➢ 高压管束储气
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2
一、长输管道末段储气
调峰对象
解决日不平衡的措施之一
A~C：管线始末端压力均 由最小值上升到最大值
随耗气负荷不断变化，管 内燃气流动参数和储气量 不断发生变化，储气和耗
四阶龙格-库塔法 Runge-Kutta
计算 结果
模
型
管线静态仿真模型
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13
步骤：
(1)算出管道起点压力为P1max时沿线各点参数 值Pimax
(2)利用(1)所得各点参数值算出储存终了时 管道沿线各微元段平均压力Pimmax
Pim ma x3 2Pi1maxPi1mPai2 2 x mPia2m x ax
Pim min 3 2Pi1mi n Pi1mPii2 2 nm Pii2nmin
(3)算出管道终点压力为P2min时沿线各点参数 值Pimin
(4)利用(3)所得各点参数值算出消耗终了时
管道沿线各微元段的平均压力Pimmin
唐建峰
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14
步骤：
(5)求得各微元段管道储气量
终点最低 允许压力
P1min P22minQA22
起点最低 工作压力
消耗终了管 道平均压力
Pmmin3 2P1mi n P1mPi2 n2mPi2nmin
静态 储气量
Vr VP0TT0 Pm Zm 1 axPZmm 2 in
唐建峰
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11
２)利用某稳定流计算程序计算管 道储气量
稳定流数学模型：
2段管道储气量Vr2
Pipj
23Pi1max
P2 i2max
唐建峰
中国石油大学燃气工程系
8
１)目前工程上经常使用的储气量 的计算方法
（１）如果具体确定了管道始端的最高工 作压力P1max，可按照给定的流量用下式算 出相应的终端最高工作压力P2max
p p Cl Q 2max
2 1max
Z
2
C
Z T
C
2 0
D
5
（２）算出储存终了时的管道平均压力
ppjmax2 3p1maxp1map x22mapx2max
ห้องสมุดไป่ตู้
5
动态调峰
t1时刻管线 沿线流动参数
动态仿真 程序计算
t2时刻管线 沿线流动参数
t3时刻管线 沿线流动参数
t1时刻管内 瞬时气量VN1 t2时刻管内 瞬时气量VN2 t3时刻管内 瞬时气量VN3
微元段计算结 果累加，并转
换成标况
动态储气量V
VVmaxVmin
… …
… …
tn时刻管线
tn时刻管内
沿线流动参数