天然气集输管网系统优化
新形势下天然气管网安全管理及主动防御策略分析
111一、天然气管网安全管理的意义分析天然气资源要通过管道来运输燃气，并且由于天然气的易爆、易燃的特点，进而就要在管道应用中，加强对管道维护管理，避免产生漏气等不良问题。
在长距离的输气阶段中，管道一般会深埋在地下。
当管道内部的气体较多时，会给管道带来较大的压力，造成管道会受到周围土壤及上方人为和自然腐蚀等多种因素的影响和干扰，而造成管道的损坏，这样会造成气体泄漏，以及引发火灾和爆炸的事故。
这样会给居民带来较大的生命危险，因此，保障输送管道的安全是减少天然气风险的重要措施以及也是预防天然气爆炸事故发生的重要手段。
燃气的运输安全性会直接影响到城市的管理和运营，因而就要输气管道的管理部门加强对管道风险的控制，并采取一定的风险防范措施，来对这种管道受损问题进行合理的控制。
二、新形势下天然气管网安全管理现状1.安全隐患排查工作不到位对日常的排查工作没有进行到位、对天然气管网检测不够仔细、出现问题时，没有得到及时的维修，致使安全隐患逐渐增多；燃气单位事故风险与安全风险是同时存在的，影响其的因素有多种，有很多燃气公司，更加注重于生产运营方面，在安全管理工作上不够重视，有关的防范机制没有得到完善，生产员工和技术人员缺乏应急方面管理知识、对器材使用不过熟练、风险应急能力水平不高。
2.缺乏定期检查工作的开展和执行很多施工单位在完成了燃气管道的施工之后，便结束了所有的工作，没有定期地开展检查工作。
在检查工作开展不到位的情况下，便无法及时的发现燃气管网在运行过程中存在的一些故障和问题，没有实现故障和问题的检查，就无法实现这些故障和问题的排查和维修，久而久之便产生了一定的安全隐患。
举个简单的例子来说，很多的燃气管网在使用了一段时间之后，都会出现焊接口初开缝、漏气、腐蚀等问题，倘若相关的检查人员可以定期地开展一定的检查工作，便可以实现问题的发现，并第一时间寻找改善问题和维修的方法和措施，而如今由于相关的检查工作的缺失，使得这些问题不能够被及时发现，时间久了之后，故障和问题越来越严重，进而导致燃气管网在运行的过程中存在着很多的隐患。
天然气管道输送
天然气管道输送1 集输管道1．1天然气的预处理及气质要求从地层中开采出的天然气往往含有砂和混入的铁锈等固体杂质，以及水、硫化物和二氧化碳等有害物质。
固体杂质容易造成设备仪表损坏；水容易与硫化氢和二氧化碳形成酸性水溶液，腐蚀管道。
因此，天然气在进入干线之前，必须净化。
分离和除尘一般采用重力式和旋风式分离器；脱水方法有低温分离、干燥剂吸附和液体吸收三种；脱硫一般采用醇胺法和环丁砜法。
我国管输天然气的气质标准是：硫化氢含量不大于10mg/m3,气体的露点应比最低输气温度低5℃。
1．2天然气集输管道的功能和集输管网布局的原则气田内部集输系统是天然气集输配总系统的子系统，是整个系统的源头部分，它的主要功能是将各气井的天然气集输至集气站，然后在处理厂进行脱水、脱油、脱硫等预处理，最后计量调压后外输。
集输管网的布局主要是确定气田中各气井、处理厂和集气站等单元设施间的连接形式。
连接形式一般有三种：树枝状、放射状和环状。
管网布局是个复杂的系统工程，涉及很多因素：如气田地形地貌、地质构造、气体组成及特性和用户的不同需求等。
因此必须用系统工程的方法选择最优方案，首先确定最优网络布局，然后确定费用最小的管径组合。
2、干线管道2．1干线管道的系统构成和特点天然气长输管道系统是由输气站库、线路工程、通讯工程和监控系统等四个基本部分构成。
输气站库包括储气库、压气站、清管站、分输站、阴极保护站和调压计量站等。
压气站多采用以天然气为燃料的燃气轮机直接拖动压缩机为输送天然气增压；线路工程包括管道、防腐涂层、截断阀室、穿跨越工程和管道标志等；通讯工程包括通讯线路和站内交换系统，以传输调度指令和监控管道运行参数，保证管道安全和正常运行；监控系统包括调度中心、远传通道和监控终端三大部分，实现对管道运行工况的监测、数据采集和过程控制，是保证管道安全、平稳和优化运行的重要手段。
2．2干线管道的水力、热力分布和输气管沿线的压力是按抛物线规律变化的，靠近起点的管短压力降落比较缓慢，距离起点越远，压力降落越快，在前3/4的管段上，压力损失约占一半，另一半消耗在后面的1/4管段上。
中国天然气管道市场发展现状及发展前景分析
中国天然气管道市场发展现状及发展前景分析受当前经济发展趋势影响，天然气在能源消费结构中愈发举足轻重，从而推动了我国天然气管道市场的蓬勃发展，但跟发达国家比仍存在一定差距。
虽然我国天然气管道市场存在一定的不足，从长远发展角度看，在实现干线管道互联互通、关键设备国产化、开启数字化管道建设三方面入手，将有效推动我国天然气市场的良性发展。
标签：天然气管道市场，发展现状，存在问题，发展前景1.我国天然气管道市场发展现状在当今“低碳环保”大形势下，我国能源结构不断转型，天然气在能源消费结构中愈发举足轻重。
我国进口天然气管道陆续开通，同时国家基干管网基本形成，部分区域性天然气管网逐步完善，非常规天然气管道蓬勃发展，我国天气运输“西气东输、海气登陆、就近供应”格局已经形成。
当前我国已建成建成由跨境管线、主干线与区域联络线、省内城际管线、城市配气网与大工业直供管线构建的全国性天然气管网。
截至2018年底，我国运行的长输天然气管线总里程达到7.6万千米，国内油气长输管道主要集中在三大石油公司手中，其中中国石油占比最大。
干线管道总输气能力约3500亿立方米/年。
我国的基干天然气管网主要由西气东输管道系统、陕京天然气管道系统、和联络天然气管道组成。
我国的进口管道气主要来自于哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、土库曼斯坦、缅甸等国家，目前运行的管道有中亚天然气管线A/B/C线以及中缅天然气管线，在建的管道有中亚天然气管道D 线以及中俄东线和西线。
同时京津冀、长三角、珠三角区域天然气管网构成了我国重点区域天然气管网。
非常规天然气主要指煤层气、页岩气和致密气藏气，伊宁—霍尔果斯煤制天然气管道是我国第一条煤制气管道，大唐克什克腾旗煤制天然气外输管道是我国第二条煤制气外输管道。
页岩气外输管道有三条，分别为四川长宁地区页岩气管道、威远页岩气集输干线和涪陵—王场页岩气管道。
煤层气产地主要集中于我国山西省等华北地区，目前煤层气产量相对较低，优先满足周边地区消费，多余气量外输。
油气集输系统优化分析
（ １ ） 离心泵变 调速 。离 心泵在低 负荷状况 下工作 ，：工 作流量远 低于
井 口加热降黏变得多余。因此，在集输过程中再进行加热就没有必要了。
原油 自身能量不足 以完成 自身的集输和处埋 ， 需要加热 、 加压来补充能量， 功 口 热、 加压 目的是为原油补充 能量 ， 但这个过程其实 是在增加“ 液体” 的能量 。
中 国 化 工 贸 易
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Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｔ ｒ ａ ｄ ｅ
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油气集输系统优化分析
霍小 旺 陆 野 戚 广彪
长庆油 田分公司第二输油处
摘要 ：所谓 的油气 集输 系统效率是指整个集输系统的能量利用率 ，即从井 口开始算起 ，经过计量 、接 转、加热、加廿三及脱水稳定等处理过程 的能量 用率。效率是指获得的能量与供给 的能量 的比值 ，总 的系统效率是各流程段 效率的乘积 。因此 ，要分析集输 系统各方面的情况才能准确地计算集输 系统
（ ３ ）高 效化学药 剂 的研制 及筛选 。针对小 同油品 ，筛选破 乳剂 ，降低
｛ 效率必须大于 ６ ５ ％，但某油 田采油厂输油泵总体效率却只有 ４ ３ ％。
效率 的高低 ，首 先取决于油 品性 质。油品性质好 ，可以在较低的温度
原 油处理站 中原 油脱水温度 。通 过对乳化 降黏技术和减 阻技术研究 ，降低
污染 问题 ，年可 回收天 然气 （ （ ４ ０～ ７ ２ ） ×１ ０ ４ ｍ ３ ，年节约 资金 ５ Ｏ～ ６ ５ ．７
产 出液数量和性质 的变化 ，开展先 导试验 ，重新考 虑和确定地面工程 设计
技 术界限 ；为 改造 工程的设计方 案提供科 学、合 理的技术依据 ，充 分做
石油地面集输管网系统的优化设计
浅谈石油地面集输管网系统的优化设计【摘要】随着经济的不断发展，我国石油工程事业得到了快速地发展，在油田地面工程中，集输管网系统的内容较为复杂，且在投资上也较大，如果对其进行优化设计，不仅能提高工程的经济效益，同时还能推动石油工程建设的发展。
本文笔者就石油地面集输管网系统的优化设计进行探讨和分析，提出有关设计要求。
【关键词】石油地面集输管网系统优化设计石油地面集输管网系统作为石油工程中一项重要组成部分之一，对于工程的整个建设有着举足轻重的作用，必须要引起石油工程企业的重视。
本文笔者就石油地面集输管网系统的优化设计进行探讨和分析，提出相关优化设计思路和方法。
1 石油地面集输管网系统的概述石油地面集输管网系统主要有以下几个方面组成：油井加热、油井计量、油气混混输以及油井掺液。
在实际石油地面集输管网系统的运行过程中，必须要根据管道承压能力、集输站的工作能力以及管输系统的运行情况，对石油地面集输管道系统进行优化设计。
2 石油地面集输管网系统的优化设计2.1 石油地面集输管网系统的优化模型在石油地面集输管网设计中，笔者为了方便于计算，对石油地面集输管网系统进行了以下假设：第一，地面集输管网系统的流动较为稳定；第二，每一条管道的温度保持不变，但是在集输管网系统的中的各条管道其温度可以有所不同；第三，进行优化设计的时候，要忽略阀门、配件以及弯管的影响；第四，整个地面集输管网系统中的流体构成不变，创建一个地面集输管网系统的水力学模型以及优化数学模型。
通过该模型来计算管网的两相流系统以及单相流系统的流动特性。
其中两相流模型的形式为：2.3 石油地面集输管网系统中的参数优化模型和其他的优化设计所谓参数优化，就是立足油品粘度、含水量、含气量等基础数据，明确集输模式后，对集输管网的各站点数量、回压、集输温度、支管管径、壁厚等参数进行全局优化、，达到管网动力能耗、管网热力能耗、管网工程投资的最优化设计。
在石油地面集输管网优化设计上，通常选用的是一系列离散数值的管道外径壁厚，一般使用混合离散变量的优化设计方法，其主要是从有限离散点进行计算的，通过离散优化设计方法来计算出其函数，在一定程度上能够加快计算机的工作速度，大大提高了其效率。
PIPESIM在天然气集输设计中的应用
PIPESIM在天然气集输设计中的应用发布时间：2022-07-26T02:37:58.681Z 来源：《科学与技术》2022年第30卷第3月第5期作者：陈小军陈艳萍谢恩何小军[导读] 介绍了PIPESIM在实际新建天然气集输设计中的应用：地面工程管网模拟；利用稳态流体模拟工具进行管网模拟。
该软件的使用陈小军陈艳萍谢恩何小军（重庆泰格石油天然气工程有限公司，重庆市江北区400021）（重庆川维石化工程有限责任公司，重庆市长寿区401254）摘要：介绍了PIPESIM在实际新建天然气集输设计中的应用：地面工程管网模拟；利用稳态流体模拟工具进行管网模拟。
该软件的使用提升了天然气集输工程设计的准确性和可靠性。
关键词：天然气集输；PIPESIM；地面工程；管网模拟；1软件介绍在天然气集输工程的实施过程中，从早期工程设计阶段的管线、地面设备以及整体管网设计，到后期日常运营管理阶段，稳态流动模拟可分析当前设备及管网的运行情况，及时发现并解决制约生产效能的瓶颈因素。
虽然目前市面上有若干软件可以进行管网模拟计算，但有的存在输入参数繁琐，专业知识要求较高等缺点。
而PIPESIM软件稳态流动模拟功能可便捷地模拟和发现设计中的不妥之处，以免在生产运行中发现问题导致返工和浪费。
作为行业内领先的稳态流动模拟计算软件，PIPESIM在石油行业内已得到了广泛的应用 [1]。
2 项目基本情况本项目将新建5个井场共15口单井以及配套的5条采气管道，输往就近的采气管道，再通过采气干管输往集气站。
根据气田已建管网及整个气田采用的压力系统：本区块各气井节流到1.0~2.0MPa，通过采气管道输送至集气站，要求集气站进站压力不小于1MPa。
本项目新建采气管道信息如下表所示。
结合区域实际生产经验，气液混输时流速不宜超过12m/s。
本项目采用PIPESIM稳态模拟，输入包括拟建5个井场在内共15口单井的生产数据和采气管道属性，模拟分析新建井场并网后的管道运行情况。
第三章 天然气管输系统
2) 在T、d、G、P1 、P2 不变时,管线长度的影响 Q1/Q2=(L2/L1)1/2 即输气量与管长的0.5次方成反比,若管长缩小一半, 即:L2=0.5L1,则Q2=1.41Q1,如在原有两加压站间再增设一个加压站,输
天然气管输系统示意图
矿场 集气 支线 集气 站 加压站 配气 站 输 气 干 线 输配气 站 配气管 线
矿场 集气 集气 干线 净化 站 厂 首站 集气 站 集气 站 加压站
配气 站
1、矿场集气
气田集气从井口开始，经分离、计量、调压、净化和集中等一 系列过程，到向干线输气为止。包括井场、集气管网、集气站、天 然气处理厂、外输总站等。
2、干线输气
输气干线从矿场附近的输气首站开始，到终点配气站为止。长 距离管线管径大，压力高，距离长。
3、城市配气
城市配气从配气站开始，通过各级配气管网和气 体调压站根据用户的要求供气。 储气库以调节输气和供气之间的不平衡。
第二节 输气干线的工艺计算
一、一般输气管道通过能力公式及分析
1. 通过能力公式（潘汉德公式） 1)一般输气管指管线敷设在平坦地区，管线沿线地形起 伏的高差在200米以内。 Q=11500Ed2.53〔 (P12-P22)/(ZTLG0.961) 〕0.51
2 2
l输气管线运行的几项基本技术指标 运行操作参数
表征输气管线内气流状况的基本指标是压力、流 量、温度等，用以表明严密性、管内有无积液、污物、 水化物的堵塞。
天然气管道施工及验收规范
天然气管道施工及验收规范中华人民共和国石油天然气行业标准天然气集输管道施工及验收规范Specification for Construction and acceptance of collection and transportation pipeline of natural gasSY 0466—97主编单位：四川石油管理局油气田建设工程总公司批准部门：中国石油天然气总公司中国石油天然气总公司文件[97]中油技监字第698号关于批准发布《钢质管道熔结环氧粉末外涂层技术标准》等三十五项石油天然气行业标准的通知各有关单位：《钢质管道熔结环氧粉末外涂层技术标准》等三十五项石油天然气行业标准(草案)，业经审查通过，现批准为石油天然气行业标准，予以发布。
各项行业标准的编号、名称如下：序号编号名称1 SY／T 0315—97 钢质管道熔结环氧粉末外涂层技术标准2 SY／T 0316—97 新管线管的现场检验推荐作法3 SY／T 0317—97 盐渍土地区建筑规范4 SY／T 0407—97 涂装前钢材表面预处理规范(代替SYJ 4007—86)5 SY／T 0419--97 油田专用水套加热炉制造、安装及验收规范(代替SYJ 4019--87)6 SY／T 0420--97 埋地钢质管道石油沥青防腐层技术标准(代替SYJ 4020--88，SYJ 8—4)7 SY 0422-97 油田集输管道施工及验收规范(代替SYJ 4022--88,SYJ 400946，SY 4061--93)8 SY／T 0442--97 钢质管道熔结环氧粉末内涂层技术标准(代替SYJ 4042—89)9 SY／T 0448-97 油田油气处理用钢制压力容器施工及验收规范(代替SYJ 4048-90)10 SY／T 0449--97 油气田用钢制常压容器施工及验收规范(代替SYJ 4049-4)1)11 SY／T 0450-97 输油(气)埋地钢质管道抗震设计规范(代替SYJ 4050-91)12 SY 0466-97 天然气集输管道施工及验收规范(代替SY 4066--93,SY／T4082-95)13 SY／T 0515--1997 油气分离器规范(代替SY 7515——89)14 SY／T 5020--1997 钻井泵用锥柱螺纹(代替SY 5020~80，SY 502140)15 SY／T 5212--1997 游梁式抽油机质量分等(代替SY 5212~37)16 SY／T 5332--~1997 陆上二维地震勘探数据处理技术规程(代替SY 5332-92)17 SY／T 5455--1997 陆上三维地震勘探资料采集技术规范(代替SY 5455-92)18 SY／T 5595--1997 油田链条和链轮(代替SY／T 5595-93)19 SY／T 5599--1997 油气探井完井地质图件编制规范(代替SY 5599-93)20 SY／T 5675--1997 油气探井完井地质总结报告编写规范(代替SY／T 5675--93)21 SY／T 5788．2--1997 油气探井气测录井规范(代替SY／T 5788．2-93)22 SY／T 6187--1997 石油钻机用190系列柴油机使用报废条件23 SY／T 6285--1997 油气储层评价方法24 SY／T 6286--1997 碳酸盐岩储层精细描述方法25 SY／T 6287--1997 油井采油指数确定方法26 SY／T 6288--1997 钻杆和钻铤选用作法27 SY／T 6289--1997 连续电磁剖面法勘探技术规程28 SY／T 6290--1997 陆上三维地震勘探辅助数据格式29 SY／T 629111997 石油物探全球卫星定位系统动态测量技术规范30 SY／T 6292--1997 探井试油测试资料解释及质量评定31 SY／T 6293--1997 勘探试油工作规范32 SY／T 6294--1997 油气探井分析样品现场采样规范33 SY／T 6295--1997 石油钻采设备可靠性预计方法34 SY／T 7507--1997 天然气中水含量的测定电解法(代替SY 7507--87)35 SY／T 7508--1997 油气田液化石油气中总硫的测定氧化微库仑法(代替SY 750847)以上标准自1998年6月1日起施行。
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天然气集输管网系统优化
摘要: 天然气集输管网系统是一个密闭的、复杂的系统。天然气集输管网系
统优化是在油气田开发地面工程建设中必须首先解决的问题。在固定的管线规格
下,保证管线的外输能力,确保管线畅通无阻,解决产气量增加同消耗量不变之间
矛盾,都是保障整个天然气集输系统稳定的必要条件。本文通过对数据的分析,对
生产运行参数和工艺流程进行优化,有效保证了冀东油田天然气集输地面系统的
平稳高效运行。
关键词:天然气集输管网系统 生产运行 回压升高 优化
冀东油田南堡作业区随着开发的不断深入,原有的天然气集输管网系统已经
不能满足现在的开发需要。为此,本文通过对南堡作业区天然气集输管网系统的
实际生产运行情况及问题的分析,对天然气集输管网系统和生产运行参数进行优
化。
1 天然气集输管网系统实际生产运行情况
南堡作业区天然气为原油伴生气,天然气集输处理系统核心在先导试验站,处
理能力为80万方/天,各岛产出气量见表1-1。各岛集输来液压力及设定压力见表
1-2。
天然气集输管网系统简图:
2 天然气集输管网系统存在问题
(1)天然气实际外输量超出了设计外输量。南堡作业区日产天然气量95万方,
天然气的日消耗量10万方,剩余85万方需要外输。然而,压缩机作为天然气外输
的核心,其处理能力只有75万方,故天然气的实际外输量超出了设计外输量。
(2)各采油队集输汇管压力高出设定压力,单井井口回压升高,能耗增大,产量
降低。
3 天然气集输管网系统问题分析
天然气集输管网系统是一个密闭的、复杂的系统。天然气产量的日益增加同
天然气消耗量不变之间的矛盾造成南堡作业区集输管网系统回压升高,从而致使
井口回压p
式中:在生产过程中 、 、 、 一定。
(2-2)
——工程标准状态下气体密度,千克/米3;
——天然气气体常数;
(2-3)
故(2-4)
——工程标准状况下空气密度,=1.205千克/米3;
所以 一定。
各流态下水力摩阻 的计算公式如下:
(2-5)
在水力光滑区, 远大于 ,上式变为:
(2-6)
在粗糙区, 远小于 ,上式变为:
(2-7)
鉴于输气管线几乎都在粗糙区和混合摩擦区工作这一情况,西方国家广泛采
用输气管线水力摩阻系数的专用公式,威莫斯公式:
(2-8)
若管线规格已知,则可计算出水力摩阻系数 。
由上述推导得知:在相同的管线规格,相同温度变化,外输气量增加,外输起点
压力同外输终点压力的平方差增大。
天然气集输管网是一个密闭系统,取管线终点单位体积管线作为研究对象,可
根据理想气体状态方程:
(2-9)
——理想气体的压力;
——理想气体的体积;
——气体物质的量;
——理想气体常数;
——理想气体的热力学温度。
单位体积管线的容积不变,实际外输情况下,温度变化不大,也视为不变,当天
然气管网下游用户的用气量保持不变的情况下,外输天然气气量增加,则n增大,
故P增大。
管线终点压力增加,故管线起点压力增加。因此,造成南堡作业区集输管网系
统回压升高,从而导致各岛集输汇管压力升高,单井井口回压升高。
4天然气集输管网系统优化
对天然气集输管网系统所存在的问题进行分析,并根据分析结果对天然气集
输管网系统进行了优化。
4.1 天然气集输管网优化
投产一号岛集输系统,配合陆岸终端联合站投产,优化南堡油田集输系统管网
运行工艺流程。(见图2-1)
4.2 天然气集输管网系统运行参数优化
(1)提高天然气集输系统的处理能力,由先导试验站的设计处理能力80万方/
天提高至陆岸终端联合站的设计处理能力135万方/天。(2)增大天然气管网下游
用户使用量,建设20万方/天的DNG加气站。 (3)增加天然气外输增压设备,及时
协调下游天然气使用单位,保证气相压力平稳,以保证三相分离器压力操作压力控
制在0.4MPa左右,从而保证各采油队外输汇管压力在0.5～0.6MPa之间,以实现降
级井口回压的目的。
5天然气集输系统优化后的效果
(1) 南堡作业区天然气集输系统管网布置更加合理,外输天然气产能建设扩
大(见表2-1);
(2)各采油队回压下降(见表2-2),天然气集输管网系统运行参数调整更加合理,
油气集输系统运行更加平稳。
6 结语
天然气集输管网系统是一个密闭的、复杂的系统,天然气集输管网系统优化
对降低井口回压起到了良好作用,为集输管网系统运行参数的合理调整奠定了良
好基础。同时,天然气集输管网系统优化是油气田开发地面工程建设的基础,是油
气田平稳运行的有力保障。
参考文献
[1] 冯叔初.《油气集输》.东营:石油大学出版社,2002.