《输气管道设计与管理》1

《输气管道设计与管理》复习资料一、填空题1、天然气是指从地层内开发生产出来的、可燃的、烃和非烃混合气体，这种气体有的是基本上以气态形式从气井中开采出来的，称为；有的是随液石油一块儿从油井中开采出来的，称为。2、输气系统从生产到使用各环节紧密相连，天然气从生产到使用大约有五个环节，采气、净气、输气、储气、供配气。这五个环节有三套管网相连，即：、和城市配气网。这三套管网形成一个统一、连续、密闭的输气系统。3、天然气是一种混合气体，混合气体的物理性质决定于天然气组成和各组分气体的性质。天然气的组成有三种表示方法：即、摩尔组成和。4、在温度不变的条件下，气体的粘度随着压力的增大而。在高压下（大于100atm），气体的粘度随着温度的增大而。5、气体被水蒸气所饱和，开始产生水滴时的最高温度称气体在该压力下的，它从另一侧面反映气体中的。6、天然气工业中最常用的脱水方法有三种分别是：、固体吸附脱水和。7、对于长距离输气管线，当Q、D、P1max、P2min一定时，输气管末段的最大长度为：221max2minmax2PPLCQ，此时管末段的储气能力为。储气能力最大的末段长度为Lmax的倍。8、北美、西欧有关的管道标准已规定，20英寸以上的气管应加内涂层，长距离输气管内壁一般涂敷有机树脂涂层的主要优点有：、。9、工程上用压缩因子来表示真实气体与理想气体PVT特性之间的差别，该值偏离1愈远，表明气体的PVT性质偏离性质愈远。10、天然气的相对密度是指同一压力和温度下气体密度与之比，无量纲。11、“输气管道工程设计规范(GB50251-2003)”中规定：进入输气管道的气体必须清除机械杂质，应比输送条件下最低环境温度低5℃；烃露点应低于，气体中的不应对于20mg/m3。12、在工程上，一般根据判断管线内的含水量是否达到形成水合物的条件。管线内形成水合物后采取方法可迅速使水合物分解，管路畅通。13、对简单输气管路，提高起点压力或降低终点压力都会增加输量，但对输量增加更有利。终点压力在低压范围内变化对输量的影响。14、对于长距离输气管线，由于节流效应的影响，输气温度可能低于。15、在常压下，气体动力粘度随温度升高而，随气体密度的增大而。16、单位体积干天然气中所含水蒸汽的质量称，它与天然气的、有关。当天然气被水饱和时，其温度也称为。17、管输天然气最主要的三项质量指标为：、、和。18、输气管设计规范规定：天然气水露点应低于输送条件下最低管输气体温度5摄氏度。已知管输天然气含水量不变，为确保达到上述要求，用气体露点沿管长变化曲线和气体温降曲线校核时，采用冬季工况还是夏季工况？（在冬季或夏季上打即可）若输气管压降、温降曲线如图，起点露点为Td，试画出露点沿管长的变化曲线。TdP,TL19、沿线地形激烈起伏对输气管输量有影响，当线路纵断面图与通过管路起点水平线所围面积为正时，其输量；面积为负时，输量。这是由于气体沿管长变化所致。20、输气管内能否形成水合物主要取决于：(1)；(2)。密度的天然气易形成水合物。21、输气管内产生水合物堵塞事故时，采用方法最简便，可迅速使水合物分解，管路畅通。22、为离心压气机配管时，常有出、入口相连的回流管路，其目的是避免压气机产生。23、天然气是易燃、易爆物质，在常压下空气中含有体积浓度的天然气时，遇明火即可燃烧或爆炸。24、首站入口压力一定的多压气站输气干线，若某站停运，则停运站号愈，输量下降愈。与正常运行相比，停运站上游各站压力均，停运站下游各站压力均，愈靠近停运站，压力变化幅度。25、为防止未经深度加工天然气输送管道中出现水化物，工业上常用和作为防冻剂。二、分析题1、已知输气管流量基本公式为：0.5225QZPPDQCzTL，分析管路的终点压力对流量的影响。2、水合物的形成条件是什么？生产中如何防止水合物的形成？3、分析天然气中水的存在对输气管线具有哪些危害？4、已知输气管压力分布方程为：222xQQZxPPPPL，推导平均压力计算公式以及平均压力点距起点的距离在0.5L附近变化的依据5、输气系统的组成及特点有哪些？6、输气管的流量基本公式为：TLZDPPCQZQ5220)(分析管径、管长、温度对输量的影响。三、计算题1、已知输气管长100公里，内径900mm，平均压力为5MPa，平均温度为5℃，输送介质为甲烷，其临界压力为44.91×105Pa，临界温度为191.05K，求工程标准状态下输气管内气体的体积。2、图示两组管系起、终点压力相同，管径、管长等参数相同，求下述不同连接方式的输量比Qb/Qa。L/2L/2QbQa3.已知某输气管内P=44×105Pa，T=278.15K，气体的容积组成为CH4=97％,C2H6=2％,C3H8=0.5％,C4H10=0.5％，计算该天然气的平均分子量、工程标准条件下天然气的密度和相对密度。《输气管道设计与管理》复习资料参考答案一.填空题1.气田气;油田伴生气2.矿场集气网、输气干线3.容积组成;质量组成4.增大;减小5.露点温度;含水量6.低温脱水;甘醇脱水7.0;0.58.提高管线输气量、增强防腐性能。9.理想气体10.空气密度11.最低环境温度;H2S含量12.水露点;降压13.提高起点压力;不大14.环境温度15.增大,减小16.含水量;压力;温度;露点17.热值、含水量、H2S和CO2含量18.19.减小;增大;密度20.压力和温度；(2)足够的水分;大21.降压22.喘振23.5%~15%24小;上升;下降;大25.甲醇;乙二醇二、分析题1、已知输气管流量基本公式为：0.5225QZPPDQCzTL，分析管路的终点压力对流量的影响。答：根据流量计算公式，得25222'CQDTLZCQppZQ令10:QZpp,代入上式中，得：1'22QpCQ若0Zp，0，maxQQ，由上式得max0'QPC故122maxQQ，将maxQQ与看作变量，上式为圆方程，如图所示：由图可以看出：（1）终点压力Zp在高压范围内的变化对Q影响很大。（2）终点压力Zp在低压范围内的变化对Q影响不大。（3）Zp一般保持在Qp21左右，这样不但节省功率，降低输气成本，还能降低能耗。2、水合物的形成条件是什么？生产中如何防止水合物的形成？答：形成水合物的条件有三：（1）天然气中含有足够的水分；（2）一定的温度与压力；（3）气体处于脉动、紊流等激烈扰动之中，并有结晶中心存在。这三个条件，前两者是内在的、主要的，后者是外部的、次要的。防止生成水合物不外乎破坏水合物形成的温度、压力和水分条件，使水合物是去存在的可能，主要方法有：（1）加热（2）降压（3）添加抑制剂（4）干燥脱水。3、分析天然气中水的存在对输气管线具有哪些危害？答：（1）水积聚在管道低洼处，减少管道输气截面，增加输气阻力；（2）水能在管内壁上形成一层水膜，遇酸性气体（H2S,CO2等）形成酸性水溶液，对管内壁腐蚀极为严重，是造成输气管道破坏的主要原因之一。（3）水在一定温度和压力条件下还能和天然气中的某些组分生成冰雪状水合物（如CH4▪nH2O等），造成管路冰堵。4、已知输气管压力分布方程为：222xQQZxPPPPL，推导平均压力计算公式以及平均压力点距起点的距离在0.5L附近变化的依据。答：（1）输气管停止输气时，全线最终达到某一压力，即平均压力。根据管内平衡前后质量守恒可得平均压力：=322233ZQZQpppp=32ZQZQpppp2（2）输气管道上压力为平均压力的点距起点的距离：LppppxZQpjQ22220当QpjZppp32,0时，得：x0=5/9L≈0.55L当QZpp时，得：LpppppppppppLppppxZQZQZQZQZQQZQpjQ22222222220949limlim根据求极限的洛必达法则，以Zp为变量求导，得：LLpppxQZQ5.07237236330故Zp从0变化到Qp,0x从0.55L变化到0.5L。5.输气系统的组成及特点有哪些？答：整个输气系统是由矿场集气管网、干线输气管道（网）、城市配气管网和与这些管网相匹配的站、场装置组成。特点：⑴从生产到使用各环节紧密相连。主要有采气、净气（除尘、脱水、脱硫等）、输气、储气、供配气5个环节。⑵气体可压缩性对输气和储气的影响。①上下站输量不等时，压力变化较为平缓。②输气管中体积流量沿着管长而改变，起始流量小，终点流量大。③输气管末端储气。⑶可充分利用地层压力输气。6、输气管的流量基本公式为：TLZDPPCQZQ5220)(分析管径、管长、温度对输量的影响。答：（1）管径。831122QDQD输气管的通过能力与管径的2.67次方成正比。管径越大，输气量越大。直径增大1倍，流量增大6.4倍。故加大直径是增加输气管流量的好办法。（2）管长。0.51221QLQL流量与长度的0.5次方成反比。长度越短，输气能力越大。长度减小1半，流量增加41.4%。（3）温度。0.51221TTQQ流量与输气温度的0.5次方成反比。输气温度越低，输气能力越大。三,计算题1、已知输气管长100公里，内径900mm，平均压力为5MPa，平均温度为5℃，输送介质为甲烷，其临界压力为44.91×105Pa，临界温度为191.05K，求工程标准状态下输气管内气体的体积。解：(1)气体临界压力cmP44.91×105Pa临界温度cmT191.05K(2)对比压力113.191.4450Pr对比温度456.105.19115.278Tr(3)查图知：Z1=0.88(4)求气体体积：输气管体积3221635851000009.0414.34πmLDV标准状态下气体体积3511011049140705.19188.010132515.2931091.4463585TPZZTPmVV式中，Z=12、图示两组管系起、终点压力相同，管径、管长等参数相同，求下述不同连接方式的输量比Qb/Qa。L/2L/2QbQa解：由于两组管系起终点压力相同，管径管长等参数相同，故输气量之比就是流量系数之比,设2L长度的单独管道流量系数为K。KKKKKLKLLKa392912911323222222KKKKKLKLLKb3534.213722912411322222222故7845.033534.2KKKKQQabab3、如图示，已知压气站方程：，管路方程：。式中单位：Qm3/s;PPa;Lm;DmLa=260km，Lb=145km，Da=1m，T＝293K，Z＝0.9，压气站入口压力保持不变，为5.2MPa。(1)压气站仅向A城供气，当管A终点压力Pza＝1.5MPa时，求压气站出口压力和城市A的供气量Qa。(2)管线B建成后，压气站同时向城市A和城市B供气，站流量增大为原流量的1.2倍，A城的供气量减少为原流量的98.2％。a、求管路A终点压力Pza；b、若管B终点压力Pzb=1MPa，求B城供气量和管B的直径。(3)若运行最高出站压力为7.5MPa，B管尾端最低压力为1MPa，求不影响城市B用户用气的最长检修时间。解：（1）仅向A城供气，联立压气站方程和管路方程，其中，Qpp2得到27211048.33.2aQp=2.522/1000DLQpaZ代入数据，得：1/102601000105.11048.3102.53.232262726aaQQ求得：smQa/92.4503压气站出口压力MPap424.792.4501048.3102.53.227262ABP1DbDa（2）①压气站流量smQQa/104.5412.13总现在A城的