輸氣管道設(shè)計(jì)與管理課程綜合復(fù)習(xí)

1、輸氣管道設(shè)計(jì)和管理復(fù)習(xí)資料一、填空題1、自然氣是指從地層內(nèi)開發(fā)生產(chǎn)出來的、可燃的、烴和非烴混合氣體，這種氣體有的是基本上以氣態(tài)形式從氣井中開采出來的，稱為 ；有的是隨液石油一塊兒從油井中開采出來的，稱為 。2、輸氣系統(tǒng)從生產(chǎn)到運(yùn)用各環(huán)節(jié)緊密相連，自然氣從生產(chǎn)到運(yùn)用大約有五個(gè)環(huán)節(jié)，采氣、凈氣、輸氣、儲氣、供配氣。這五個(gè)環(huán)節(jié)有三套管網(wǎng)相連，即： 、 和城市配氣網(wǎng)。這三套管網(wǎng)形成一個(gè)統(tǒng)一、連續(xù)、密閉的輸氣系統(tǒng)。3、自然氣是一種混合氣體，混合氣體的物理性質(zhì)確定于自然氣組成和各組分氣體的性質(zhì)。自然氣的組成有三種表示方法：即 、摩爾組成和 。4、在溫度不變的條件下，氣體的粘度隨著壓力的增大而 。在高壓下（

2、大于100atm），氣體的粘度隨著溫度的增大而 。5、氣體被水蒸氣所飽和，起先產(chǎn)生水滴時(shí)的最高溫度稱氣體在該壓力下的 ，它從另一側(cè)面反映氣體中的 。6、自然氣工業(yè)中最常用的脫水方法有三種分別是： 、固體吸附脫水和 。7、對于長距離輸氣管線，當(dāng)Q、D、P1max、P2min肯定時(shí)，輸氣管末段的最大長度為：，此時(shí)管末段的儲氣實(shí)力為 。儲氣實(shí)力最大的末段長度為Lmax的 倍。8、北美、西歐有關(guān)的管道標(biāo)準(zhǔn)已規(guī)定，20英寸以上的氣管應(yīng)加內(nèi)涂層，長距離輸氣管內(nèi)壁一般涂敷有機(jī)樹脂涂層的主要優(yōu)點(diǎn)有： 、 。9、工程上用壓縮因子來表示真實(shí)氣體和志向氣體PVT特性之間的差別，該值偏離1愈遠(yuǎn)，表明氣體的PVT性質(zhì)偏

3、離 性質(zhì)愈遠(yuǎn)。10、自然氣的相對密度是指同一壓力和溫度下氣體密度和 之比，無量綱。11、“輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50251-2003)”中規(guī)定：進(jìn)入輸氣管道的氣體必需清除機(jī)械雜質(zhì)， 應(yīng)比輸送條件下最低環(huán)境溫度低5；烴露點(diǎn)應(yīng)低于 ，氣體中的 不應(yīng)對于20mg/m3。12、在工程上，一般依據(jù) 推斷管線內(nèi)的含水量是否達(dá)到形成水合物的條件。管線內(nèi)形成水合物后實(shí)行 方法可快速使水合物分解，管路暢通。13、對簡潔輸氣管路，提高起點(diǎn)壓力或降低終點(diǎn)壓力都會增加輸量，但 對輸量增加更有利。終點(diǎn)壓力在低壓范圍內(nèi)變更對輸量的影響 。14、對于長距離輸氣管線，由于節(jié)流效應(yīng)的影響，輸氣溫度可能低于 。15、在常壓下

4、，氣體動(dòng)力粘度隨溫度上升而 ，隨氣體密度的增大而 。16、單位體積干自然氣中所含水蒸汽的質(zhì)量稱 ，它和自然氣的 、 有關(guān)。當(dāng)自然氣被水飽和時(shí)，其溫度也稱為 。17、管輸自然氣最主要的三項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)為： 、 、 和 。18、輸氣管設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：自然氣水露點(diǎn)應(yīng)低于輸送條件下最低管輸氣體溫度5攝氏度。已知管輸自然氣含水量不變，為確保達(dá)到上述要求，用氣體露點(diǎn)沿管長變更曲線和氣體溫降曲線校核時(shí)，采納冬季工況還是夏季工況？（在冬季或夏季上打O即可）若輸氣管壓降、溫降曲線如圖，起點(diǎn)露點(diǎn)為Td，試畫出露點(diǎn)沿管長的變更曲線。19、沿線地形激烈起伏對輸氣管輸量有影響，當(dāng)線路縱斷面圖和通過管路起點(diǎn)水平線所圍面積為正時(shí)

5、，其輸量 ；面積為負(fù)時(shí)，輸量 。這是由于氣體 沿管長變更所致。20、輸氣管內(nèi)能否形成水合物主要取決于： (1) ； (2) 。密度 的自然氣易形成水合物。21、輸氣管內(nèi)產(chǎn)生水合物堵塞事故時(shí)，采納 方法最簡便，可快速使水合物分解，管路暢通。22、為離心壓氣機(jī)配管時(shí)，常有出、入口相連的回流管路，其目的是避開壓氣機(jī)產(chǎn)生 。23、自然氣是易燃、易爆物質(zhì)，在常壓下空氣中含有 體積濃度的自然氣時(shí)，遇明火即可燃燒或爆炸。24、首站入口壓力肯定的多壓氣站輸氣干線，若某站停運(yùn)，則停運(yùn)站號愈 ，輸量下降愈 。和正常運(yùn)行相比，停運(yùn)站上游各站壓力均 ，停運(yùn)站下游各站壓力均 ，愈靠近停運(yùn)站，壓力變更幅度 。25、為防止

6、未經(jīng)深度加工自然氣輸送管道中出現(xiàn)水化物，工業(yè)上常用 和 作為防凍劑。二、分析題1、已知輸氣管流量基本公式為：，分析管路的終點(diǎn)壓力對流量的影響。2、水合物的形成條件是什么？生產(chǎn)中如何防止水合物的形成？3、分析自然氣中水的存在對輸氣管線具有哪些危害？4、已知輸氣管壓力分布方程為：，推導(dǎo)平均壓力計(jì)算公式以及平均壓力點(diǎn)距起點(diǎn)的距離在0.5L旁邊變更的依據(jù)5、輸氣系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)有哪些？6、輸氣管的流量基本公式為： 分析管徑、管長、溫度對輸量的影響。三、計(jì)算題1、已知輸氣管長100公里，內(nèi)徑900mm，平均壓力為5MPa，平均溫度為5，輸送介質(zhì)為甲烷，其臨界壓力為44.91×105Pa，臨界溫

7、度為191.05K，求工程標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下輸氣管內(nèi)氣體的體積。 2、圖示兩組管系起、終點(diǎn)壓力相同，管徑、管長等參數(shù)相同，求下述不同連接方式的輸量比Qb/Qa。3.已知某輸氣管內(nèi)P=44×105Pa，T=278.15K，氣體的容積組成為CH4=97, C2H6=2,C3H8=0.5,C4H10=0.5，計(jì)算該自然氣的平均分子量、工程標(biāo)準(zhǔn)條件下自然氣的密度和相對密度。輸氣管道設(shè)計(jì)和管理復(fù)習(xí)資料參考答案一.填空題1. 氣田氣; 油田伴生氣2. 礦場集氣網(wǎng)、輸氣干線3. 容積組成;質(zhì)量組成4. 增大;減小5. 露點(diǎn)溫度;含水量6. 低溫脫水 ;甘醇脫水 7. 0 ;0.5 8. 提高管線輸氣量、增

8、加防腐性能。9. 志向氣體10. 空氣密度11. 最低環(huán)境溫度;H2S含量12. 水露點(diǎn);降壓13. 提高起點(diǎn)壓力;不大14. 環(huán)境溫度 15. 增大 ,減小 16. 含水量;壓力 ; 溫度;露點(diǎn) 17. 熱值 、 含水量 、 H2S 和 CO2含量 18.19. 減小 ; 增大 ;密度 20. 壓力和溫度 ；(2) 足夠的水分 ; 大 21. 降壓 22. 喘振23. 5%15% 24 小;上升 ;下降 ; 大 25. 甲醇; 乙二醇二、分析題1、已知輸氣管流量基本公式為：，分析管路的終點(diǎn)壓力對流量的影響。答：依據(jù)流量計(jì)算公式，得令, 代入上式中，得：若，由上式得故，將和看作變量，上式為圓方

9、程，如圖所示：由圖可以看出：（1） 終點(diǎn)壓力在高壓范圍內(nèi)的變更對Q影響很大。（2） 終點(diǎn)壓力在低壓范圍內(nèi)的變更對Q影響不大。（3） 一般保持在左右，這樣不但節(jié)約功率，降低輸氣成本，還能降低能耗。2、水合物的形成條件是什么？生產(chǎn)中如何防止水合物的形成？答：形成水合物的條件有三：（1）自然氣中含有足夠的水分；（2）肯定的溫度和壓力；（3）氣體處于脈動(dòng)、紊流等激烈擾動(dòng)之中，并有結(jié)晶中心存在。這三個(gè)條件，前兩者是內(nèi)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壞水合物形成的溫度、壓力和水分條件，使水合物是去存在的可能，主要方法有：（1）加熱（2）降壓（3）添加抑制劑（4）干燥脫水。3、分析

10、自然氣中水的存在對輸氣管線具有哪些危害？ 答：（1）水積聚在管道低洼處，削減管道輸氣截面，增加輸氣阻力；（2）水能在管內(nèi)壁上形成一層水膜，遇酸性氣體（H2S,CO2等）形成酸性水溶液，對管內(nèi)壁腐蝕極為嚴(yán)峻，是造成輸氣管道破壞的主要緣由之一。（3）水在肯定溫度和壓力條件下還能和自然氣中的某些組分生成冰雪狀水合物（如CH4 nH2O等），造成管路冰堵。4、已知輸氣管壓力分布方程為：，推導(dǎo)平均壓力計(jì)算公式以及平均壓力點(diǎn)距起點(diǎn)的距離在0.5L旁邊變更的依據(jù)。答：（1）輸氣管停止輸氣時(shí)，全線最終達(dá)到某一壓力，即平均壓力。依據(jù)管內(nèi)平衡前后質(zhì)量守恒可得平均壓力： =（2）輸氣管道上壓力為平均壓力的點(diǎn)距起點(diǎn)的

11、距離：當(dāng)時(shí)，得：x0=5/9L0.55L當(dāng)時(shí)，得：依據(jù)求極限的洛必達(dá)法則，以為變量求導(dǎo)，得：故從0變更到, 從0.55L變更到0.5L。5.輸氣系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)有哪些？答：整個(gè)輸氣系統(tǒng)是由礦場集氣管網(wǎng)、干線輸氣管道（網(wǎng)）、城市配氣管網(wǎng)和和這些管網(wǎng)相匹配的站、場裝置組成。特點(diǎn)： 從生產(chǎn)到運(yùn)用各環(huán)節(jié)緊密相連。主要有采氣、凈氣（除塵、脫水、脫硫等）、輸氣、儲氣、供配氣5個(gè)環(huán)節(jié)。 氣體可壓縮性對輸氣和儲氣的影響。上下站輸量不等時(shí)，壓力變更較為平緩。輸氣管中體積流量沿著管長而變更，起始流量小，終點(diǎn)流量大。輸氣管末端儲氣。 可充分利用地層壓力輸氣。6、輸氣管的流量基本公式為： 分析管徑、管長、溫度對輸量的

12、影響。答：（1）管徑。輸氣管的通過實(shí)力和管徑的2.67次方成正比。管徑越大，輸氣量越大。直徑增大1倍，流量增大6.4倍。故加大直徑是增加輸氣管流量的好方法。（2）管長。流量和長度的0.5次方成反比。長度越短，輸氣實(shí)力越大。長度減小1半，流量增加41.4%。（3）溫度。流量和輸氣溫度的0.5次方成反比。輸氣溫度越低，輸氣實(shí)力越大。三,計(jì)算題1、已知輸氣管長100公里，內(nèi)徑900mm，平均壓力為5MPa，平均溫度為5，輸送介質(zhì)為甲烷，其臨界壓力為44.91×105Pa，臨界溫度為191.05K，求工程標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下輸氣管內(nèi)氣體的體積。解：(1)氣體臨界壓力44.91×105Pa 臨

13、界溫度191.05K(2)對比壓力 對比溫度(3)查圖知：Z1=0.88(4)求氣體體積： 輸氣管體積 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體體積 式中，Z=12、圖示兩組管系起、終點(diǎn)壓力相同，管徑、管長等參數(shù)相同，求下述不同連接方式的輸量比Qb/Qa。解：由于兩組管系起終點(diǎn)壓力相同，管徑管長等參數(shù)相同，故輸氣量之比就是流量系數(shù)之比,設(shè)長度的單獨(dú)管道流量系數(shù)為K。故3、如圖示，已知壓氣站方程：，管路方程：。式中單位：Q ¾ m3/s; P ¾ Pa; L ¾ m; D ¾ mLa=260km， Lb=145km，Da=1m，T293K，Z0.9，壓氣站入口壓力保持不變，為5.2MPa。(1) 壓氣站僅向A城供氣，當(dāng)管A終點(diǎn)壓力Pza1.5MPa時(shí)，求壓氣站出口壓力和城市A的供氣量Qa。(2) 管線B建成后，壓氣站同時(shí)向城市A和城市B供氣，站流量增大為原流量的1.2倍，A城的供氣量削減為原流量的98.2。a、求管路A終點(diǎn)壓力Pza；b、若管B終點(diǎn)壓力Pzb=1MPa，求B城供氣量和管B的直徑。(3) 若運(yùn)行最