2、低壓煤層氣環(huán)狀集輸管網(wǎng)的管徑計(jì)算講解_第1頁(yè)
2、低壓煤層氣環(huán)狀集輸管網(wǎng)的管徑計(jì)算講解_第2頁(yè)
2、低壓煤層氣環(huán)狀集輸管網(wǎng)的管徑計(jì)算講解_第3頁(yè)
2、低壓煤層氣環(huán)狀集輸管網(wǎng)的管徑計(jì)算講解_第4頁(yè)
2、低壓煤層氣環(huán)狀集輸管網(wǎng)的管徑計(jì)算講解_第5頁(yè)
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保1-05井場(chǎng)(直井)6保1-05、保1-05向1、保1-05向2、保1-05向3、保1-05向4、保1-05向525001500016保1-06井場(chǎng)(直井)3保1-06向1、保1-06向2、保1-06向32500750017保1-07井場(chǎng)(直井)3保1-07向1、保1-07向2、保1-07向32500750018保1-08井場(chǎng)(直井)7保1-08、保1-08向1、保1-08向2、保1-08向3、保1-08向4、保1-08向5、保1-08向625001750019保1-09井場(chǎng)(直井)6保1-09、保1-09向1、保1-09向2、保1-09向3、保1-09向4、保1-09向525001500020保1-10井場(chǎng)(直井)7保1-10、保1-10向1、保1-10向2、保1-10向3、保1-10向4、保1-10向5、保1-10向625001750021保1-11井場(chǎng)(直井)4保1-11向1、保1-11向2、保1-11向3、保1-11向425001000022保1-12井場(chǎng)(直井)5保1-12、保1-12向1、保1-12向2、保1-12向3、保1-12向425001250023保1-13井場(chǎng)(直井)4保1-13向1、保1-13向2、保1-13向3、保1-13向425001000024保1-14井場(chǎng)(直井)6保1-14、保1-14向1、保1-14向2、保1-14向3、保1-14向4、保1-14向525001500025保1-15井場(chǎng)(直井)5保1-15、保1-15向1、保1-15向2、保1-15向3、保1-15向425001250026保1-16井場(chǎng)(直井)5保1-16、保1-16向1、保1-16向2、保1-16向3、保1-16向425001250027保1-17井場(chǎng)(直井)7保1-17、保1-17向1、保1-17向2、保1-17向3、保1-17向4、保1-17向5、保1-17向625001750028保1-18井場(chǎng)(直井)4保1-18、保1-18向1、保1-18向2、保1-18向325001000029保1-19井場(chǎng)5保1-19、保1-19向1、保1-19向2、保1-19向3、保1-19向4250012500

30保1-20井場(chǎng)(直井)3保1-20、保1-20向1、保1-20向22500750031保1-21井場(chǎng)(直井)5保1-21、保1-21向1、保1-21向2、保1-21向3、保1-21向425001250032保1-22井場(chǎng)(直井)3保1-22、保1-22向1、保1-22向22500750033保1-23井場(chǎng)2保1-23、保1-23向12500500034保1-24井場(chǎng)7保1-24、保1-24向1、保1-24向2、保1-24向3、保1-24向4、保1-24向5、保1-24向625001750035保1-25井場(chǎng)7保1-25、保1-25向1、保1-25向2、保1-25向3、保1-25向4、保1-25向5、保1-25向625001750036保1-26井場(chǎng)3保1-26向1、保1-26向2、保1-26向32500750037保1-27井場(chǎng)4保1-27、保1-27向1、保1-27向2、保1-27向325001000038保1-28井場(chǎng)4保1-28向1、保1-28向2、保1-28向3、保1-28向425001000039保1-29井場(chǎng)4保1-29向1、保1-29向2、保1-29向3、保1-29向425001000040保4井場(chǎng)4保4向1、保4向2、保4向3、保4向4250010000合計(jì):總井場(chǎng)40個(gè),總井?dāng)?shù)175口,總氣量462500(合:1.52625億方/年)井口壓力:0.3MPa(絕)井口溫度:20°C;煤層氣組成:詳見(jiàn)表4-2。表4-2某煤層氣田的某區(qū)塊煤層氣組成一覽表組份C1C2C02N2合計(jì)體積(%)98.160.040.451.35100管道的終點(diǎn)壓力:要求進(jìn)集氣站的壓力不低于0.15MPa(絕)當(dāng)?shù)氐販兀?1.6m深處平均地溫10.7C。管網(wǎng)情況:通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的踏勘選線與勘察測(cè)量,經(jīng)數(shù)據(jù)整理,系統(tǒng)分布、管網(wǎng)情況、線路長(zhǎng)度等詳見(jiàn)圖4-1和圖4-2(圖中Q指氣量,L指管段線路長(zhǎng)度),試計(jì)算集氣環(huán)網(wǎng)主干線的管徑。圖4-1集氣管網(wǎng)系統(tǒng)示意圖:點(diǎn)I點(diǎn)K點(diǎn)R=18ttPaR=150kPaj點(diǎn)ITH共40個(gè)井場(chǎng)、:點(diǎn)I點(diǎn)K點(diǎn)R=18ttPaR=150kPaj點(diǎn)ITH共40個(gè)井場(chǎng)、175口箱〉總氣址46.25X10°Nm3/d圖中:流量一10*Nffl3/d?盲長(zhǎng)L—m:二7R=300kPa(R=295kP乩塢L開(kāi)間.掠X(jué)H1.略專刃?1號(hào)集氣站(10X104Nm3/d)2號(hào)集氣站(36.25X104Nm3/d)圖4-2集氣管網(wǎng)系統(tǒng)計(jì)算簡(jiǎn)圖4.2、計(jì)算簡(jiǎn)圖在作管徑計(jì)算之前,首先按照已知條件進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)整理,繪出計(jì)算簡(jiǎn)圖便于后續(xù)計(jì)算,計(jì)算簡(jiǎn)圖詳見(jiàn)圖4-2。4.3、確定環(huán)狀管網(wǎng)起點(diǎn)與終點(diǎn)的壓力由系統(tǒng)計(jì)算簡(jiǎn)圖(圖4-2)可以看出系統(tǒng)中各管段的長(zhǎng)度。分別在上下兩個(gè)半環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)中選取距離集氣站距離最遠(yuǎn)的單井為計(jì)算起點(diǎn),以集氣站為計(jì)算終點(diǎn)。根據(jù)這個(gè)起、終點(diǎn)線路總體長(zhǎng)度及系統(tǒng)允許壓降來(lái)確定系統(tǒng)中各接點(diǎn)的壓力。系統(tǒng)的允許壓降:IapLp-p(式4—1)JZ式中:【P】一一從井場(chǎng)至集氣站的整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)的允許壓降(MPa),這個(gè)系統(tǒng)的允許壓降也就是采氣井井口的允許回壓;Pj——井場(chǎng)外輸起點(diǎn)壓力(MPa,絕)PZ——集氣站進(jìn)站的允許最低壓力(MPa,絕);即:MLP-P二300-150<150kPa(絕)。JZ從圖4-1中可以看出:環(huán)上最長(zhǎng)支線為保1-05井場(chǎng)至g點(diǎn),管段長(zhǎng)度L=1005+1221=2226m。所以經(jīng)綜合考慮,上下兩半環(huán)均取最遠(yuǎn)單井至環(huán)網(wǎng)干線的支線管段長(zhǎng)度LQ-=A2226m來(lái)參與管網(wǎng)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)壓力的確定計(jì)算。計(jì)算時(shí)各管段的長(zhǎng)度都考慮1.1的系數(shù)。系統(tǒng)各管段長(zhǎng)度及各節(jié)點(diǎn)壓力的確定及計(jì)算結(jié)果詳見(jiàn)表4-3.。表4—3系統(tǒng)各管段長(zhǎng)度及節(jié)點(diǎn)壓力計(jì)算結(jié)果一覽表上半環(huán)上半環(huán)下半環(huán)下半環(huán)管段名稱管段長(zhǎng)度L(m)管段名稱管段長(zhǎng)度l(m)最遠(yuǎn)單井至環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的最長(zhǎng)支線Q-A2448.6最遠(yuǎn)單井至環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的最長(zhǎng)支線Q-A2448.6A-I-O9353.3A-i-O9421.50-M386.1O-M386.1M-Z2458.5M-Z2458.5Q-A-I-O-Z14646.5Q-A-i-O-Z14714.7起點(diǎn)壓力kPa(絕)300起點(diǎn)壓力kPa(絕)300終點(diǎn)壓力kPa(絕)150終點(diǎn)壓力kPa(絕)150每米管壓降(kPa/m)0.010218每米管壓降(kPa/m)0.010218節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)壓力(kPa)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)壓力(kPa)井場(chǎng)外輸點(diǎn)Q300井場(chǎng)外輸點(diǎn)Q300集氣站進(jìn)站點(diǎn)Z150集氣站進(jìn)站點(diǎn)Z150M175.1199M175.1198環(huán)網(wǎng)終點(diǎn)0179.0649環(huán)網(wǎng)終點(diǎn)O179.0649環(huán)網(wǎng)起點(diǎn)A274.9813環(huán)網(wǎng)起點(diǎn)A274.9813環(huán)網(wǎng)管壓降(kPa/m)0.010256環(huán)網(wǎng)管壓降(kPa/m)0.010181B267.6152b270.4682C256.3349c244.2634D247.9649d227.7902E245.8781e218.1369F237.2487f211.6417G222.9339g209.4244H218.3767h207.1063I215.3198i200.0287J209.3751j190.9019K192.5674k180.9014658環(huán)網(wǎng)終點(diǎn)O179.065環(huán)網(wǎng)終點(diǎn)0179.065校核上下兩半環(huán)的計(jì)算閉合誤差:YAP=(179.065-179.065)x100%=0由于計(jì)算結(jié)果工AP=0<±5%,表明計(jì)算是符合要求的。由此,可確定得到環(huán)網(wǎng)干線的起、終點(diǎn)壓力如下:起點(diǎn)壓力P]=275(kPa,絕)終點(diǎn)壓力P2=180(kPa,絕)4.4、環(huán)網(wǎng)干線管徑計(jì)算1)、確定環(huán)網(wǎng)管道的流動(dòng)定性操作參數(shù)(1)、管道的平均壓力計(jì)算公式:式3-4。式中:輸氣管道的起點(diǎn)壓力P1=275(kPa,絕)輸氣管道的終點(diǎn)壓力P2=180(kPa,絕);2(2752\計(jì)算結(jié)果:管道的平均壓力P=-275+=231(kPa);cp3(275+180丿2(2)、管道的平均溫度計(jì)算公式:式3-3。式中:管道的起點(diǎn)溫度t1=20(°C);管道周圍的地溫t2=10.7(C);計(jì)算結(jié)果:管道的平均溫度t=20+2(10.7+3)=15.8Ccp333、確定各管段氣體在流動(dòng)定性操作條件(P=0.231MPa、t=15.8C)下的物性cpcp參數(shù),由hysys計(jì)算而得,詳見(jiàn)表4-4。表4-4各管段操作參數(shù)一覽表氣體相對(duì)密度0.564Mg動(dòng)力粘度(CP)0.01104M動(dòng)力粘度(kg/m.s)g1.10E-05M動(dòng)力粘度(Pa.s)g1.10E-05

p氣相的密度(kg/m3)g1.543分子量M16.34壓縮系數(shù)Z0.9945v運(yùn)動(dòng)粘度,m2/s7.15E-06、確定環(huán)網(wǎng)的起點(diǎn)位置計(jì)算公式:式2-19~式2-26。式中:上半環(huán)各節(jié)點(diǎn)的氣體流量,各管段的輸氣量和管段長(zhǎng)度詳見(jiàn)表4-5,設(shè)管段L]的流量Q]=X=5552m3/d。下半環(huán)各節(jié)點(diǎn)的氣體流量,各管段的輸氣量和管段長(zhǎng)度詳見(jiàn)表4-6,管段L1的流量q=V-X=17500-5552=11948ms/d。11A計(jì)算結(jié)果:上半環(huán)詳見(jiàn)表4-5:計(jì)算結(jié)果:上半環(huán)詳見(jiàn)表4-5:=1.523x1089下半環(huán)詳見(jiàn)表4-6:下半環(huán)詳見(jiàn)表4-6:(V-X)2L+工q2LA1jj二1.523x1089表4-5上半環(huán)各管段Q2L計(jì)算一覽表管道接點(diǎn)節(jié)點(diǎn)氣量(m3/d)管段名稱管段長(zhǎng)度L(km)編號(hào)管段輸量Q(m3/d)管段輸量Q(Nm3/h)Q2(Nm3/h)2Q2L(Nm3/h)2km起點(diǎn)流量AB=L153515.38439.9055520.7183Q1=X5552231.333111431猜算AB10000BC=L21.1Q215552648419904461894.44886313988206.C37500CD=L30.8162Q3530522210.50.254267460181518146.D12500DE=L40.2035Q4655522731.3331.778992E(去試驗(yàn)-150000.84154436643733432.EF=L5Q5505522106.3330.111654站)6902009634508.F12500FG=L61.3959Q6630522627.1674.6943531057654700235.G15000GH=L70.4444Q7780523252.16788.03721585104725187.H17500HI=L80.2981Q8955523981.33315.116054502.16720269511750231I12500IJ=L90.5797Q910805204.69.8735527558229671J35000JK=L101.639Q101430525960.560.25.2540668253547890K10000KO=L111.3167Q111530526377.16754.69.96小計(jì)0A—I—O合計(jì)1.523E+0153052(合計(jì))9.35338

表4-6下半環(huán)各管段Q2L計(jì)算一覽表計(jì)算結(jié)果判定:因?yàn)閄2L(V計(jì)算結(jié)果判定:因?yàn)閄2L(V-X)2L+工q2L二1.523x108,上管道節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)氣量(m3/d)管段名稱管段長(zhǎng)度l(km)編號(hào)管段輸量q(ms/d)管段輸量q(Nm3/h)q2(Nm3/h)2q』(Nm3/h)2kmAb=L1247838.109866.59A119480.4433q1-X11948497.833027877bbc=L210376812670992.8125002.574q2244481018.667.77896cd=L351468488328115.4c300001.6181q3544482268.667.44468dde=L489870048521477.8175000.9482q4719482997.833.6945113124928373699.8e15000ef=L50.638q5869483622.8331.362814677833196833.1f5000fg=L60.2178q6919483831.1678.0322gh=L726887686122325.1g325000.2277q71244485185.3331.7841hhi=L8349813124319006.175000.6952q81419485914.50.2589387755234762261.i7500ij=L90.8965q91494486227975jk-L10469499046118890.j150000.9823q10164448685247kko=L1154358679806304.3125000.1804q111769487372.8331.3614小計(jì)0A—i—O合計(jì)1.523E+0176948(合計(jì))9.42158...n)下半環(huán)的壓力平方差幾乎相等,即閉合差小于±5%,說(shuō)明環(huán)網(wǎng)的計(jì)算起點(diǎn)選擇正確,起始管段L1的流量假設(shè)Q]=X=5552m3/d正確,不需要再重新試算,計(jì)算結(jié)果滿足要求,說(shuō)明環(huán)網(wǎng)計(jì)算起點(diǎn)選擇正確。、確定環(huán)網(wǎng)干線的管徑1)、計(jì)算管道流速計(jì)算公式:式2-7。式中:各項(xiàng)物性參數(shù)見(jiàn)表4-4;初設(shè)管徑:d=0.232m計(jì)算結(jié)果:上半環(huán)各管段的雷諾數(shù)Re計(jì)算及流態(tài)判定詳見(jiàn)表4-7;下半環(huán)各管段的雷諾數(shù)Re計(jì)算及流態(tài)判定詳見(jiàn)表4-8;(2)、計(jì)算雷諾數(shù)Re判定流態(tài)計(jì)算公式:式2-13。式中:各項(xiàng)物性參數(shù)見(jiàn)表4-4;計(jì)算結(jié)果:上半環(huán)各管段的雷諾數(shù)Re計(jì)算及流態(tài)判定詳見(jiàn)表4-7;下半環(huán)各管段的雷諾數(shù)Re計(jì)算及流態(tài)判定詳見(jiàn)表4-8;(3)、計(jì)算摩阻系數(shù)九值計(jì)算公式:式2-14~式2-18。根據(jù)上述計(jì)算的雷諾數(shù)和流體判定的結(jié)果,摩阻系數(shù)九值的計(jì)算公式采用式2—17。式中:管道內(nèi)壁當(dāng)量絕對(duì)粗糙度,取:k=(0.1?0.2)mm=G?2)x10一4m;管徑(流速計(jì)算初設(shè)值):d=0.232m;計(jì)算結(jié)果:上半環(huán)各管段的摩阻系數(shù)九值計(jì)算詳見(jiàn)表4-7;下半環(huán)各管段的摩阻系數(shù)九值計(jì)算詳見(jiàn)表4-8;表4-7上半環(huán)各管段摩阻系數(shù)2值計(jì)算一覽表流態(tài)判定流速Vm2P2—P21i+1P2—P2~im九Re1Re(設(shè)d=0.232)Re2判定結(jié)論m/so.iifr+Re【0.25(kg/cm2)2i(kg/cm2)21.03E+032.17E+042.37E+05RelWReWRe2O.lO24460.0272680.4155915.240996.09E+04RelWReWRe30.2869680.0222540.6145727.262332.08E+05RelWReWRe20.9789l50.0194330.4389122.585582.57E+05RelWReWRe21.2095650.0191140.107165.6065251.98E+05RelWReWRe20.9327850.0195130.4335122.216242.47E+05RelWReWRe21.1634350.0191690.6849735.733903.05E+05Re三Re21.4402150.0188870.2091211.072263.74E+05Re三Re31.7631250.0186620.137867.3872374.23E+05Re三Re41.9937750.0185420.2625214.158175.60E+05Re三Re52.6395950.0183120.7024738.361375.99E+05Re三Re62.8241140.0182640.5217828.56797ynP2一P2合計(jì)乙T—4九i228.1926

表4-8下半環(huán)各管段摩阻系數(shù)2值計(jì)算一覽表流態(tài)判定流速Vm2P2—P21i+1P2—P2ii+1九Re〔Re(設(shè)d=0.232)Re2判定結(jié)論m/sX=0.11條十拆、0.25(kg/cmj2I(kg/cmj21.03E+034.68E+042.37E+05Re1WReWRe20.22046\dIke丿0.0235490.25596710.869099.57E+04Re1WReWRe30.451110.02111351.40255866.429532.13E+05Re1WReWRe21.004670.01939100.80858941.699162.82E+05Re三Re21.327580.01898900.44760523.571783.40E+05Re三Re21.604360.01876230.29026715.470753.60E+05Re三Re21.696620.01870180.0970825.1910714.87E+05Re三Re22.296310.01841930.1004025.4509105.56E+05Re三Re32.619220.01831760.29962616.357275.85E+05Re三Re42.757610.01828090.37100620.294746.44E+05Re三Re53.034390.01821700.38662421.223206.92E+05Re三Re63.265040.01817170.0687433.782986yp2—p2合計(jì)~i沖十九i=1i230.3405(4)、計(jì)算環(huán)網(wǎng)干線管徑計(jì)算公式:式2-4。式中:YQ2L=1.523x108(見(jiàn)表4-5或表4-6);0iii=1工竺二=229.1(見(jiàn)表4-5或表4-6,取其平均值);九i=1i氣體的相對(duì)密度=0.564(見(jiàn)表4-4);氣體的溫度T=273.15+15.8=288.95k;標(biāo)況下的絕對(duì)溫度T0=273.15k;16.94A》Q2L16.94A》Q2L0iii=1yp2—p2I九i=1i5計(jì)算結(jié)果:d=廠仃6.94x0.564x1.523x108288.95)5計(jì)算結(jié)果:d=——=X'(229.1273.15丿0=0.232m5)、計(jì)算結(jié)果判定因環(huán)網(wǎng)干線管徑的計(jì)算值d=0.232m與預(yù)先初選假定值d=0.232m幾乎相等,即閉合差小于±5%,不需要再重新試算,說(shuō)明計(jì)算結(jié)果合理,滿足要求。否則必須重新選擇管徑,重復(fù)上述上述表4-7與表4-8的計(jì)算步驟過(guò)程,直至滿足要求為止。5計(jì)算體會(huì)煤層氣礦場(chǎng)集氣管網(wǎng)它是由枝狀、環(huán)狀、放射等多種形狀組成的是一個(gè)復(fù)雜管網(wǎng)系統(tǒng)。低壓煤層氣的集輸采用環(huán)狀集輸管網(wǎng)工藝(見(jiàn)圖4-1),在國(guó)內(nèi)屬于首創(chuàng),是一種新的嘗試。其實(shí)它類似于城市燃?xì)夤芫W(wǎng),所不同的只是氣體的流向相反而已城市燃?xì)猸h(huán)網(wǎng)的氣體流向是由內(nèi)向外,即:城市門(mén)站f環(huán)網(wǎng)主干線f支干線f調(diào)壓站f支線f進(jìn)戶管線f燃?xì)庥脩?;而低壓煤層氣集輸環(huán)網(wǎng)的氣體流向則是由外向內(nèi),即:井場(chǎng)f單井管線f(或支干線)f環(huán)網(wǎng)干線f主干線f集氣站f外輸,如圖4-1和圖5-1所示。圖5-1集氣管網(wǎng)系統(tǒng)示意簡(jiǎn)圖在如此復(fù)雜的管網(wǎng)計(jì)算中,計(jì)算時(shí)需要特別注意以下三點(diǎn):(1)、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)及壓力的確定關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)及壓力的確定合理與否,它直接關(guān)系到管道直徑的大小和耗鋼量關(guān)系整個(gè)系統(tǒng)的計(jì)算及方案的合理性,如圖5-1所示,關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)及壓力主要有四個(gè):a、單井井場(chǎng)外輸壓力Pj:井場(chǎng)采油樹(shù)的出口壓

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