富气密相输送的流动保障研究.pdf

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1、富气密相输送的流动保障研究FlowAssuranceStudyofRichGasDensePhaseTransmission许忠亮许忠亮许忠亮中石化石油工程建设有限公司中石化石油工程建设有限公司中石化石油工程建设有限公司中石化石油工程建设有限公司北京北京北京北京100021000210002910002999[1]摘要摘要摘要：摘要：：：富气密相输送的技术难点是必须控制好管输条件，以保证输送过程中重烃气不致变成液态析出。为了保证密相流体的正常流动，在前端设计阶段就需要对其进行稳态研究，即需要研究正常运行工况下管道系统的压力和

2、温度是否符合密相输送条件，全动态模拟研究停输与重启、系统泄压和正常运行时的通球条件，以及研究试运与投产情况时的各操作工况条件等。本文以加纳天然气海底外输管道项目为例应用全动态多相流模拟软件OLGA来研究富气密相输送的流动保障条件。关键关键关键词关键词词词：：：：富气；密相输送；流动保障；临界冷凝压力;海底管道管（钢管）和收球筒组成。立管长3.6km，与海000引言0引言引言引言管连接于离FPSO2.7km的PLET（PipelineEnd富气含有较多天然气凝析液，也即是天然气Termination），内径Φ254mm，最大海

3、深为1030m，中的水、硫化物及部分液体脱掉，而保留了乙烷、最低海温4.5℃。海管长58km，内径Φ292mm，[2]丙烷、丁烷、戊烷等重烃。富气密相输送是指其中深海段长14km，至海深81m处，浅海段长在输送过程中最低操作压力高于其临界冷凝压44km，岸上段300m。设计输气量早期为3.40×[3]6363力的输送方式，其特征是高压力，流体呈密相10m/d（120MMscfd），最大为6.23×10m/d形式。（220MMscfd），设计压力23.8MPa，设计温度3流动保障研究是密相管道前端设计的重要0～70℃，流体密度

4、是208～336kg/m，富气成部分，主要研究管道系统在设计流量时的压力和分见表1。温度的条件下是否会析出液体，并全动态模拟正表表表1表111富气成分富气成分富气成分富气成分常工况时的停输和重启时的情况、泄压时的系统组分名称C1C2C3C4各参数是否满足设计要求、以及确定试运和投产摩尔分数78.138.947.243.08（%）条件等。组分名称C5C6及以上CO2N2加纳Jubilee海上油田采出的伴生天然气在摩尔分数0.850.081.440.24FPSO处理后的富气在开发早期回注到地层，待（%）海底外输管道和陆上Atua

5、bo处理厂等配套工程2稳态研究完成之后送去处理和利用。FPSO压缩机出口的富气压力可达到19.5MPa，水露点小于－50℃，为保证输送过程中无凝析液析出，密相输送且C3和C4含量较高，为海底管道设计为以密相要求操作压力始终保持在富气的临界冷凝压力方式输送富气提供了必要条件。之上，设计上一般考虑管道出口压力高于临界冷[4]文中以加纳天然气海底外输管道项目前端凝压力一定值。设计过程中的流动保障研究为例进行实例阐述，应用PR状态方程（1978年修正）来计算本且应用了全动态多相流模拟软件OLGA（V.5.3.4.6）项目气体的临界冷

6、凝压力和温度分别是来进行计算。10.95MPa和35.8℃，形成水合物的最高温度是－20℃，最高水凝结温度是－12.5℃，富气压力1海管系统概况和温度相态见图1。据管道出口压力大于临界冷加纳项目海底外输管道系统由挠性立管、海凝压力2MPa的设计经验要求以保证管道能以密相状态输送，所以限定Atuabo管道出口压力不小于13MPa。为了掌握管道系统中气相的输送情况，采用将管道分成小段的方法，研究每小段的相态变化，[5]从中了解富气在管道中的相态变化，另再按管道长度、管径、防腐形式、回填形式、入口温度63等条件来计算最大设计输气量

7、6.23×10m/d63（早期输气量3.40×10m/d）时系统的压力和温度，关键各处的压力和温度见表2，得知FPSO入口最大压力是20.61MPa，系统最大压力是图图图1图111富气压力和温度相态富气压力和温度相态22.14MPa，故设计压力23.8MPa满足要求。表表表2表222正常运行时系统各处温度和压力正常运行时系统各处温度和压力正常运行时系统各处温度和压力正常运行时系统各处温度和压力设计气体FPSO入口FPSO入口立管最低立管最低PLETPLET管道出口管道出口流量温度压力点温度点压力温度压力温度压力63（10m/

8、d）（℃）（MPa）（℃）（MPa）（℃）（MPa）（℃）（MPa）5015.7849.517.5516.614.6624.7133.407015.9866.017.5916.614.6624.7135020.3351.022.1415.917.7621.7136.237020.6169.