西气东输二线西段天然气水合物生成与防止研究毕业论文.doc

中国石油大学中国石油大学 华东华东 现代远程教育现代远程教育 毕业设计 论文 题 目 西气东输二线西段天然气水合 物生成与防止研究 中国石油大学 华东 现代远程教育 毕业设计 论文 任务书 1 设计 论文 题目 西气东输二线西段天然气水合物生成与防止研究 2 学生完成设计 论文 期限 2012 年 10 月 18 日至 2013 年 2 月 5 日矚慫润 厲钐瘗睞枥庑赖 3 设计 论文 课题要求 阐述水合物的基本知识 包括概念 危害 结构 生成条 件 等 根据西气东输二线的基本参数进行工艺计算 与水合物生成曲线进行对比分析 根 据分析结果给出防止水合物生成的多种合理的措施 最后的相应的结论 4 实验 上机 调研 部分要求内容 调研水合物的基本知识 熟悉水合物生成条 件 调研西气东输二线西段的基本运行参数 5 文献查阅要求 尽量广泛阅读文献 但参考文献不宜过多 在广泛阅读的基础上参 考高质量的文献 在参考文献中只列阅读过 在正文中被引用过的中外文献资料 聞創沟燴鐺險爱氇谴净 6 发 出 日 期 2012 年 10 月 18 日 7 学员完成日期 2013 年 1 月 12 日 指导教师签名 魏红宾 学 生 签 名 焦燕丽 注 此页由高校组织指导教师填写 请学生交稿时务必保留注 此页由高校组织指导教师填写 请学生交稿时务必保留 摘 要 天然气水合物是在石油及天然气开采 加工和运输过程中在一定温度和压力下天 然气中的某些组分与液态水形成的冰雪状复合物 严重时 这些水合物能堵塞井筒 管 线 阀门和设备 从而影响天然气的开采 集输和加工的正常运转 西气东输二线管道 西段在投产和运行过程中多次在分输调压设备上出现冻堵现象 对管道的生产运行造 成了极大的影响 因此 预测天然气水合物的生成条件并采取合理措施防止水合物生成 对 天然气工业具有重要的现实意义 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟 关键词 西气东输 二线 水合物 生成与防止 目 录 第 1 章 前 言 1酽锕极額閉镇桧猪訣锥 第 2 章 水合物的基本知识 2彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑 2 1 水合物的概念 2謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔 2 2 水合物的危害 2厦礴恳蹒骈時盡继價骚 2 3 水合物的晶体结构 2茕桢广鳓鯡选块网羈泪 2 4 水合物产生的条件 2鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴 第 3 章 西气东输二线西段重要站场相关数据计算 4籟丛妈羥为贍偾蛏练淨 3 1 工艺参数计算 4預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴 3 2 水合物生成温度计算 15渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦 第 4 章 西二线西段的水合物防止措施 28铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡 4 1 脱水 28擁締凤袜备訊顎轮烂蔷 4 2 降压 28贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷 4 3 加热 30坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚 4 4 加入抑制剂 32蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘 第 5 章 结束语 38買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄 参考文献 39綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴 致 谢 40驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦 1 第第 1 1 章章 前前 言言 西气东输二线管道西段在投产和运行过程中多次在分输调压设备上出现冻堵现象 对管道的生产运行造成了极大的影响 在管道清管过程中同样出现了管道内水合物在 管道内堵塞清管器的事件 通过对调压及计量设备拆卸和收球产物分析 确认冰堵均 为水合物造成 为避免或减少水合物的发生 分析管道水合物形成规律 特别是掌握 在役管道中水合物形成的区域 根据管道沿线水露点变化趋势分析管道沿线气质含水 量变化情况 充分利用天然气管网的调配优势来控制水合物生成区的形成 保证生产 安全运行 是本课题研究的内容 猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑 水合物是威胁输气管道安全运行的主要因素之一 在天然气的输送过程中 在一定 的温度 压力等条件下 天然气中的饱和水可能在管道和站场装置中冷凝 积累到一 定条件下而生成水合物 而地形起伏导致凹处管线积液 形成局部节流等扰动 加剧 了天然气水合物的形成 水合物的形成不仅可能导致管线堵塞 也可造成分离设备和 仪表的堵塞 因此在天然气输送过程中 对水合物生成温度和压力范围的预测 管线 中水合物生成位置的确定以及水合物防治的研究具有重要的意义 锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔 为了解决西二线西段天然气管道运行的实际问题 并给调度人员提供一个有效的 运行调整辅助决策和合理的运行方案 以此来减少水合物在天然气管道中生成机率 从而保证管道安全 平稳 高效运行 因此西二线西段水合物生成与防止研究具有重 要的意义 構氽頑黉碩饨荠龈话骛 2 第第 2 2 章章 水合物的基本知识水合物的基本知识 2 12 1 水合物的概念水合物的概念 天然气水合物 Natural gas hydrates 是在一定的压力与温度条件下 天然气中 的水与甲烷 乙烷 丙烷 异丁烷 正丁烷 氮气 二氧化碳以及硫化氢等分子在一 定的温度和压力条件下所形成的笼形结晶状化合物 外观形似松散的冰或致密的雪白 色结晶体 由于天然气水合物的生成易造成井筒 输气管线的堵塞 因而会影响气田 的正常生产 輒峄陽檉簖疖網儂號泶 2 22 2 水合物的危害水合物的危害 天然气水合物不仅可能导致管道堵塞 也可造成分离设备和仪表的堵塞 水合物 分解产生释放的大量天然气还可能引起管道爆裂 因此天然气输送过程中水合物的产 生与预防是很重要的问题 为确保输气管道安全经济运行 如何消除和防治管道水合 物生成已引起科研人员和有关部门的重视 并已成为天然气传输中亟待解决的关键技 术问题 尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅 2 32 3 水合物的晶体结构水合物的晶体结构 天然气水合物中水分子借助氢键形成主体结晶网格 网格中的孔穴内充满气体分 子 客体分子 而孔穴填充程度则取决于体系的温度 压力和过冷度 这种结晶体在 无气体分子存在时不能稳定存在 只有通过被包络的气体分子与水分子的相互作用 才可生成稳定的水合物结构 它的密度为 0 88 0 90g cm 其分子通式为 M nH 0 式中 M 代表生成水合物的气体分子 n 代表生成水合物的水分子数 当其中 甲烷含量超过气体总量的 99 9 时称为甲烷水合物 在自然界如永久冻土层和海底存 在的甲烷水合物 外观似冰 遇火可以燃烧 俗称 可燃冰 在标准状况下 1m 的 天然气水合物可以储存 150 180 m 的天然气 迄今发现的气体水合物按照水分子构成 的多面体的不同 分为 I 型 II 型 H 型 3 种结构 I 型水合物为 12 面体和 14 面体 属立方晶体结构 能容纳甲烷 乙烷及二氧化碳 硫化氢 氮气等小分子 II 型水合 物为 12 面体和 16 面体 属菱形晶体结构 除了能包含 I 型中的小分子外 还可容纳 部分丙烷和异丁烷 H 型为 12 面体和 20 面体 属六方晶体结构 可容纳较大的异戊烷 分子 3 种类型相比较而言 II 型和 H 型更稳定 而 I 型在自然界分布更广泛 识饒鎂錕 缢灩筧嚌俨淒 2 42 4 水合物产生的条件水合物产生的条件 3 井流物中含有地层水 杂质等物质 并沿内壁不光滑的油管流动 因此 具备形 成水合物所必需的气体分子和液态水条件 一旦压力 温度条件满足 便会形成水合 物 影响天然气水合物形成的因素很多 概括起来可分为 凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴 1 天然气的温度等于或低于水的露点 有游离水或液态水存在 均可形成水合物 2 在一定的压力和气体组成下 其温度低于对应的相平衡温度 水便容易形成亚 稳态的晶格框架 3 操作压力高 使形成水合物的温度上升 4 气流速度很高 或者在通过管道或设备时搅动很厉害 5 压力发生明显波动或流向突变产生搅动 气体分子容易进入晶格空腔中 6 存在水合物晶种 7 天然气中存在易形成水合物的硫化氢和二氧化碳 4 第第 3 3 章章 西气东输二线西段重要站场相关数据计算西气东输二线西段重要站场相关数据计算 基于西二线西段实际生产数据 采用西气东输已开发的水合物计算软件 计算西 二线西段在不同季节的水合物生成温度 绘制水合物生成曲线 对比常用的水合物防 止措施 给出西二线西段防止水合物生成的方法 恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦 3 13 1 工艺参数计算工艺参数计算 西二线西段各站间的压力 温度分布采用西二线水合物预测跟踪计算软件 计算 结果如表 3 1 3 8 所示 表 3 1 西二线西段春季 2011 3 15 生产数据 站场 流量 104Nm3 d 压力 MPa 温度 压力计算值 MPa 温度计算值 进站 8637 626 2 霍尔果斯首站 出站 8637 495 4 进站 8637 588 77 5628 72 精河分输压气站 出站 8637 568 3 进站 8637 426 07 3925 99 乌苏压气站 出站 8637 415 6 进站 8637 385 37 4075 27 奎屯分输站 出站 8637 385 3 进站 8637 346 37 3186 29 玛纳斯分输压气站 出站 8637 335 9 进站 8637 24 7 2474 91 昌吉分输站 出站 7537 24 进站 7536 922 86 9192 77 乌鲁木齐分输压气站 出站 7536 782 2 进站 7537 08 7 0882 67 吐鲁番分输联络站 出站 7537 08 进站 7537 0610 37 03010 27 鄯善压气站 出站 7537 059 3 进站 7536 9710 76 97210 80 哈密压气站 出站 7536 959 7 哈密分输站进站 7537 0 6 9819 12 5 出站 7537 0 进站 7536 969 36 9599 25 烟墩压气站 出站 7536 947 9 进站 7536 374 36 3674 35 红柳联络压气站 出站 7536 333 4 进站 7536 406 96 4026 94 瓜州压气站 出站 7536 406 9 进站 7536 196 06 2245 97 嘉峪关分输压气站 出站 7536 175 3 进站 7536 205 56 205 50 张掖分输压气站 出站 7536 184 8 进站 7535 743 75 7323 73 永昌压气站 出站 7535 732 9 进站 753 5 9993 13 武威分输站 出站 753 进站 7535 886 45 8886 40 古浪压气站 出站 7535 875 7 进站 7536 129 56 1049 50 中卫联络站 出站 7536 129 5 平均误差 0 0130 029 表 3 2 西二线西段春季 2012 3 9 生产数据 站场 流量 104Nm3 d 压力 MPa 温度 压力计算值 MPa 温度计算值 进站 40866 143 2 霍尔果斯首站 出站 40869 8637 3 进站 40869 0116 39 02516 29 精河分输压气站 出站 40868 9415 9 进站 40867 996 77 9696 68 乌苏压气站 出站 40867 996 7 进站 40867 594 77 6344 55 奎屯分输站 出站 40867 594 7 6 进站 40866 963 86 9463 75 玛纳斯分输压气站 出站 40869 8538 4 进站 40869 4316 39 43116 42 昌吉分输站 出站 37259 4216 2 进站 37258 817 38 8097 21 乌鲁木齐分输压气 站出站 37258 817 3 进站 3725 8 7548 91 吐鲁番分输联络站 出站 3725 进站 37258 546 88 4026 8 鄯善压气站 出站 37258 546 8 进站 37257 906 87 8456 92 哈密压气站 出站 37257 906 8 进站 3725 7 5156 67 哈密分输站 出站 3725 进站 37257 367 57 2527 71 烟墩压气站 出站 37257 367 5 进站 37256 281 26 2321 41 红柳联络压气站 出站 37258 6821 9 进站 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3 进站 9716 2612 06 23912 02 嘉峪关分输 压气站出站 9716 2612 3 进站 9716 308 36 2718 29 张掖分输压 气站出站 9716 287 9 进站 9715 843 85 8113 76 永昌压气站 出站 9715 843 9 进站 971 6 0993 18 武威分输站 出站 971 进站 9715 967 25 9727 29 古浪压气站 出站 9715 957 4 进站 9716 2111 46 16911 41 中卫联络站 出站 9716 2111 4 平均误差 0 0190 053 表 3 4 西二线西段夏季 2011 5 15 生产数据 站场 流量 104Nm3 d 压力 MPa 温度 压力计算值 MPa 温度计算值 进站 10657 5811 3 霍尔果斯首 站出站 10657 5411 1 进站 10657 5912 27 57612 17 精河分输压 气站出站 10657 5511 9 进站 10657 399 17 3559 08 乌苏压气站 出站 10657 388 9 进站 10657 378 97 3668 88 奎屯分输站 出站 10657 378 9 进站 10657 308 77 2908 68 玛纳斯分输 压气站出站 10657 298 6 进站 10657 19 7 1977 85 昌吉分输站 出站 9817 19 进站 9816 876 86 8676 78 乌鲁木齐分 输压气站出站 9816 866 8 9 进站 9817 16 7 1446 83 吐鲁番分输 联络站出站 9817 16 进站 9817 1013 47 09713 36 鄯善压气站 出站 9817 0913 1 进站 9816 9912 76 97812 80 哈密压气站 出站 9816 9712 6 进站 9817 00 6 98212 15 哈密分输站 出站 9817 00 进站 9816 9611 86 94911 77 烟墩压气站 出站 9816 9611 8 进站 9816 357 46 3707 35 红柳联络压 气站出站 7426 317 2 进站 7426 418 96 3818 94 瓜州压气站 出站 7426 418 9 进站 7426 249 66 2379 56 嘉峪关分输 压气站出站 7426 239 6 进站 7426 279 36 2609 30 张掖分输压 气站出站 7426 259 1 进站 7425 814 35 804 30 永昌压气站 出站 7425 814 6 进站 742 6 0815 13 武威分输站 出站 742 进站 7425 937 95 9707 90 古浪压气站 出站 7425 928 2 进站 7426 1714 16 15014 09 中卫联络站 出站 7426 1714 0 平均误差 0 0140 028 表 3 5 西二线西段秋季 2011 9 10 生产数据 站场 流量 104Nm3 d 压力 MPa 温度 压力计算值 MPa 温度计算值 霍尔果斯首进站 12965 4618 1 10 站出站 12968 1039 3 进站 12968 1520 58 10920 46 精河分输压 气站出站 12968 1120 4 进站 12967 9418 77 89618 68 乌苏压气站 出站 12967 9418 6 进站 12967 9418 77 91818 70 奎屯分输站 出站 12967 9418 7 进站 12967 8417 87 83717 77 玛纳斯分输 压气站出站 12967 8417 8 进站 12967 73 7 73216 79 昌吉分输站 出站 12267 73 进站 12267 4115 97 38515 89 乌鲁木齐分 输压气站出站 12267 3815 9 进站 12267 62 7 64815 96 吐鲁番分输 联络站出站 12267 62 进站 12267 6422 27 53922 14 鄯善压气站 出站 12267 6322 1 进站 12267 5320 87 49720 81 哈密压气站 出站 12267 5120 8 进站 12267 58 7 50520 17 哈密分输站 出站 12267 55 进站 12267 5120 17 49120 08 烟墩压气站 出站 12267 4819 6 进站 12266 9015 96 85815 85 红柳联络压 气站出站 9156 8815 8 进站 9157 0116 36 94916 26 瓜州压气站 出站 9156 9915 8 进站 9156 8418 16 80318 11 嘉峪关分输 压气站出站 9156 8417 5 进站 9156 9118 16 86618 11 张掖分输压 气站出站 9156 9016 4 进站 9156 4611 16 41311 06 永昌压气站 出站 9156 4410 8 11 进站 915 6 72511 17 武威分输站 出站 915 进站 9156 6514 36 6014 30 古浪压气站 出站 9156 6514 1 进站 9156 9518 56 90618 49 中卫联络站 出站 9156 9518 6 平均误差 0 0390 023 表 3 6 西二线西段秋季 2011 10 11 生产数据 站场 流量 104Nm3 d 压力 MPa 温度 压力计算值 MPa 温度计算值 进站 16106 6316 2 霍尔果斯首 站出站 16109 3231 9 进站 16109 3519 89 31919 84 精河分输压 气站出站 16109 3519 8 进站 16109 1018 09 08718 00 乌苏压气站 出站 16109 0817 7 进站 16109 068 59 0508 46 奎屯分输站 出站 16109 068 4 进站 16108 947 08 9287 32 玛纳斯分输 压气站出站 16108 9316 9 进站 16108 7915 98 79816 03 昌吉分输站 出站 14798 7815 9 进站 14798 4014 38 38414 28 乌鲁木齐分 输压气站出站 14798 3714 2 进站 1479 8 67516 18 吐鲁番分输 联络站出站 1479 进站 14798 6221 28 57521 21 鄯善压气站 出站 14798 6220 9 进站 14798 4320 48 43420 41 哈密压气站 出站 14798 3920 0 哈密分输站进站 1479 8 37719 69 12 出站 1479 进站 14798 3319 38 30119 31 烟墩压气站 出站 14798 3018 7 进站 14797 5814 37 58314 28 红柳联络压 气站出站 14797 5513 4 进站 14797 7016 57 57916 61 瓜州压气站 出站 14797 6815 7 进站 14797 5116 07 40816 05 嘉峪关分输 压气站出站 14797 5015 1 进站 14797 5714 07 46413 97 张掖分输压 气站出站 14797 5615 2 进站 14797 0510 56 96710 51 永昌压气站 出站 14797 049 7 进站 1479 7 3209 33 武威分输站 出站 1479 进站 14797 2413 77 14613 8 古浪压气站 出站 14797 2412 9 进站 14797 5717 77 46417 62 中卫联络站 出站 14797 5716 6 平均误差 0 0480 06 表 3 7 西二线西段冬季 2011 11 28 生产数据 站场 流量 104Nm3 d 压力 MPa 温度 压力计算值 MPa 温度计算值 进站 16106 8611 2 霍尔果斯首 站出站 161010 4234 4 进站 161010 1417 610 12517 67 精河分输压 气站出站 161010 1417 6 进站 16109 6613 89 63813 86 乌苏压气站 出站 16109 6413 5 进站 16109 5513 89 53413 94 奎屯分输站 出站 16109 5513 8 玛纳斯分输进站 16109 2612 59 26512 53 13 压气站出站 16109 2612 5 进站 16109 0111 19 00311 24 昌吉分输站 出站 14799 0011 1 进站 14798 558 88 5108 77 乌鲁木齐分 输压气站出站 14798 528 7 进站 1479 8 66811 73 吐鲁番分输 联络站出站 1479 进站 14798 5515 48 46315 35 鄯善压气站 出站 14798 4715 3 进站 14798 0516 78 06516 77 哈密压气站 出站 14798 0516 7 进站 1479 7 86716 68 哈密分输站 出站 1479 进站 14797 7016 07 70916 0 烟墩压气站 出站 14797 6315 3 进站 14796 749 16 7389 08 红柳联络压 气站出站 14799 9034 7 进站 14799 7915 69 76315 69 瓜州压气站 出站 14799 7415 3 进站 14799 2212 09 26312 05 嘉峪关分输 压气站出站 14799 2111 6 进站 14798 9712 48 96712 38 张掖分输压 气站出站 14798 9712 4 进站 14797 977 38 0117 27 永昌压气站 出站 14797 936 9 进站 1479 8 1426 68 武威分输站 出站 1479 进站 14797 7410 47 78310 30 古浪压气站 出站 14797 7110 0 进站 14797 7014 27 68614 60 中卫联络站 出站 14796 609 1 平均误差 0 0240 08 表 3 8 西二线西段冬季 2011 12 15 生产数据 站场流量压力温度压力计算值温度计算值 14 104Nm3 d MPa MPa 进站 29976 239 0 霍尔果斯首 站出站 29859 8139 2 进站 29859 4217 29 44517 31 精河分输压 气站出站 29859 3616 7 进站 29858 8912 58 81112 59 乌苏压气站 出站 29858 8912 5 进站 29858 7712 58 74712 42 奎屯分输站 出站 29858 7712 5 进站 29858 4811 28 44411 31 玛纳斯分输 压气站出站 29858 4811 2 进站 29858 239 48 2079 45 昌吉分输站 出站 26448 239 4 进站 26447 797 47 7577 43 乌鲁木齐分 输压气站出站 26447 767 2 进站 26447 82 7 8398 65 吐鲁番分输 联络站出站 26447 82 进站 26447 7614 37 6214 32 鄯善压气站 出站 26447 7013 6 进站 26447 3115 57 26315 63 哈密压气站 出站 26447 3115 5 进站 26447 10 7 09715 15 哈密分输站 出站 26447 05 进站 26447 0114 66 88914 63 烟墩压气站 出站 26447 0114 6 进站 26446 218 36 1698 31 红柳联络压 气站出站 26349 0122 5 进站 26348 9716 88 93616 84 瓜州压气站 出站 26348 9216 2 进站 26348 4910 58 44010 53 嘉峪关分输 压气站出站 26348 4910 5 进站 26348 3610 08 2649 88 张掖分输压 气站出站 26348 318 9 15 进站 26347 485 87 4845 78 永昌压气站 出站 26347 455 3 进站 2634 7 6056 57 武威分输站 出站 2634 进站 26347 146 67 2016 44 古浪压气站 出站 26347 116 6 进站 26347 1212 77 11612 60 中卫联络站 出站 17206 798 6 平均误差 0 0460 07 由表 3 1 3 8 可知 进站压力计算值与实际值平均偏差都在 0 05MPa 以内 进站 温度计算值与实际值平均偏差都在 0 1 以内 计算结果准确 与实际相符 鯊腎鑰诎褳鉀 沩懼統庫 3 23 2 水合物生成温度计算水合物生成温度计算 采用开发的水合物计算软件计算有自由水存在条件下西二线西段天然气水合物的 生成温度 并绘制水合物生成曲线和霍尔果斯首站不同进口水含量 50 100 150 200 250 300ppm 水露点曲线 如图 3 1 3 8 所示 硕癘鄴颃诌攆檸攜 驤蔹 由图 3 1 3 8 可知 在压力 5 12MPa 范围内 西二线西段天然气水合物的生成温 度为 11 17 8 在春 夏 冬季节管道中天然气的温度都低于水合物生成温度 在液 相水存在的管道低洼地段 计量设备前面的整流器 分输调压设备 鼠笼式结构调压 阀 分离器 聚结器等均可能形成水合物 秋季管道中天然气的温度基本都高于水合 物生成温度 不会形成水合物 当天然气的温度高于水合物生成温度 已经生成的水 合物将会自动分解 因此 秋季 9 月底 10 月初 为最佳清管时间 阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖 16 20 00 10 00 0 00 10 00 20 00 30 00 40 00 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 05001000150020002500 高高程程 m 里里程程 km 水合物临界温度 21 高程 压力 温度 水合物生成温度 水露点曲线 50ppm 水露点曲线 100ppm 水露点曲线 150ppm 水露点曲线 200ppm 水露点曲线 250ppm 水露点曲线 300ppm 温温度度 压压力力 kPa 图 3 1 西二线西段春季 2011 3 15 水合物生成曲线 17 20 00 10 00 0 00 10 00 20 00 30 00 40 00 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 05001000150020002500 高高程程 m 里里程程 km 水合物临界温度 21 高程 压力 温度 水合物生成温度 水露点曲线 50ppm 水露点曲线 100ppm 水露点曲线 150ppm 水露点曲线 200ppm 水露点曲线 250ppm 水露点曲线 300ppm 压压力力 kPa 温温度度 图 3 2 西二线西段春季 2012 3 9 水合物生成曲线 18 表 3 9 西二线西段春季析水区域 水含量 ppm 时间析水区域 2011 3 15 全线不析水 50 2012 3 9 全线不析水 2011 3 15 全线不析水 100 2012 3 9 全线不析水 2011 3 15609km 781km 150 2012 3 9 1281km 1382km 2222km 2324km 2011 3 15 0km 86km 173km 781km 1256km 2210km 200 2012 3 9 240km 515km 639km 1379km 1603km 1934km 2041km 2434km 2011 3 15 全线析水 250 2012 3 9 66km 116km 183km 515km 629km 1379km 1573km 1934km 1990km 2434km 2011 3 15 全线析水 300 2012 3 9 40km 126km 162km 515km 599km 1379km 1432km 1934km 1979km 2434km 由表 3 9 可知 在春季 当天然气中含水量小于 100ppm 时 西二线西段全线不会 析出游离水 当天然气中含水量大于 250ppm 时 西二线西段全线都可能析出游离水 高风险区 609km 781km 昌吉分输站到吐鲁番分输联络站 1281km 1382km 烟墩压 气站到红柳联络压气站 2222km 2324km 武威分输站到古浪压气站 氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔 澩 19 20 00 10 00 0 00 10 00 20 00 30 00 40 00 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 05001000150020002500 高高程程 m 里里程程 km 水合物临界温度 21 高程 压力 温度 水合物生成温度 水露点曲线 50ppm 水露点曲线 100ppm 水露点曲线 150ppm 水露点曲线 200ppm 水露点曲线 250ppm 水露点曲线 300ppm 压压力力 kPa 温温度度 图 3 3 西二线西段夏季 2011 5 6 水合物生成曲线 20 20 00 10 00 0 00 10 00 20 00 30 00 40 00 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 05001000150020002500 高高程程 m 里里程程 km 水合物临界温度 21 高程 压力 温度 水合物生成温度 水露点曲线 50ppm 水露点曲线 100ppm 水露点曲线 150ppm 水露点曲线 200ppm 水露点曲线 250ppm 水露点曲线 300ppm 温温度度 压压力力 kPa 图 3 4 西二线西段夏季 2011 5 15 水合物生成曲线 21 表 3 10 西二线西段夏季析水区域 水含量 ppm 时间 析水区域 2011 5 6 全线不析水 50 2011 5 15 全线不析水 2011 5 6 全线不析水 100 2011 5 15 全线不析水 2011 5 6 全线不析水 150 2011 5 15 全线不析水 2011 5 6 193km 781km 1256km 1359km 1944km 2200km 200 2011 5 15 600km 781km 1934km 2200km 2011 5 6 0km 116km 151km 791km 1246km 1583km 1754km 2285km 250 2011 5 15 0km 76km 162km 781km 1256km 2285km 2011 5 6 全线析水 300 2011 5 15 全线析水 由表 3 10 可知 在夏季 当天然气中含水量小于 150ppm 时 西二线西段全线不 会析出游离水 当天然气中含水量大于 250ppm 时 西二线西段全线都可能析出游离水 高风险区 600km 781km 昌吉分输站到吐鲁番分输联络站 1256km 1359km 烟墩压 气站到红柳联络压气站 1944km 2200km 张掖分输压气站到武威分输站 釷鹆資贏車贖 孙滅獅赘 22 20 00 10 00 0 00 10 00 20 00 30 00 40 00 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 05001000150020002500 高高程程 m 里里程程 km 水合物临界温度 21 高程 压力 温度 水合物生成温度 水露点曲线 50ppm 水露点曲线 100ppm 水露点曲线 150ppm 水露点曲线 200ppm 水露点曲线 250ppm 水露点曲线 300ppm 温温度度 压压力力 kPa 图 3 5 西二线西段秋季 2011 9 10 水合物生成曲线 23 20 00 10 00 0 00 10 00 20 00 30 00 40 00 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 05001000150020002500 高高程程 m 里里程程 km 水合物临界温度 21 高程 压力 温度 水合物生成温度 水露点曲线 50ppm 水露点曲线 100ppm 水露点曲线 150ppm 水露点曲线 200ppm 水露点曲线 250ppm 水露点曲线 300ppm 压压力力 kPa 温温度度 图 3 6 西二线西段秋季 2011 10 11 水合物生成曲线 24 表 3 11 西二线西段秋季析水区域 水含量 ppm 时间 析水区域 2011 9 10 全线不析水 50 2011 10 11 全线不析水 2011 9 10 全线不析水 100 2011 10 11 全线不析水 2011 9 10 全线不析水 150 2011 10 11 全线不析水 2011 9 10 全线不析水 200 2011 10 11377km 538km 2011 9 10 全线不析水 250 2011 10 11 360km 538km 1954km 2200km 2011 9 101944km 2200km 300 2011 10 11 336km 538km 1754km 2285km 由表 3 11 可知 在秋季 当天然气中含水量小于 150ppm 时 西二线西段全线不 会析出游离水 当天然气中含水量大于 300ppm 时 西二线西段部分区域可能析出游离 水 高风险区 360km 538km 乌苏压气站到玛纳斯分输压气站 1954km 2200km 张 掖分输压气站到武威分输站 怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉 25 20 00 10 00 0 00 10 00 20 00 30 00 40 00 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 05001000150020002500 高高程程 m 里里程程 km 水合物临界温度 21 高程 压力 温度 水合物生成温度 水露点曲线 50ppm 水露点曲线 100ppm 水露点曲线 150ppm 水露点曲线 200ppm 水露点曲线 250ppm 水露点曲线 300ppm 压压力力 kPa 温温度度 图 3 7 西二线西段冬季 2011 11 28 水合物生成曲线 26 20 00 10 00 0 00 10 00 20 00 30 00 40 00 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 05001000150020002500 高高程程 m 里里程程 km 水合物临界温度 21 高程 压力 温度 水合物生成温度 水露点曲线 50ppm 水露点曲线 100ppm 水露点曲线 150ppm 水露点曲线 200ppm 水露点曲线 250ppm 水露点曲线 300ppm 温温度度 压压力力 kPa 图 3 8 西二线西段冬季 2011 12 15 水合物生成曲线 27 表 3 12 西二线西段冬季析水区域 水含量 ppm 时间 析水区域 2011 11 28 全线不析水 50 2011 12 15 全线不析水 2011 11 28 全线不析水 100 2011 12 15 全线不析水 2011 11 28 全线不析水 150 2011 12 15 全线不析水 2011 11 28 609km 693km 1954km 2200km 200 2011 12 15 600km 781km 1934km 2285km 2011 11 28 56km 106km 250km 781km 1266km 1382km 1573km 2295km 250 2011 12 15 69km 116km 225km 801km 1271km 1382km 1583km 2345km 2011 11 28 40km 126km 173km 896km 1246km 1382km 1455km 2434km 300 2011 12 15 47km 136km 162km 896km 1239km 1382km 1561km 2434km 由表 3 12 可知 在冬季 当天然气中含水量小于 150ppm 时 西二线西段全线不 会析出游离水 当天然气中含水量大于 250ppm 时 西二线西段全线都可能析出游离水 高风险区 609km 781km 昌吉分输站到吐鲁番分输联络站 1954km 2200km 张掖分 输压气站到武威分输站 谚辞調担鈧谄动禪泻類 表 3 13 西二线西段不同季节高风险区域 季节高风险区域 春季 609km 781km 昌吉分输站到吐鲁番分输联络站 1281km 1382km 烟墩压气 站到红柳联络压气站 2222km 2324km 武威分输站到古浪压气站 夏季 600km 781km 昌吉分输站到吐鲁番分输联络站 1256km 1359km 烟墩压气 站到红柳联络压气站 1944km 2200km 张掖分输压气站到武威分输站 秋季 360km 538km 乌苏压气站到玛纳斯分输压气站 1954km 2200km 张掖分输 压气站到武威分输站 冬季 609km 781km 昌吉分输站到吐鲁番分输联络站 1954km 2200km 张掖分输 压气站到武威分输站 28 第第 4 4 章章 西二线西段的水合物防止措施西二线西段的水合物防止措施 综上所述 西二线西段在春 夏 冬季在管线中游离水存在的区域都可能生成水 合物 因此 需要采取一定的措施防止水合物堵塞管线 常用的水合物防止措施有四 种 脱水 降压 加热和加入抑制剂 嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩 4 14 1 脱水脱水 脱水技术是通过除去引起水合物生成的水分来防止生成水合物 由图 3 1 3 9 可 知 当天然气中含水量小于 100ppm 时 西二线西段全线不会析出游离水 理论上也就 不会生成水合物 但在实际输送过程中还是可能出现水合物堵塞问题 如陕 京线就出 现过这种事故 其原因是管线中因清管不彻底而留有自由水 而且局部位置可能还有 较多积水 在温度较低时就会生成水合物 熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库 4 24 2 降压降压 降压防止生成水合物的方法就是在温度不变的情况下降低输气管道的压力 西二 线西段 2012 年冬季最低出站压力 保证输量不变 水合物生成曲线如图 4 1 所示 鶼 渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞 表 4 1 西二线西段 2012 年冬季最低出站压力 保证输量不变 站场霍尔果斯首站精河分输压气站玛纳斯分输压气站鄯善压气站 进站压力 MPa 1 21 92 3 出站压力 MPa 7 09 08 010 5 站场哈密压气站红柳联络压气站张掖分输压气站古浪压气站 进站压力 MPa 8 72 32 52 8 出站压力 MPa 8 010 08 59 0 由图 4 1 可知 西二线西段降低出站压力以后 只有霍尔果斯首站至精河分输压 气站 鄯善压气站至哈密压气站和古浪压气站至中卫联络站天然气温度高于水合物生 成温度 其他各站间天然气温度都低于水合物生成温度 在游离水存在的管道和设备 中会生成水合物 同时 由表 4 1 可以看出 西二线西段降低出站压力以后 各站的 进站压力都低于 3MPa 不能满足最低进站压力要求 因此 降压不适用于西二线西段 水合物的防止 纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛 29 20 00 10 00 0 00 10 00 20 00 30 00 40 00 0 00 1000 00 2000 00 3000 00 4000 00 5000 00 6000 00 7000 00 8000 00 9000 00 10000 00 11000 00 0 00 500 00 1000 00 1500 00 2000 00 2500 00 压压力力 kPa 里里程程 km 压力 温度 水合物生成温度 温温度度 霍尔果斯 精河 玛纳斯 鄯善 哈密压气站 红柳 张掖 古浪 图 4 1 西二线西段 2012 年冬季最低出站压力 保证输量不变 水合物生成曲线 30 4 34 3 加热加热 加热提高天然气流动温度是防止生成水合物的方法之一 西二线西段 2012 年冬季 不同出站温度水合物生成曲线如图 4 2 所示 颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷 由图 4 2 可知 乌苏压气站 出站温度 30 以上 至奎屯分输站 玛纳斯分输压 气站 出站温度 50 以上 至昌吉分输站 昌吉分输站 出站温度 50 以上 至乌鲁 木齐分输压气站 鄯善压气站 出站温度 40 以上 至哈密压气站 哈密压气站 出 站温度 50 以上 至哈密分输站 哈密分输站 出站温度 30 以上 至烟墩压气站和 古浪压气站 出站温度 50 以上 至中卫联络站可通过加热提高天然气流动温度防止 生成水合物 其他各站天然气温度下降很快 进站