输气管道投产过程混气规律探讨

张　嵘（浙江浙能天然气运行有限公司,杭州310052）

输气管道投产过程混气规律探讨

张嵘
（浙江浙能天然气运行有限公司,杭州310052）

能否很好的完成空气的置换是天然气管道安全输送的重要保证，本文通过模拟管长2km、管径0.4m天然气管道投产气体置换，分析了压力、流速、管道长度等因素对置换过程中混气段长度的影响，得出了计算混气段长度的经验公式，对输气管道投产气体置换提供指导。

天然气管道；投产；混气长度；研究

0引言

目前，我国国内对油气管道的投产置换工艺进行的系统研究还不是很多。本文通过对管道内的气体建立二维模型，分析了压力、流速、管长等因素对混气段长度的影响，并根据几种因素之间的规律拟合了经验公式[1-3]。

1　混气模型建立

在天然气输气管道投产过程中，管道的直径相比于管道长度来说，其长度基本可以忽略不计，所以在输气过程中，由于气体的扩散速度较大，可以将气体在管道中的扩散近似的简化为如下模型，气体的混气规律如图1、2所示。

2　混气规律研究

2.1压力对混气段长度影响

为了研究压力对混气长度的影响，本文在相同的流速下，压力分别取0.1MPa和0.15MPa压差不大的两种情况下的混气长度进行模拟对比。来置换管长2km、管径0.4m的天然气管道。对比结果如图3所示。可以得出：由于投产时气头的推进主要是靠已置换管段建立的背压，在置换过程中，气体的压力和势能会相互转化，因此在遇到较大起伏段时气头背压会有所减小，影响气头的推进速度。

2.2流速对混气段长度影响

由图4可知天然气-氮气的混气长度随着速度的增大而增加，并且置换速度越大，混气长度平均增长的速度越快。

2.3管径对混气段长度影响

由图5可知，在相同工况下，不同管径对应不同的混气长度，且混气长度随管径的增加而增大，几乎呈线性趋势。主要原因为：在相同工况下对流扩散系数随着管径的增大而增大，因此管径越大，混气长度越大。

以管长2km，管径0.4m的天然气-氮气-空气置换为例，对混气长度进行非线性拟合。为了进行三维拟合，将管长与管径视为一个变量，用长径比L/d表示，将不同流速下的曲线进行拟合及长径比，得出混气长度与管径之比(Lmix/d)与长径比(L/d)、流速(u)二者关系的拟合公式：

天然气-氮气混气长度拟合公式：

则对应的混气量为：

3　结论

本文通过模拟分析管长2km，管径0.4m天然气管道投产气体置换，分析了压力、流速、管长对置换混合气体长度的影响，拟合得出了计算天然气与氮气混气段长度计算公式，有利于更好的指导天然气管道投产气体置换工作。

[1]SY/T623321996，天然气管道试运投产规范[S].中国石油天然气总公司,1996.

[2]高贵民.氮气隔离技术在输气管线投产中的应用[J].天然气工业，1995,l5(05):85-86.

[3]许玉磊,宋晓琴,张一峰等.输气管道“气推气”投产过程混气规律研究[J].油气储运,2008,27(01).

张嵘（1984—），本科，浙江大学机械与能源学院，助理工程师，研究方向：天然气运营管理。