复杂天然气集输基础理论研究与工程应用
成果信息
项目年度编号: 1800080478
限制使用: 国内
省市: 四川
中图分类号: TE863
成果类别: 应用技术
成果公布年份: 2017
关键词: 复杂天然气集输基础理论 仿真软件 集输系统
成果简介: 该项目属于工程热物理领域和石油、天然气储存与运输工程领域。 以高温高压凝析气、含CO<sub>2</sub>、H<sub>2</sub>S酸性天然气为代表的复杂天然气的产量已占中国天然气总产量的40%以上。这类天然气具有高温、高压、组成复杂(C<sup>7+</sup>、CO<sub>2</sub>、H<sub>2</sub>S含量高)、腐蚀性强、毒性大的特点。在由管道、阀门、分离器等多元件、多节点构成的集输系统内,容易出现剧烈的压力、温度和相态变化,引发多相流动、硫沉积和水合物堵塞等有别于常规天然气集输和影响集输系统安全、高效运行的重大技术难题。迫切需要深入研究复杂天然气基础物性与多相流动理论,认识复杂天然气相态变化机理,提出节流与放空仿真模型、硫沉积预测模型、水合物生成及堵塞预测模型和管道多相流动仿真模型,研制多功能仿真软件,为集输系统的安全、经济设计和运行管理提供新的理论与技术支撑。 在国家科技部、教育部、四川省和油田公司的持续支持下,以四川盆地、塔里木盆地、松辽盆地以及南海深水区域的高温高压凝析气、高含CO<sub>2</sub>天然气、高含硫天然气为对象,历经八年实验分析、理论研究和工程实践,深入开展了复杂天然气集输基础理论及应用研究,取得了以下创新成果和应用成效: 1. 揭示了C<sup>7+</sup>重烃组分、H<sub>2</sub>S、CO<sub>2</sub>酸性气体组分对天然气相态的影响规律,系统地改进了天然气PVT状态方程,构建了复杂天然气热物性参数与相态预测方法。显著提高了现有方法对复杂天然气密度、压缩因子、气液两相临界点的预测精度。 2. 创建了伴随气液相变的天然气节流与放空过程仿真模型,对大压差节流与放空过程进行了精细化描述。发现了高含硫天然气中元素硫的析出与沉积机制,构建了元素硫溶解度与硫沉积模拟技术;揭示了CO<sub>2</sub>对天然气水合物生成条件的影响规律,创建了高含CO<sub>2</sub>天然气水合物生成条件预测技术;揭示了超临界相、液相、气相高含CO<sub>2</sub>天然气输送管道水力、热力参数变化规律,首次提出了高含CO<sub>2</sub>天然气管道的优化设计与优化运行方法。 3. 改进建立了基于双流体模型的气液两相集输系统稳态和动态仿真模型,提出了水力、热力、持液率方程组的解耦变换求解新算法,攻克了具有复杂管网拓扑结构的气液两相集输系统的仿真难题。 4. 创新研发了集成复杂天然气物性参数与相态计算、大压差节流与放空计算、硫沉积模拟、水合物预测、多相流动模拟功能的集输系统稳态和动态仿真软件包,在天然气长输管道、气田开发、深水油气开发等工程领域得到广泛应用,显著提升了复杂天然气集输系统的设计、运行和管理水平。 研究成果在10条天然气长输管道、3条液化气管道、75口气井、1座凝析气处理厂得到应用,产生直接经济效益21565万元,社会效益显著。获发明专利7项、软件著作权7项;发表论文61篇(SCI收录26篇,EI收录40篇),教材/专著5部;培养研究生23人。 中国科学院刘宝珺院士、中国工程热物理学会何利民教授等专家对成果进行鉴定。鉴定评价认为:成果整体达到了国际先进水平,部分成果处于国际领先水平。为中国高温高压复杂天然气的高效、安全集输做出了重要贡献。
申报信息
推荐部门: 四川省教育厅
相关人信息
完成单位: 西南石油大学
完成人: 李长俊 贾文龙 吴瑕 李卓然 刘恩斌 宋晓琴 廖柯熹 岑康 任驰远 彭阳
行业及专利信息
应用行业名称: 工程和技术研究与试验发展
应用行业码: 752
转让信息
投资信息
推广信息
推广情况说明: 在2011年1月~2015年12月期间,研究成果在中石油、中海油所属9家生产单位得到实际应用,累计应用于10条干线天然气管道、3条液化石油气管道、5个气田的75口复杂天然气井、1座高温高压凝析气中央处理厂,产生直接经济效益21565万元。特别是指导了中国最长的液化石油气输送管道-塔里木油田英买力-牙哈LPG管道,最大的高温高压凝析气处理厂-塔里木油田迪那2气田中央处理厂,第一条工业化CO<sub>2</sub>输送管道-吉林油田乾安1区块管道,国内少见的异常高压气井-四川盆地中坝气田双鱼石构造双探11井等复杂天然气集输系统的设计、运行和管理。
联系信息
联系单位名称: 西南石油大学
联系单位地址: 四川省成都市高新区新都大道8号
传真: (028)83034264
邮政编码: 610500