輸氣管道設(shè)計(jì)與管理課程綜合復(fù)習(xí)資料

1、一、填空題1、天然氣是指從地層內(nèi)開發(fā)生產(chǎn)出來的、可燃的、烴和非烴混合氣體，這種氣體有的是基本上以氣態(tài)形式從氣井中開采出來的，稱為；有的是隨液石油一塊兒從油井中開采出來的，稱為。2、輸氣系統(tǒng)從生產(chǎn)到使用各環(huán)節(jié)緊密相連，天然氣從生產(chǎn)到使用大約有五個環(huán)節(jié)，采氣、凈氣、輸氣、儲氣、供配氣。這五個環(huán)節(jié)有三套管網(wǎng)相連，即：、和城市配氣網(wǎng)。這三套管網(wǎng)形成一個統(tǒng)一、連續(xù)、密閉的輸氣系統(tǒng)。3、天然氣是一種混合氣體，混合氣體的物理性質(zhì)決定于天然氣組成和各組分氣體的性質(zhì)。天然氣的組成有三種表示方法：即、摩爾組成和。4、在溫度不變的條件下，氣體的粘度隨著壓力的增大而。在高壓下（大于100atm），氣體的粘度隨著溫度的

2、增大而。5、氣體被水蒸氣所飽和，開始產(chǎn)生水滴時的最高溫度稱氣體在該壓力下的，它從另一側(cè)面反映氣體中的。6、天然氣工業(yè)中最常用的脫水方法有三種分別是：、固體吸附脫水和。7、對于長距離輸氣管線，當(dāng)Q、D、P1max、P2min一定時，輸氣管末段的最大長度為：，此時管末段的儲氣能力為。儲氣能力最大的末段長度為Lmax的倍。8、北美、西歐有關(guān)的管道標(biāo)準(zhǔn)已規(guī)定，20英寸以上的氣管應(yīng)加內(nèi)涂層，長距離輸氣管內(nèi)壁一般涂敷有機(jī)樹脂涂層的主要優(yōu)點(diǎn)有：、。9、工程上用壓縮因子來表示真實(shí)氣體與理想氣體PVT特性之間的差別，該值偏離1愈遠(yuǎn)，表明氣體的PVT性質(zhì)偏離性質(zhì)愈遠(yuǎn)。10、天然氣的相對密度是指同一壓力和溫度下氣體

3、密度與之比，無量綱。11、“輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50251-2003)”中規(guī)定：進(jìn)入輸氣管道的氣體必須清除機(jī)械雜質(zhì)，應(yīng)比輸送條件下最低環(huán)境溫度低5；烴露點(diǎn)應(yīng)低于，氣體中的不應(yīng)對于20mg/m3。12、在工程上，一般根據(jù)判斷管線內(nèi)的含水量是否達(dá)到形成水合物的條件。管線內(nèi)形成水合物后采取方法可迅速使水合物分解，管路暢通。13、對簡單輸氣管路，提高起點(diǎn)壓力或降低終點(diǎn)壓力都會增加輸量，但對輸量增加更有利。終點(diǎn)壓力在低壓范圍內(nèi)變化對輸量的影響。14、對于長距離輸氣管線，由于節(jié)流效應(yīng)的影響，輸氣溫度可能低于。15、在常壓下，氣體動力粘度隨溫度升高而，隨氣體密度的增大而。16、單位體積干天然氣中所含水

4、蒸汽的質(zhì)量稱，它與天然氣的、有關(guān)。當(dāng)天然氣被水飽和時，其溫度也稱為。17、管輸天然氣最主要的三項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)為：、和。18、輸氣管設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：天然氣水露點(diǎn)應(yīng)低于輸送條件下最低管輸氣體溫度5攝氏度。已知管輸天然氣含水量不變，為確保達(dá)到上述要求，用氣體露點(diǎn)沿管長變化曲線和氣體溫降曲線校核時，采用冬季工況還是夏季工況？（在冬季或夏季上打O即可）若輸氣管壓降、溫降曲線如圖，起點(diǎn)露點(diǎn)為Td，試畫出露點(diǎn)沿管長的變化曲線。19、沿線地形激烈起伏對輸氣管輸量有影響，當(dāng)線路縱斷面圖與通過管路起點(diǎn)水平線所圍面積為正時，其輸量；面積為負(fù)時，輸量。這是由于氣體沿管長變化所致。20、輸氣管內(nèi)能否形成水合物主要取決于： (

5、1)； (2)。密度的天然氣易形成水合物。21、輸氣管內(nèi)產(chǎn)生水合物堵塞事故時，采用方法最簡便，可迅速使水合物分解，管路暢通。22、為離心壓氣機(jī)配管時，常有出、入口相連的回流管路，其目的是避免壓氣機(jī)產(chǎn)生。23、天然氣是易燃、易爆物質(zhì)，在常壓下空氣中含有體積濃度的天然氣時，遇明火即可燃燒或爆炸。24、首站入口壓力一定的多壓氣站輸氣干線，若某站停運(yùn)，則停運(yùn)站號愈，輸量下降愈。與正常運(yùn)行相比，停運(yùn)站上游各站壓力均，停運(yùn)站下游各站壓力均，愈靠近停運(yùn)站，壓力變化幅度。25、為防止未經(jīng)深度加工天然氣輸送管道中出現(xiàn)水化物，工業(yè)上常用和作為防凍劑。二、分析題1、已知輸氣管流量基本公式為：，分析管路的終點(diǎn)壓力對流

6、量的影響。2、水合物的形成條件是什么？生產(chǎn)中如何防止水合物的形成？3、分析天然氣中水的存在對輸氣管線具有哪些危害？4、已知輸氣管壓力分布方程為：，推導(dǎo)平均壓力計(jì)算公式以及平均壓力點(diǎn)距起點(diǎn)的距離在附近變化的依據(jù)5、輸氣系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)有哪些？6、輸氣管的流量基本公式為： 分析管徑、管長、溫度對輸量的影響。三、計(jì)算題1、已知輸氣管長100公里，內(nèi)徑900mm，平均壓力為5MPa，平均溫度為5×105Pa，臨界溫度為191.05K，求工程標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下輸氣管內(nèi)氣體的體積。 2、圖示兩組管系起、終點(diǎn)壓力相同，管徑、管長等參數(shù)相同，求下述不同連接方式的輸量比Qb/Qa。P=44×105P

7、a，T=278.15K，氣體的容積組成為CH4=97,C2H6=2,C3H8,C4H10，計(jì)算該天然氣的平均分子量、工程標(biāo)準(zhǔn)條件下天然氣的密度和相對密度。輸氣管道設(shè)計(jì)與管理復(fù)習(xí)資料參考答案1. 氣田氣; 油田伴生氣2. 礦場集氣網(wǎng)、輸氣干線3. 容積組成;質(zhì)量組成4. 增大;減小5. 露點(diǎn)溫度;含水量6. 低溫脫水 ;甘醇脫水 7. 0 ;0.5 8. 提高管線輸氣量、增強(qiáng)防腐性能。9. 理想氣體10.空氣密度11. 最低環(huán)境溫度;H2S含量12.水露點(diǎn);降壓13. 提高起點(diǎn)壓力;不大14. 環(huán)境溫度 15.增大 ,減小 16.含水量;壓力; 溫度;露點(diǎn)17. 熱值、含水量 、H2S 和CO2

8、含量 18.19. 減小;增大 ;密度 20. 壓力和溫度；(2) 足夠的水分; 大 21.降壓 22. 喘振23. 5%15% 24 小;上升;下降;大25. 甲醇;乙二醇二、分析題1、已知輸氣管流量基本公式為：，分析管路的終點(diǎn)壓力對流量的影響。答：根據(jù)流量計(jì)算公式，得令, 代入上式中，得：若，由上式得故，將與看作變量，上式為圓方程，如圖所示：由圖可以看出：（1） 終點(diǎn)壓力在高壓范圍內(nèi)的變化對Q影響很大。（2） 終點(diǎn)壓力在低壓范圍內(nèi)的變化對Q影響不大。（3） 一般保持在左右，這樣不但節(jié)省功率，降低輸氣成本，還能降低能耗。2、水合物的形成條件是什么？生產(chǎn)中如何防止水合物的形成？答：形成水合物的

9、條件有三：（1）天然氣中含有足夠的水分；（2）一定的溫度與壓力；（3）氣體處于脈動、紊流等激烈擾動之中，并有結(jié)晶中心存在。這三個條件，前兩者是內(nèi)在的、主要的，后者是外部的、次要的。防止生成水合物不外乎破壞水合物形成的溫度、壓力和水分條件，使水合物是去存在的可能，主要方法有：（1）加熱（2）降壓（3）添加抑制劑（4）干燥脫水。3、分析天然氣中水的存在對輸氣管線具有哪些危害？答：（1）水積聚在管道低洼處，減少管道輸氣截面，增加輸氣阻力；（2）水能在管內(nèi)壁上形成一層水膜，遇酸性氣體（H2S,CO2等）形成酸性水溶液，對管內(nèi)壁腐蝕極為嚴(yán)重，是造成輸氣管道破壞的主要原因之一。（3）水在一定溫度和壓力條件

10、下還能和天然氣中的某些組分生成冰雪狀水合物（如CH4nH2O等），造成管路冰堵。4、已知輸氣管壓力分布方程為：，推導(dǎo)平均壓力計(jì)算公式以及平均壓力點(diǎn)距起點(diǎn)的距離在附近變化的依據(jù)。答：（1）輸氣管停止輸氣時，全線最終達(dá)到某一壓力，即平均壓力。根據(jù)管內(nèi)平衡前后質(zhì)量守恒可得平均壓力： =（2）輸氣管道上壓力為平均壓力的點(diǎn)距起點(diǎn)的距離：當(dāng)時，得：x0=5/9L當(dāng)時，得：根據(jù)求極限的洛必達(dá)法則，以為變量求導(dǎo)，得：故從0變化到, 從0.55L變化到0.5L。5.輸氣系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)有哪些？答：整個輸氣系統(tǒng)是由礦場集氣管網(wǎng)、干線輸氣管道（網(wǎng)）、城市配氣管網(wǎng)和與這些管網(wǎng)相匹配的站、場裝置組成。特點(diǎn)： 從生產(chǎn)到使

11、用各環(huán)節(jié)緊密相連。主要有采氣、凈氣（除塵、脫水、脫硫等）、輸氣、儲氣、供配氣5個環(huán)節(jié)。氣體可壓縮性對輸氣和儲氣的影響。上下站輸量不等時，壓力變化較為平緩。輸氣管中體積流量沿著管長而改變，起始流量小，終點(diǎn)流量大。輸氣管末端儲氣。可充分利用地層壓力輸氣。6、輸氣管的流量基本公式為： 分析管徑、管長、溫度對輸量的影響。答：（1）管徑。輸氣管的通過能力與管徑的2.67次方成正比。管徑越大，輸氣量越大。直徑增大1倍，流量增大6.4倍。故加大直徑是增加輸氣管流量的好辦法。（2）管長。流量與長度的0.5次方成反比。長度越短，輸氣能力越大。長度減小1半，流量增加41.4%。（3）溫度。流量與輸氣溫度的0.5次

12、方成反比。輸氣溫度越低，輸氣能力越大。三,計(jì)算題1、已知輸氣管長100公里，內(nèi)徑900mm，平均壓力為5MPa，平均溫度為5×105，求工程標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下輸氣管內(nèi)氣體的體積。解：(1)氣體臨界壓力×105Pa 臨界溫度(2)對比壓力 對比溫度(3)查圖知：Z1(4)求氣體體積： 輸氣管體積 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體體積式中，Z=12、圖示兩組管系起、終點(diǎn)壓力相同，管徑、管長等參數(shù)相同，求下述不同連接方式的輸量比Qb/Qa。解：由于兩組管系起終點(diǎn)壓力相同，管徑管長等參數(shù)相同，故輸氣量之比就是流量系數(shù)之比,設(shè)長度的單獨(dú)管道流量系數(shù)為K。故3、如圖示，已知壓氣站方程：，管路方程：。式中單位：Q¾ m3/s; P ¾ Pa; L¾ m; D ¾ mLa=260km，Lb=145km，Da=1m，T293K，Z，壓氣站入口壓力保持不變，為。(1) 壓氣站僅向A城供氣，當(dāng)管A終點(diǎn)壓力Pza時，求壓氣站出口壓力和城市A的供氣量Qa。(2) 管線B建成后，壓氣站同時向城市A和城市B供氣，站流量增大為原流量的倍，A城的供氣量減少為原流量的。a、求管路A終點(diǎn)壓力Pza；b、若管B終點(diǎn)壓力Pzb=1MPa，求B城供氣量和管B的直徑。(3)