输气工艺基础知识

输气工艺基础知识第一页，共七十四页，编辑于2023年，星期三2

天然气的物性

1.天然气的特点与组成

天然气泛指自然界的一切气体，狭义则指采自地层的可燃气体。石油工业中称采自气田或凝析气田的可燃气体为天然气，又称气田气；在油田中与石油一起开采出来的可燃气体称为石油伴生气。天然气是一种多组分的混合气体，主要成分是可燃烃类气体，包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等，其中甲烷比例占绝对优势，例如我国四川气田天然气甲烷含量一般不低于90%，而陕甘宁气田则达95%左右。此外，还可能含有少量二氧化碳、硫化氢、氮气、水蒸气以及微量的氦、氖、氩等气体。在标准状况（0℃及101325Pa）下,甲烷至丁烷以气体状态存在，戊烷以上为液态。

第二页，共七十四页，编辑于2023年，星期三3天然气的物性2.天然气的密度单位体积气体的质量称为密度。气体的体积和压力与温度有关，说明密度时就必须指明它的压力、温度状态。例如空气在P=101325pa，t=20℃时，密度ρ

＝1.206kg/m3；在P=101325pa，t=0℃时,ρ

＝1.2931kg/m3。如果不指明压力，温度状态，通常就是指标准状态下的参数。第三页，共七十四页，编辑于2023年，星期三4天然气的物性标准状态下，甲烷的密度为0.717kg/m3

，空气的密度为1.2931kg/m3

，故甲烷的相对密度∆*CH4=0.7174/1.2931=0.5548

天然气的相对密度一般为0.58～0.62，石油伴生气为0.7～0.85。第四页，共七十四页，编辑于2023年，星期三5天然气的物性3.天然气的粘度当两层气体相对运动时，气体的分子之间不仅具有与运动方向一致的相对运动而造成的内摩擦，而且由于气体分子无秩序的热运动，两层气体分子之间可以互相扩散和交换。当流动速度较快的气层分子跑到流速较慢的一层时，这些具有较大动能的气体分子，将使较慢的气层产生加速的作用，反之流动速度较慢的气层分子跑进较快的气层时，则对气层产生一种阻滞气层运动的作用，结果两层气体之间就产生了内摩擦。温度升高，气体的无秩序热运功增强，气层之间的加速和阻滞作用跟着增加，内摩擦也就增加。所以，气体的粘度随着温度的升高而加大。第五页，共七十四页，编辑于2023年，星期三6天然气的物性4.天然气含水量(湿度)天然气在地层温度和压力条件下含有饱和水汽，天然气的水汽含水量取决于天然气的温度、压力和组成等条件。天然气含水量，通常用绝对湿度、相对湿度和水露点来表示。第六页，共七十四页，编辑于2023年，星期三7天然气的物性

天然气绝对湿度是指一立方米天然气中所含水汽的克数，单位可用g/m3表示。天然气的饱和含水量是指在一定温度和压力下，天然气中可能含有的最大水汽量，即天然气与液态平衡时的含水汽量。天然气相对湿度是指在一定温度和压力下，天然气绝对湿度和饱和含水量之比。天然气水露点是指天然气在一定压力下析出第一滴水时的温度，即天然气饱和水汽量对应的温度。在GB50251-2003《输气管道工程设计规范》中作了明确规定：进入输气管道的气体水露点应比输送条件下最低环境温度低5℃第七页，共七十四页，编辑于2023年，星期三8天然气的物性5.天然气的热值天然气作为燃料使用，热值是一项重要的经济指标。天然气的热值是指单位数量的天然气完全燃烧所放出的热量。天然气主要组分烃类是由炭和氢构成，氢在燃烧时生成水并被汽化，由液态变为气态，于是一部分燃料热能消耗于水的汽化。消耗于水的汽化的热叫汽化热（或蒸汽潜热）。将汽化热计算在内的热值叫高热值（全热值），不计汽化的热值叫低热值（净热值）。由于天然气燃烧的汽化无法利用，工程上通常使用低热值即净热值。第八页，共七十四页，编辑于2023年，星期三9天然气的物性每立方米天然气热值在8000-10000大卡。每立方米煤气的热值3000-4000大卡。每公斤液化气燃烧热值为11000大卡。气态液化气的比重为2.5公斤/立方米。每立方液化气燃烧热值为25200大卡。每瓶液化气重14.5公斤,总计燃烧热值159500大卡,相当于20立方天然气的燃烧热值。第九页，共七十四页，编辑于2023年，星期三10天然气的物性6.天然气的可燃性限和爆炸极限可燃气体与空气混合（空气中的氧为助燃物质），遇到火源，可以发生燃烧或爆炸。可燃气体与空气的混合物，对于敞开系统，遇明火进行稳定燃烧。可燃气体与空气的混合物进行稳定燃烧时，其可燃气体在混合气体中的最低浓度称为可燃下限，最高浓度称为可燃上限，可燃上限与可燃下限之间的浓度范围，称之可燃性界限，即可燃性限。可燃气体与空气的混合物，在封闭系统中遇明火可以发生剧烈燃烧，即发生爆炸。可燃气体与空气的混合物，在封闭系统中遇明火发生爆炸时，其可燃气在混合气体中的最低浓度称为爆炸下限，最高浓度称为爆炸上限，爆炸下限与爆炸上限之间的可燃烧气体浓度范围，称之为爆炸限。第十页，共七十四页，编辑于2023年，星期三11天然气的物性有的可燃气体的可燃性限与爆炸限是一致的，有的可燃气体的爆炸限只是可燃性限内的更小浓度范围。一般情况下，可将爆炸限与可燃烧性限混用，即用可燃烧性限代替爆炸限，这对于实际工作是适宜的，有利于安全生产。压力对于可燃烧气体的爆炸限有很大影响，例如当压力低于6665帕时，天然气与空气的混合物，遇明火不会发生爆炸，而在常温常压下，天然气的爆炸限为5％～15％，随着压力的升高，爆炸限急剧上升，压力为1.5×107帕时,天然气的爆炸上限为58%。第十一页，共七十四页，编辑于2023年，星期三12天然气的物性7.天然气输送过程中的节流效应假如降低气体的压力而不释放气体的能量，而且气体是理想的，状态是绝热的，那么系统的总能量保持不变。也就是说，状态变化属于等焓变化，气体的温度也保持不变。然而假如上述变化的气体是真实气体，那么其容积变化将不同于理想气体的情况，其内能和温度将发生变化。气体在流道中经过突然缩小的断面（如管道上的针形阀、孔板等），产生强烈的涡流，使压力下降，这种现象称为节流。

第十二页，共七十四页，编辑于2023年，星期三13天然气的物性节流效应又称为焦耳-汤姆逊效应。温度下降的数值与压力下降数值的比值称为节流效应系数，又称焦耳-汤姆逊效应系数。节流效应系数的意义是：下降单位压力时的温度变化值。它随压力、温度而变。在气田上，压力较高，天然气的节流效应系数一般为3～4℃/MPa。干线输气管道上，压力较低，一般为2.5～3.0℃/MPa。第十三页，共七十四页，编辑于2023年，星期三14天然气的输送要求从地层中开采出来的天然气往往含有砂和混入的铁锈等固体杂质，以及水、水蒸气、硫化物和二氧化碳等有害物质。砂、铁等尘粒随气流运动，磨损压缩机、管道和仪表的部件，甚至造成破坏。有时还会积聚在某些部位，影响输气的正常进行。水积聚在管道低洼处，减少管道输气截面，增加输气阻力。水又能在管内壁上形成一层水膜，遇酸性气体（H2

S、CO2

）等形成酸性水溶液，对管内壁腐蚀极为严重，是造成输气管道破坏的重要原因之一。水在一定温度和压力条件下还能和天然气中的某些组分生成冰雪状水合物（如CH4

.6H2

O等），造成管路冰堵。第十四页，共七十四页，编辑于2023年，星期三15天然气的输送要求天然气中的硫化物分为无机的和有机的两种。无机的主要是硫化氢，有机的主要是二硫化碳（CS2

）、硫氧化碳(COS）等。硫化氢及其燃烧产物二氧化硫(SO2)都具有强烈的刺鼻气味，对眼粘膜和呼吸道有破坏作用。空气中硫化氢含量大于910mg/m3（约0.06％体积比）时人呼吸一小时就会严重中毒。当空气中含有0.05％（体积比）二氧化硫时，呼吸短时间就会有生命危险。硫化氢和二氧化碳还是一种腐蚀剂，尤其有水存在时更是如此。含有硫化物的天然气作为化工原料很容易使催化剂中毒，生产无法进行，生产的成品质量也不好。另一方面天然气中的硫化氢又是制造硫、硫酸、化肥的重要原料，不应让它混在天然气中白白浪费掉。因此，天然气进入输气干管之前必须净化。除去尘粒、凝析液、水及其它有害组分。第十五页，共七十四页，编辑于2023年，星期三16天然气的输送要求净化的指标和要求目前各国不同。北美地区输气管道网大致要求为：每标准立方米气体，含水量不超过95～125mg;硫化氢含量不超过2.3~5.8mg；有机硫含量不超过250mg；二氧化碳含量，视热值不同而要求，允许含量为2～5％。西欧地区，如西德和法国要求较严，硫化氢含量不得超过1.5～2mg/m3；含水量，西德要求低于80mg/m3，法国要求低于58mg/m3。我国要求有机硫总含量不超过200mg；硫化氢含量不得超过20mg/m3；二氧化碳含量不得超过3％；水露点在最高操作压力下应比最低输送环境温度低5℃。第十六页，共七十四页，编辑于2023年，星期三17天然气的输送要求上述要求都是对管道输气而言，从中可以看出：（1）对硫化氢的限制远比生活用气的卫生标准高得多，硫化氢含量大都在15～30mg/m3之间，我国生活用气卫生标准规定为20mg/m3以下。管道输气标准这样高，是为了保证管道、设备、和仪表不被腐蚀。（2）供长输的天然气，其脱水深度以确保在输送过程中水蒸气不致凝析和形成水合物为原则，所以天然气的露点应比管道输气的最低温度低5～10℃。第十七页，共七十四页，编辑于2023年，星期三18天然气输送简介

天然气从气井开采出来后，经过矿场集输管道集中到净化厂处理后，由长输管道输送至城市管网，供给工业或民用的用户。由气井至用户，天然气都在密闭状态下输送，形成一个输气系统。第十八页，共七十四页，编辑于2023年，星期三19天然气输送简介输气管道的类型矿场输气管道：输送距离短、管径小、压力变化、未净化气；干线输气管道：输送距离长、管径大、压力高、干气；城市输配气管道：输送距离短、管径小、压力低、干气。第十九页，共七十四页，编辑于2023年，星期三20天然气输送简介输气管道是由输气站场、干线线路工程及其附属设施组成。根据用户情况和管线距离条件，输气管道设有压气站、分输站、计量站及清管站，通过分输站或计量站将天然气调压后输往城镇配气管网或直接输往用户。第二十页，共七十四页，编辑于2023年，星期三21天然气输送简介首站是输气干线的起点，它接受气田处理厂来的天然气，经过升压、计量后输往下一站。在气田开发初期，地层压力较高而输气量较小，当地层压力足以输气至下一站时，首站可暂不设压缩机组。输气过程中沿程压力不断下降，一定距离后需设中间压气站增压。末站为终点配气站，将天然气计量、调压后供给城市配气管网及大工业用户。为满足沿线地区用气，常在中间压气站或分输站引出支线分气，也可能接受其他气田的进气支线。第二十一页，共七十四页，编辑于2023年，星期三22天然气输送简介由于天然气的消费量在一天、一个月或一年之内有很大的不均衡性，特别是城市居民用气量更是如此，而干线的输量却应维持在其设计输量范围附近才能安全、经济地运营。为了季节性调峰的需要，常在大城市附近设有储气库，夏季天然气供应过剩时，管道向储气库充气，冬季用气高峰时，再抽出补充供气。长距离输气干线连接由多个地下储气库及一系列输入、输出支线，形成统一的供气系统。第二十二页，共七十四页，编辑于2023年，星期三23天然气输送简介国外天然气管道有近120年的发展历史，二十世纪七、八十年代是全球输气管道建设高峰期，世界上几条最著名的输气管道几乎都是这一时期建成的。北美、俄罗斯、欧洲天然气管道已形成地区性、全国性乃至跨国性大型供气系统，全球输气管道总长度超过140万公里，其中直径1米以上的管道超过12万公里。第二十三页，共七十四页，编辑于2023年，星期三24天然气输送简介我国天然气管道基本现状1963年四川巴渝（重庆巴县石油气田巴9井重庆孙空湾）输气管道的建成，拉开了我国天然气管道工程发展的序幕。到20世纪80年代中期，我国输气管道主要分布在川渝地区。从上世纪末开始，我国输气管道建设进入快速发展阶段，近年已建成陕京输气管道（见图1-1.1）、涩北—西宁—兰州输气管道、西气东输输气管道、忠（县）—武（汉）输气管道、陕京二线输气管道等重要输气管道。同时我国先后在大庆油田和大港油田建成4座地下储气库，目前正在运行的有4座。其中，喇嘛甸北块地下储气库有效工作气量1.2×108m3，大港油田大张沱储气库和板876储气库的总有效工作气量为8.17×108m3，板中北高点储气库3.3×108m3。大港油田三座地下储气库是陕京管道的重要配套设施，为有效解决京津地区的冬季调峰创造了条件。第二十四页，共七十四页，编辑于2023年，星期三25陕京一线陕京一线起自陕西省靖边县长庆气田天然气净化厂首站，终于北京石景山区衙门口北京末站，途经陕西、山西、河北、北京3省一市22个县，全线穿越河流230处、铁路21处，大型公路131处，是国内第一条长距离、大口径和高度自动化的输气管道。陕京线各项工程采用了国际公认的先进标准。由管道设计院与国外公司合作设计。1996年3月开工，1997年9月10日建成，全长918.42km，管径660mm,设计压力6.4MPa，年输气能力不加压13.2×108m3。第二十五页，共七十四页，编辑于2023年，星期三26陕京一线投产后二期加压站（榆林压气站）于1999年11月10日建成，年输气能力达到22×108m3。三期加压(黄河西及应县压气站)于2000年11月15日建成，四期加压(灵丘压气站)于200３年11月２5日建成，年输气能力达到33×108m3。为了适应调峰需要，先后建成大港油田大张沱储气库和板876储气库（总有效工作气量为8.17×108m3），板中北高点储气库（3.3×108m3）。大港油田三座地下储气库是陕京管道的重要配套设施，为有效解决京津地区的冬季调峰创造了条件。第二十六页，共七十四页，编辑于2023年，星期三27靖边榆林压气站府谷压气站应县压气站灵丘压气站二站村阀室琉璃河石景山永清通州小卞庄大港储气库北京市天津沧化、沧淄线天津进气进气河北省燕山石化第二十七页，共七十四页，编辑于2023年，星期三28西气东输管道工程西气东输管道工程横贯我国东西，起点是新疆塔里木的轮南，终点是上海市西郊的白鹤镇。管道干线自西向东途经新疆、甘肃、宁夏、陕西、山西、河南、安徽、江苏和上海市等9个省、区、直辖市。干线管道全长约3900km，支线管道总长近2000km，向我国东部4省1市供气。西气东输管道的大型用户共有40家，涉及工业、民用和发电。第二十八页，共七十四页，编辑于2023年，星期三29西气东输管道工程干线管道的设计输量120×108m3/a，设计压力10MPa，管径1016mm，壁厚14.6～26.2mm，材质X70钢。干线管道穿跨越长江1次、黄河3次、淮河1次，其他大型河流8次，共需建设陆上隧道15条，修建伴行公路近1000km。管道干线共设工艺站场35座，线路截断阀室138座。工程于2002年7月4日开工，2003年底建成靖边到上海段，先期输送长庆气田天然气，2005年上半年全线贯通，输送新疆塔里木气田天然气。第二十九页，共七十四页，编辑于2023年，星期三30陕京二线陕京二线输气管道工程是我国继西气东输管道工程后又一项国家重点工程。它是满足北京对天然气需求的日益增长，实现还首都一片蓝天，迎2008绿色奥运任务的重要举措。同时也兼顾了沿途山西、河北对天然气的需要及考虑山东和津唐地区的市场发展。陕京二线输气管道工程于2002年10月开工，2005年７月建成投产。第三十页，共七十四页，编辑于2023年，星期三31陕京二线陕京二线输气管道西起陕西省靖边县西气东输靖边压气站，经内蒙鄂尔多斯市乌审旗境内至陕西省榆林市榆阳区榆林压气站。在榆林站接入长庆、长北气田及中石化来气，并与陕京一线连通，整合成为陕京一、二线的枢纽站。此后，陕京二线自西向东途径陕西、山西、河北三省，沿线依次设兴县清管站，岚县分输站，阳曲压气站，盂县、鹿泉、正定分输站，石家庄清管分输站，安平分输站，永清清管分输站，直至北京大兴县采育末站。陕京二线输气管道全长935.05km（其中靖边－榆林段112.95km），管径1016mm，设计压力10MPa，设计输量120×108m3/a。全线共设11座站场，43座线路阀室，其中预留分输的阀室有5座。第三十一页，共七十四页，编辑于2023年，星期三32南海崖港海底管线我国也已建成了第一条大口径、高压长、长距离的海上输气管线，这就是南海崖13-1气田至香港的输气管道线，这条管线由美国阿科公司负责设计和建造，设计压力8.0MPa，管径711.2，长度800多公里，年输时34×108m3。已于1996年初投产。

第三十二页，共七十四页，编辑于2023年，星期三33液化天然气(LNG)运输在常压下，当温度降至-163℃时，天然气由气体转化为液体，即所谓LNG。LNG是一种无毒、无色、无气味、无口感的液体，其在-163℃下的密度约为425Kg/m3。LNG的最主要优点是其体积缩小到标准状态下气态体积的1/600左右，所以在某些特定条件下，以LNG形式进行天然气远距离储运可能比气态天然气管道输送更经济。

第三十三页，共七十四页，编辑于2023年，星期三34液化天然气(LNG)运输

LNG供应链包括天然气液化、LNG储存、LNG运输和装卸、LNG再气化等。

图1-1.2LNG供应链示意图第三十四页，共七十四页，编辑于2023年，星期三35液化天然气(LNG)运输天然气液化厂包括两种类型：基本负荷型及调峰型。基本负荷型目的是将天然气以液态形式运输到消费地，突出特点是全年连续运行且产量较均衡。调峰型的目的是为天然气供气系统提供一种储气调峰方式。

LNG采用低温、常压储存方式，储存温度在-161℃以下，压力一般不超过0.03MPa。LNG储罐包括地上金属储罐、地上金属/混凝土储罐、地下储罐三类，大型LNG储罐的日蒸发率一般在0.04%～0.1%之间。

第三十五页，共七十四页，编辑于2023年，星期三36液化天然气(LNG)运输

LNG运输方式包括海运、陆上运输。当海底管道和陆上管道运距分别超过1400Km和3800Km时，其输送天然气的成本将高于采用LNG船运方式的综合运输成本（包括天然气液化、储存、装卸及再气化的费用）。目前，LNG海运已经在国际天然气贸易中占有重要地位，而且运距超过7000Km的天然气运输几乎都采用这种方式。2002年全球LNG贸易总量约为10180万吨，约占天然气总贸易量的26%。海运是LNG供应链中的重要环节，据统计，海运费用约占LNG供应链总费用的20%～55%。LNG接收站主要承担LNG接收、储存和再气化。某些接收站还具有LNG转运功能，即通过专用小型船舶或槽车将LNG转运到LNG卫星站。目前LNG接收站最小经济规模300万吨LNG/年。

第三十六页，共七十四页，编辑于2023年，星期三37液化天然气(LNG)运输

LNG内陆运输包括槽车运输和内河航运，主要承担由LNG接收站向LNG卫星站（包括加气站）转运的任务。河南绿能高科有限责任公司根据我国国情实施了一种新的LNG供气方式。该公司在中原油田建设了一个日液化能力为15×104Nm3天然气的小型基本负荷型液化厂，其生产的LNG通过专用汽车槽车运输到全国各地的多个LNG卫星站。新疆广汇实业股份有限公司于2002年开始建设一个日液化能力为150×104Nm3的基本负荷型天然气液化厂，于2003年底已经投产运行。该公司采用专用集装箱装运LNG，其运输工具也可以是汽车或火车。

第三十七页，共七十四页，编辑于2023年，星期三38液化天然气(LNG)运输从目前情况看，LNG内陆运输在我国有较大的市场空间，它可以对长距离输气管道起到拾遗补缺的作用。随着几个进口LNG接收站、国内新的基本负荷型液化厂建成投产以及市场范围的扩大，预计我国的LNG内陆运输将会获得较快的发展，而且可能从目前单一的汽车运输发展到汽车、火车、内河航运并举的局面。

LNG再气化就是将液化天然气重新转化为气态以便向用户供气。再气化过程是在专用蒸发器中进行的，它分为开式管架蒸发器（ORV）、淹没燃烧式蒸发器（SCV）和空温式蒸发器。再气化后的气态天然气向用户提供，若距离较长，同样需要修建输气管道。其输气工艺和所用的设备与常规天然气输气管道雷同。

第三十八页，共七十四页，编辑于2023年，星期三39输气管道基本参数对流量的影响输气管道的基本参数D、L、T、PQ

和PZ

对流量的影响是不相同的。下面讨论中以如下公式为基础。该式为

Q=C0

[(PQ

2−PZ

2)D5/Z∆*TL]0.5

PQ

2=PZ

2+ClQ2

C=λZ∆*

T/C0

2

D

5

第三十九页，共七十四页，编辑于2023年，星期三40输气管道基本参数对流量的影响1.直径对流量的影响当输气管道的其它条件相同，

Q1/Q2=(D1/D2)2.5上式说明输气管道的通过能力与管径的2.5次方成正比。若直径增大一倍D2=2D1，则

Q2=22.5Q1

=5.66Q1流量是原来的5.66倍。由此可见，加大直径是增加输气管流量的好办法。也是输气管向大口径发展的主要原因。第四十页，共七十四页，编辑于2023年，星期三41输气管道基本参数对流量的影响2.长度对流量的影响当其它条件相同时

Q1/Q2=(L2/L1)0.5即输气量与长度的0.5次方成反比。若站间距缩小一半，例如在两个压气站之间增设一个压气站,L2=1/2L1,则流量Q2=20.5

Q1 =1.41Q1即倍增压气站，输气量只能增加41％。第四十一页，共七十四页，编辑于2023年，星期三42输气管道基本参数对流量的影响3.输气温度对流量的影响Q1/Q2=(T2/T1)0.5流量与输气的绝对温度的0.5次方成反比。输气温度越低，输气能力越大。目前，国外已提出在-70℃左右输气的设想，认为在解决低温管材的基础上，经济上是可行的。温度从50℃降低至-70℃，流量增加59％。

第四十二页，共七十四页，编辑于2023年，星期三43输气管道基本参数对流量的影响4.起、终点压力对流量的影响输气量与起、始压力的平方差的0.5次方成正比,改变起、终点压力都能影响流量，但提高起点压力对流量增大的影响大于降低终点压力的影响。提高起点压力比降低终点有利。

如果压力差∆P不变，同时提高起、终压力，也能增大输气量，更进一步说明高压输气比低压输气有利。因为高压下，气体的密度大，流速低，摩阻损失就小。第四十三页，共七十四页，编辑于2023年，星期三44输气管道基本参数对流量的影响５．管壁粗糙度对输量的影响输气管加上了内壁涂层后，不但减少了内腐蚀，更主要的是使粗糙度下降了很多，在同样的条件下使输气管输气量增加5～8％，有的甚至达10％。内壁涂层的费用一般只占钢管费用的2～3％，只要输气量能提高1％，就能很快地收回其投资。第四十四页，共七十四页，编辑于2023年，星期三45输气管道的压力分布沿线压力分布设输气管道AB，长为L，起、终点压力为PQ

和PZ

，其上一点M,压力为Px

,AM段长为x,则

Px=［PQ２

－（PQ２－

PZ２）x／L］0.5上二式说明输气管道的压力平方p2和x的关系为一直线，压力P与x的关系为抛物线。第四十五页，共七十四页，编辑于2023年，星期三46输气管道压力分布输气管道压降曲线第四十六页，共七十四页，编辑于2023年，星期三47输气管道的压力分布由图看出，靠近起点压力降落比较慢，距起点越远，压力降落越快，坡度越陡。在前3/4的管段上，压力损失约占一半，另一半消耗在后面的1/4管段上，因为随着压力下降，流速增大，单位长度的摩阻损失也增加。这也说明高压输气节省能量，经济性好。第四十七页，共七十四页，编辑于2023年，星期三48输气管道的压力分布平均压力输气管道停止输气时，管内压力并不象输油管那样立刻消失。而是高压段的气体逐渐流向低压端，起点压力PQ逐渐下降，终点压力PZ逐渐上升，最后全线达到某一压力值，即平均压力。这就是输气管道的压力平衡现象。Ppj=2/3[PQ+PZ2/(PQ+PZ)]第四十八页，共七十四页，编辑于2023年，星期三49输气管道的温度分布第四十九页，共七十四页，编辑于2023年，星期三50输气管道的温度分布输气管道的温降曲线如上图所示（1-输油管道；2-输气管道），由于气体的密度远小于油品的密度，与同样直径的输油管相比，质量流量只有油管的1/3-1/4，而定压比热相差不大，在同样K,T0,D,L条件下，输油管的α

值大很多，温降比输油管快得多，温降曲线较陡。第五十页，共七十四页，编辑于2023年，星期三51水合物水合物及其形成条件水合物又称水化物，是天然气中某些组分与水分在一定温度、压力条件下形成的白色晶体，外观类似密致的冰雪，密度为0.88～0.90g／cm3。形成水合物的条件：必要条件：气体处于水汽的饱和或过饱和状态并存在游离水；有足够高的压力和足够低的温度。辅助条件如压力的脉动，气体的高速流动，流向突变产生的搅动、弯头、孔板、阀门、粗糙的管壁等。第五十一页，共七十四页，编辑于2023年，星期三52水合物由于水合物是一晶状固体物质，天然气中一旦形成水合物，极易在阀门、分离器入口、管线弯头及三通等处形成堵塞，严重时影响天然气的收集和输送，因此必须采取措施防止水合生成。第五十二页，共七十四页，编辑于2023年，星期三53水合物防止水合物形成的方法防止水合物的形成不外乎破坏水合物形成的温度、压力、和水分条件，使水合物失去存在的可能。这类方法很多，主要有：（1）加热

给气体或输气管道上可能形成水合物的地段加热，使气体温度高于水合物形成的温度。该法在干线输气管道上是不宜采用的，因为它会降低管道的输气能力。在矿场集气站或城市配气站中，压降主要消耗在节流上，节流前后，温度下降很多，加热就成了这些地方防止水合物形成的主要方法。第五十三页，共七十四页，编辑于2023年，星期三54水合物（2）降压压力降低而温度不降，也可使水合物不致形成。很明显，这个方法主要用于暂时解除某些管线上形成的冰堵。此时，将气体放空，压力急剧下降，已形成的水合物将会分解。干线输气管道的最低温度可能接近0℃，而相应的水合物形成压力范围在1.0～1.5MPA，但输气管道上最优输送压力在5.0～7.0MPA，使用降压的方法是无效的。（3）添加抑制剂在被水饱和的天然气中加入抑制剂，吸收部分水蒸气，并将其转移至抑制剂的水溶液中。天然气中水蒸气分压低于水合物的蒸气压后，就不会形成水合物。经常采用的水合物抑制剂（又称防冻剂）有甲醇、乙二醇、二甘醇、和三甘醇等，也有用氯化钙的。第五十四页，共七十四页，编辑于2023年，星期三55水合物（4）干燥脱水气体在长距离输送前脱水是防止水合物形成最彻底、最有效的方法，应用也最多。脱水后气体的露点应低于输气温度5～10℃，使气体在输送的压力、温度条件下，相对湿度保持在60～70％即可。第五十五页，共七十四页，编辑于2023年，星期三56清管工艺

输气管道的输送效率和使用寿命很大程度上取决于管道内壁和内部的清洁状况。对气质和管道有害的物质：如凝析油、水、硫分、机械杂质等，进入输气管道后引起管道内壁腐蚀，增大管壁粗糙度，大量水和腐蚀产物的聚积还会局部堵塞和缩小管道的流通截面。在施工过程中大气环境也会使无涂层的管道生锈，并难免有一些焊渣、泥土、石块等有害物品遗落在管道内。管线水试压后，单纯利用管线高差开口排水很难排尽。第五十六页，共七十四页，编辑于2023年，星期三57清管工艺为解决以上问题，进行管道内部和内壁的清扫是十分必要的，因此清管工艺一直是管道施工和生产管理的重要工艺措施。清管的目的概括起来有以下四方面：（1）清除管内积液和杂物（粉尘），减少摩阻损失，提高管道的输送效率；（2）避免低洼处积水（因水的来回波动不仅因存在电解液加快电化学腐蚀，而且产生机械冲刷，使管壁减薄，造成腐蚀破裂）；（3）扫除管壁的沉积物、腐蚀产物，使其不存在附加的腐蚀电极，减少垢下腐蚀；第五十七页，共七十四页，编辑于2023年，星期三58清管工艺（4）进行管道内检测等许多新的用途。①定径：与清管器探测定位仪器配合，查出大于设计、施工或生产规定的管径偏差；②测径、测厚和检漏：与测量仪器构成一体或作为这些仪器的牵引工具，通过管道内部，检测和记录管道的情况；③灌注和输送试压水：往管道灌注试压水时，为避免在管道高点留下气泡，影响试验压力的稳定，在水柱前面发送一个清管器就可以把管内空气排除干净；第五十八页，共七十四页，编辑于2023年，星期三59清管工艺④分隔管内介质：用天然气置换管内空气、试压水或用空气置换管内天然气时，用清管器分隔两种介质，可防止形成爆炸性混合物，减少可燃气体的排放损失，提高工作效率；⑤涂敷管道内壁缓蚀剂和环氧树脂涂层：液体缓蚀剂可用一个清管器推顶或用两个清管器夹带，在沿线运行过程中涂上管道内壁。环氧树脂的内涂施工比较复杂，其中包括：管道内壁的清洗、化学处理、环氧树脂涂敷和涂敷质量的控制和检查等内容，这些工序都是利用专门的清管器实现的。第五十九页，共七十四页，编辑于2023年，星期三60清管器的分类与特性

任何清管器都要求具有可靠的通过性能（通过弯头、三通和管道变形的能力），足够的机械强度和良好的清管效果。清管球皮碗清管器泡沫塑料清管器智能清管器第六十页，共七十四页，编辑于2023年，星期三61清管球1.概述清管球是用耐磨的橡胶制成的圆球，中空（DN>100mm），壁厚为30～50mm，球上有1个可以密封的注水排气孔。注水孔有加压用的单向阀，用以控制打入球内的水量，调节清管球直径对管道内径的过盈量。第六十一页，共七十四页，编辑于2023年，星期三62清管球2.工作原理清管球的制造过盈量为2％～5％，其工作原理是利用气体压力将清管球从被清扫管道的始端推向末端。由于清管球比管内径大4％～5％，在管内处于卡紧密封状态，当压缩空气推动清管球在管道中前进时，便将管道内的各种杂物清扫出来。清管球不能定向携带检测仪器，也不能作为