沁南煤层气集输管道固体颗粒粒径分布及沉积规律研究

发布时间：2020-04-29 11:16

【摘要】：受储层地质构造和开采工程的影响,开采出的煤层气会携带大量固体颗粒,这些颗粒一旦在集输系统内沉积,会对集输管道和设备造成堵塞甚至损毁,影响煤层气集输管道的效率和安全。因此,为控制煤层气集输管道中的颗粒沉积,调整沁南煤层气集输管道运行参数、优化过滤设备参数,有必要对沁南煤层气集输管道的颗粒沉积规律和颗粒沉积预测进行研究。本文完成的主要工作如下:(1)沁南煤层气及固体颗粒物性研究。通过文献调研和现场数据,确定了沁南煤层气集输管道的结构参数和运行参数、沁南煤层气气质条件和固体颗粒物理性质,为数值模型的选择和边界条件的设定提供了依据。对于煤层气体,对不同的煤层气物性参数计算方法进行了比选,确定了适宜煤层气的压缩因子和粘度计算方法SRK和Dempsey;对于固体颗粒,明确其主要来源为地层的煤粉和无机矿物,确定其密度范围为2600～2800kg/m3。(2)沁南煤层气集输管道颗粒粒径分布研究。分析了现有天然气管道颗粒粒径分布获取方法的适用性和局限性,参考其它气固两相流的粒径分布模型,根据古典法和贝叶斯法确定了颗粒粒径分布模型参数;通过对两组煤层气管道颗粒样本数据的计算,发现贝叶斯法在样本容量小于75%时拟合优度更高;根据沁南煤层气集输管道的颗粒样本数据,计算得到沁南煤层气集输管道颗粒粒径分布函数,为颗粒运动模拟提供了基础。(3)沁南煤层气集输管道气体—颗粒两相流动数值模拟研究。基于沁南煤层气集输管道连续相和离散相的特征,选用了标准k-ε湍流模型和DPM模型作为数值模拟模型;根据沁南煤层气集输管道相关物性参数和颗粒粒径分布函数,确定了气相和颗粒相边界条件;利用Fluent软件,针对沁南煤层气集输管道中的直管、弯管和T型三通三种管段,模拟了不同密度和尺寸的颗粒在不同气流速度、管径条件下的沉积情况,得出颗粒粒径和气流速度是影响颗粒沉积的最主要原因,(4)沁南煤层气集输管道颗粒沉积预测。根据数值模拟结果得到沁南煤层气集输管道颗粒临界悬浮速度与颗粒粒径的关系式,并使用威克斯沉积模型对该模型验证了其准确性。在此基础上,结合颗粒粒径分布函数,针对直管、弯管和T型三通三种管段,分别求得管段内气流速度与颗粒沉积量的数量关系。最后结合一实际煤层气集输管道进行了颗粒沉积预测,以气流速度4.5m/s为例:在该气流速度下,管道整体颗粒沉积率为0.0526,沉积量19.93mg/m3,沉积颗粒粒径为40μm及以上;为控制管道内的颗粒沉积,在该气流速度下,建议在管道入口设置重力分离器,推荐分离元件精度为40μm。
【图文】：

全球煤层气资源量统计

图１－２煤层气集输系统内的部分固体颗粒杂质逡逑当这些颗粒杂质进入煤层气地面集输管道，，直径较小（１００微米及以下）的颗粒会逡逑悬浮在气流中，形成气溶胶，而直径较火的颗粒则在重力的影响下沉降分离
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE863

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 姚征;曹代勇;魏迎春;张晓玉;张傲翔;李翔;;煤层气开发中煤粉防治措施综合分析研究[J];煤炭科学技术;2015年08期

2 刘佳;;我国煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用现状与对策分析[J];中国煤层气;2015年04期

3 ;国家能源局:煤层气勘探开发行动计划发布[J];中国矿业;2015年03期

4 孙红明;傅雪海;丁永明;梁跃林;;煤层气压缩因子解析计算模型的建立[J];新疆石油地质;2014年02期

5 魏迎春;曹代勇;袁远;朱学申;姚征;周济;;韩城区块煤层气井产出煤粉特征及主控因素[J];煤炭学报;2013年08期

6 韩国庆;高飞;竺彪;郭宏峰;;煤层气井煤粉颗粒表观机械运移规律[J];煤炭学报;2013年S2期

7 廖永远;罗东坤;李婉棣;;中国煤层气开发战略[J];石油学报;2012年06期

8 许乔奇;姬忠礼;刘刚;陈鸿海;熊至宜;;高压天然气管道内颗粒物在线检测结果校正方法[J];过程工程学报;2012年05期

9 郭永华;刘震;王玉凤;周琼;姬忠礼;;天然气管道内粉尘物性分析方法探究[J];石油机械;2012年06期

10 邓启红;黄柏良;唐猛;周松梅;刘蔚巍;;长沙市大气颗粒物PM_(10)质量浓度的统计分布特性[J];中南大学学报(自然科学版);2012年04期

相关博士学位论文 前4条

1 张政;沁水盆地南部太原组含煤层气系统及其排采优化[D];中国矿业大学;2016年

2 杜强;川西北气矿天然气集输管道结垢机理与防垢技术对策研究[D];西南石油大学;2016年

3 徐爱祥;冰晶动力学行为与粒径分布演化规律研究[D];中南大学;2014年

4 刘洪涛;气固两相流中微细颗粒沉积与扩散特性的数值研究[D];重庆大学;2010年

相关硕士学位论文 前6条

1 杨刚;煤层气井集输系统新型清洁防垢剂的研制与应用[D];西南石油大学;2017年

2 黄诗嵬;天然气集输管道弯头冲蚀磨损研究[D];西南石油大学;2016年

3 陈磊;高含硫天然气集输管道硫沉积预测方法研究[D];西南石油大学;2015年

4 李研;煤层气田地面集输工艺技术[D];东北石油大学;2015年

5 胡国华;天然气集输系统固体颗粒运动轨迹和沉积的研究[D];中国石油大学(华东);2014年

6 王勇;天然气集输系统硫沉积研究[D];中国石油大学（华东）;2013年

本文编号：2644515