土库曼斯坦某气田共有A、B、C、D 4个区块，设4个集气站，气田地面工程建设规模约60×108 m3/a。气田采用放射状敷设和多井集气、气液混输工艺，A、B、C、D气区各建一条集气干线去天然气处理厂，气田集气管网布置见图 1。原料气从单井采出，在井口节流降压后，气液混输至各气田集气站，在集气站进行气液分离、计量后进入集气管道气液混输至天然气处理厂进行脱硫、脱烃、脱水处理。为满足气液混输清管工况要求，在处理厂集气装置设置2套段塞流捕集器(单台容积150 m3)和2台缓冲沉降罐(单台容积100 m3)，因此集气装置正常工况下能接收存储上游集气干线来液300 m3，极端工况下能接收500 m3。为确保清管工况的平稳安全和复核段塞流捕集器、缓冲沉降罐容积设计的有效性，有必要应用多相流动态模拟软件OLGA对清管工况进行动态模拟，以指导气田后期运行[1-6]。
A、B、C、D各集气干线高程差不大，起伏变化不大，对气液混输较为有利。干线采用碳钢管，埋深约为0.8~1.2 m，全线采用3层PE防腐，不保温。管线规格及特性见表 1、表 2。
考虑管线的设计输量以及在开发初期、中后期可能出现的小流量工况，各种工况流量参数见表 3。
管输流体为油气水三相混合物，混合组分见表 4，气水比为0.073 m3/104m3，气油比：A、B气区45 g/m3，C气区31 g/m3，D气区50 g/m3。
采用OLGA软件模拟各种输量工况下的清管液量、清管速度、排液时间等参数，从而核算下游段塞流捕集器和缓冲沉降罐的设置，保证其具有较好的适应性，同时对极端特殊工况提出相关应对措施和建议。本文的清管工况动态模拟，均是在对应输量下正常运行720 h(1个月)后进行的。
混输管线清管液量主要由管内气体流速决定，管内流速越大，清管液量越小；管内流速越小，清管液量越大，因此分别模拟25%、50%、75%和100%对应输量下的清管工况，A、B、C、D各气区集气干线各种工况清管动态模拟结果见表 5。
从表 5可看出，100%设计工况输量下，清管液量较小，最大的为87 m3。随着输量的降低，清管液量越来越大，特别是25%工况，清管液量显著增大，其中A气区集气干线清管液量高达1 287 m3。若段塞流捕集器和缓冲沉降罐考虑适应全部清管工况，则其容积至少要达到1 609 m3(容积利用率按80%考虑)，但在大部分正常工况下，清管液量远未达到1 287 m3，即段塞流捕集器和缓冲沉降罐在大部分时间均未满负荷运行，导致设计既不合理，又不经济，且运输极不方便。因此，综合考虑按满足绝对部分工况(50%以上输量)来设置，即设置两台150 m3的段塞流捕集气和两台100 m3缓冲沉降罐是合理且可行的。
从上述模拟结果可以看出，只有A气区和D气区集气干线在输量25%的极端工况下清管时，清管液量会超过下游容器的存储容积，针对上述极端工况，可采取如下优化方案。
对于有计划的清管作业，建议在清管作业前适当增加相应气区的产量，加大清管作业前气体携液量，以减少清管作业时集中进入处理厂的液量。处理厂段塞流捕集器和缓冲沉降罐的总容积共500 m3，考虑最低及最高液位等情况，以清管进液量不大于300 m3来核算清管作业前需要的最小输送量，模拟结果见表 6。
从表 6可以看出，当A和D气区在25%设计输量下清管前，建议临时将管输量分别提高到870×104 m3/d和430×104 m3/d，以保证下游段塞流捕集器和缓冲沉降罐的适应性和有效性。
在清管过程中，应降低气田产气量，通过降低管内流速，增加清管液塞进入段塞流捕集器的时间，充分利用下游排液管道的排液能力，减小液体在段塞流捕集器和缓冲沉降罐中的聚集量，该动态模拟结果见表 7。
从表 7可以看出，在小流量工况时，清管作业过程中临时减少产量，适当降低流速，控制清管流速0.30 m/s，充分利用下游排液管道的排液能力，下游段塞流捕集器也可以满足液体聚集的需要。
通过应用OLGA软件对某气田集气干线清管工况的动态模拟，对下游段塞流捕集器、缓冲沉降罐的设置进行了验证，模拟结果表明:
(1) 在对气田下游段塞流捕集器等储液容器的设计中应综合考虑各种输量对应工况下清管液量的影响。
(2) 极端工况下清管液量的收集不应全由下游储液容器接收，应对该输量下的清管工艺进行优化，如在清管前增大输量或清管过程中减少输量等方法，减少管道持液量和延长清管时间，充分利用储液容器下游排液管道排液能力，从而有效减小储液容器容积，减小占地，提高容器利用率，节省投资。
2013, Vol. 42 Issue (4): 421-423, 434
2013, Vol. 42 Issue (4): 421-423, 434