【摘要】：受儲層地質(zhì)構造和開采工程的影響,開采出的煤層氣會攜帶大量固體顆粒,這些顆粒一旦在集輸系統(tǒng)內(nèi)沉積,會對集輸管道和設備造成堵塞甚至損毀,影響煤層氣集輸管道的效率和安全。因此,為控制煤層氣集輸管道中的顆粒沉積,調(diào)整沁南煤層氣集輸管道運行參數(shù)、優(yōu)化過濾設備參數(shù),有必要對沁南煤層氣集輸管道的顆粒沉積規(guī)律和顆粒沉積預測進行研究。本文完成的主要工作如下:(1)沁南煤層氣及固體顆粒物性研究。通過文獻調(diào)研和現(xiàn)場數(shù)據(jù),確定了沁南煤層氣集輸管道的結(jié)構參數(shù)和運行參數(shù)、沁南煤層氣氣質(zhì)條件和固體顆粒物理性質(zhì),為數(shù)值模型的選擇和邊界條件的設定提供了依據(jù)。對于煤層氣體,對不同的煤層氣物性參數(shù)計算方法進行了比選,確定了適宜煤層氣的壓縮因子和粘度計算方法SRK和Dempsey;對于固體顆粒,明確其主要來源為地層的煤粉和無機礦物,確定其密度范圍為2600～2800kg/m3。(2)沁南煤層氣集輸管道顆粒粒徑分布研究。分析了現(xiàn)有天然氣管道顆粒粒徑分布獲取方法的適用性和局限性,參考其它氣固兩相流的粒徑分布模型,根據(jù)古典法和貝葉斯法確定了顆粒粒徑分布模型參數(shù);通過對兩組煤層氣管道顆粒樣本數(shù)據(jù)的計算,發(fā)現(xiàn)貝葉斯法在樣本容量小于75%時擬合優(yōu)度更高;根據(jù)沁南煤層氣集輸管道的顆粒樣本數(shù)據(jù),計算得到沁南煤層氣集輸管道顆粒粒徑分布函數(shù),為顆粒運動模擬提供了基礎。(3)沁南煤層氣集輸管道氣體—顆粒兩相流動數(shù)值模擬研究�；谇吣厦簩託饧敼艿肋B續(xù)相和離散相的特征,選用了標準k-ε湍流模型和DPM模型作為數(shù)值模擬模型;根據(jù)沁南煤層氣集輸管道相關物性參數(shù)和顆粒粒徑分布函數(shù),確定了氣相和顆粒相邊界條件;利用Fluent軟件,針對沁南煤層氣集輸管道中的直管、彎管和T型三通三種管段,模擬了不同密度和尺寸的顆粒在不同氣流速度、管徑條件下的沉積情況,得出顆粒粒徑和氣流速度是影響顆粒沉積的最主要原因,(4)沁南煤層氣集輸管道顆粒沉積預測。根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果得到沁南煤層氣集輸管道顆粒臨界懸浮速度與顆粒粒徑的關系式,并使用威克斯沉積模型對該模型驗證了其準確性。在此基礎上,結(jié)合顆粒粒徑分布函數(shù),針對直管、彎管和T型三通三種管段,分別求得管段內(nèi)氣流速度與顆粒沉積量的數(shù)量關系。最后結(jié)合一實際煤層氣集輸管道進行了顆粒沉積預測,以氣流速度4.5m/s為例:在該氣流速度下,管道整體顆粒沉積率為0.0526,沉積量19.93mg/m3,沉積顆粒粒徑為40μm及以上;為控制管道內(nèi)的顆粒沉積,在該氣流速度下,建議在管道入口設置重力分離器,推薦分離元件精度為40μm。
【圖文】：

全球煤層氣資源量統(tǒng)計

圖１－２煤層氣集輸系統(tǒng)內(nèi)的部分固體顆粒雜質(zhì)逡逑當這些顆粒雜質(zhì)進入煤層氣地面集輸管道，，直徑較�。ǎ保埃拔⒚准耙韵拢┑念w粒會逡逑懸浮在氣流中，形成氣溶膠，而直徑較火的顆粒則在重力的影響下沉降分離
【學位授予單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TE863

【參考文獻】

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1 姚征;曹代勇;魏迎春;張曉玉;張傲翔;李翔;;煤層氣開發(fā)中煤粉防治措施綜合分析研究[J];煤炭科學技術;2015年08期

2 劉佳;;我國煤層氣(煤礦瓦斯)抽采利用現(xiàn)狀與對策分析[J];中國煤層氣;2015年04期

3 ;國家能源局:煤層氣勘探開發(fā)行動計劃發(fā)布[J];中國礦業(yè);2015年03期

4 孫紅明;傅雪海;丁永明;梁躍林;;煤層氣壓縮因子解析計算模型的建立[J];新疆石油地質(zhì);2014年02期

5 魏迎春;曹代勇;袁遠;朱學申;姚征;周濟;;韓城區(qū)塊煤層氣井產(chǎn)出煤粉特征及主控因素[J];煤炭學報;2013年08期

6 韓國慶;高飛;竺彪;郭宏峰;;煤層氣井煤粉顆粒表觀機械運移規(guī)律[J];煤炭學報;2013年S2期

7 廖永遠;羅東坤;李婉棣;;中國煤層氣開發(fā)戰(zhàn)略[J];石油學報;2012年06期

8 許喬奇;姬忠禮;劉剛;陳鴻海;熊至宜;;高壓天然氣管道內(nèi)顆粒物在線檢測結(jié)果校正方法[J];過程工程學報;2012年05期

9 郭永華;劉震;王玉鳳;周瓊;姬忠禮;;天然氣管道內(nèi)粉塵物性分析方法探究[J];石油機械;2012年06期

10 鄧啟紅;黃柏良;唐猛;周松梅;劉蔚巍;;長沙市大氣顆粒物PM_(10)質(zhì)量濃度的統(tǒng)計分布特性[J];中南大學學報(自然科學版);2012年04期

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3 徐愛祥;冰晶動力學行為與粒徑分布演化規(guī)律研究[D];中南大學;2014年

4 劉洪濤;氣固兩相流中微細顆粒沉積與擴散特性的數(shù)值研究[D];重慶大學;2010年

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2 黃詩嵬;天然氣集輸管道彎頭沖蝕磨損研究[D];西南石油大學;2016年

3 陳磊;高含硫天然氣集輸管道硫沉積預測方法研究[D];西南石油大學;2015年

4 李研;煤層氣田地面集輸工藝技術[D];東北石油大學;2015年

5 胡國華;天然氣集輸系統(tǒng)固體顆粒運動軌跡和沉積的研究[D];中國石油大學(華東);2014年

6 王勇;天然氣集輸系統(tǒng)硫沉積研究[D];中國石油大學（華東）;2013年

本文編號：2644515