【摘要】：受儲(chǔ)層地質(zhì)構(gòu)造和開(kāi)采工程的影響,開(kāi)采出的煤層氣會(huì)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(huì)對(duì)集輸管道和設(shè)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(yùn)行參數(shù)、優(yōu)化過(guò)濾設(shè)備參數(shù),有必要對(duì)沁南煤層氣集輸管道的顆粒沉積規(guī)律和顆粒沉積預(yù)測(cè)進(jìn)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(guò)文獻(xiàn)調(diào)研和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù),確定了沁南煤層氣集輸管道的結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)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(shè)定提供了依據(jù)。對(duì)于煤層氣體,對(duì)不同的煤層氣物性參數(shù)計(jì)算方法進(jìn)行了比選,確定了適宜煤層氣的壓縮因子和粘度計(jì)算方法SRK和Dempsey;對(duì)于固體顆粒,明確其主要來(lái)源為地層的煤粉和無(wú)機(jī)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(guò)對(duì)兩組煤層氣管道顆粒樣本數(shù)據(jù)的計(jì)算,發(fā)現(xiàn)貝葉斯法在樣本容量小于75%時(shí)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(jì)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(yùn)動(dòng)模擬提供了基礎(chǔ)。(3)沁南煤層氣集輸管道氣體—顆粒兩相流動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)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(guān)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(duì)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(yù)測(cè)。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(guān)系式,并使用威克斯沉積模型對(duì)該模型驗(yàn)證了其準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合顆粒粒徑分布函數(shù),針對(duì)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(guān)系。最后結(jié)合一實(shí)際煤層氣集輸管道進(jìn)行了顆粒沉積預(yù)測(cè),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(shè)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(jì)

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(dāng)這些顆粒雜質(zhì)進(jìn)入煤層氣地面集輸管道，，直徑較小（１００微米及以下）的顆粒會(huì)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(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TE863

【參考文獻(xiàn)】

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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(kāi)發(fā)中煤粉防治措施綜合分析研究[J];煤炭科學(xué)技術(shù);2015年08期

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

3 ;國(guó)家能源局:煤層氣勘探開(kāi)發(fā)行動(dòng)計(jì)劃發(fā)布[J];中國(guó)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(jì)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(yuǎn);朱學(xué)申;姚征;周濟(jì);;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(xué)報(bào);2013年08期

6 韓國(guó)慶;高飛;竺彪;郭宏峰;;煤層氣井煤粉顆粒表觀機(jī)械運(yùn)移規(guī)律[J];煤炭學(xué)報(bào);2013年S2期

7 廖永遠(yuǎn);羅東坤;李婉棣;;中國(guó)煤層氣開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略[J];石油學(xué)報(bào);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(cè)結(jié)果校正方法[J];過(guò)程工程學(xué)報(bào);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(jī)械;2012年06期

10 鄧啟紅;黃柏良;唐猛;周松梅;劉蔚巍;;長(zhǎng)沙市大氣顆粒物PM_(10)質(zhì)量濃度的統(tǒng)計(jì)分布特性[J];中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年04期

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2 杜強(qiáng);川西北氣礦天然氣集輸管道結(jié)垢機(jī)理與防垢技術(shù)對(duì)策研究[D];西南石油大學(xué);2016年

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

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

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2 黃詩(shī)嵬;天然氣集輸管道彎頭沖蝕磨損研究[D];西南石油大學(xué);2016年

3 陳磊;高含硫天然氣集輸管道硫沉積預(yù)測(cè)方法研究[D];西南石油大學(xué);2015年

4 李研;煤層氣田地面集輸工藝技術(shù)[D];東北石油大學(xué);2015年

5 胡國(guó)華;天然氣集輸系統(tǒng)固體顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡和沉積的研究[D];中國(guó)石油大學(xué)(華東);2014年

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

本文編號(hào)：2644515