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超临界CO2管输工艺适应性评价

超临界CO2管输工艺适应性评价

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作者：刘鹏鹏重庆科技学院

学位级别：硕士

CO运输是CCUS技术系统的关键环节之一,超临界态CO管道输送是目前经济效益最高的输送方式,且CO以超临界态注入储层提高原油采收率的效果最明显。因此本文在国内某作业区已建CO密相管道输送的基础上,对超临界相CO管道输送的适应性进行研究... 详细信息

CO运输是CCUS技术系统的关键环节之一,超临界态CO管道输送是目前经济效益最高的输送方式,且CO以超临界态注入储层提高原油采收率的效果最明显。因此本文在国内某作业区已建CO密相管道输送的基础上,对超临界相CO管道输送的适应性进行研究,以提高CO管输的安全性、稳定性和经济性。参考国内外CO管道输送工程设计标准并调研了大量文献,选择P—R状态方程和PVTSIM软件对CO流体的相态和物性进行分析。从分析纯CO相态和物性入手,紧接着分析不同杂质混入对CO流体相态和物性变化的影响,最后分析气源CO相态和物性变化规律,得到气源CO的临界压力为7.58MPa、临界温度29.81℃,管道最小运行压力为8.34MPa。参考CO管道输送工程设计标准和输气管道工程设计规范,建立了超临界CO管输水力计算数学模型,并结合超临界CO换热关联式建立了超临界CO管输热力计算数学模型。使用PIPEPHASE软件建立了超临界CO管输稳态仿真模型,对水平管道、起伏管道和实际管道进行了管输稳态模拟,分析高程变化时管道沿线的水力、热力变化。并对起点输量、压力和温度变化时管道沿线的水力、热力变化规律进行分析,确定了在管道起点压力11.5MPa、温度50℃的条件下,管道全程可保持超临界态稳定运行,到达终点的流体可直接注入地层,沿线压力、温度损失最小,经济效益高。使用OLGA软件建立了超临界CO管输瞬态仿真模型,对管道起点输量瞬变、停输再启动、泄漏和放空等瞬态工况进行模拟,分析不同工况下管道沿线的水力、热力变化规律、管内流体相态变化以及水合物生成情况,确定管道输量发生瞬变和发生泄漏后管道系统重新恢复稳定的时间、管道系统停输再启动过程中的安全自救时间和管道放空时间,为管输瞬态工况安全运行提供了理论依据。对低压液相、高压密相和超临界相CO管道输送过程进行模拟分析,确定管道沿线压力、温度变化规律和管内流体的相态变化。并计算了不同相态下CO管输过程中的设备能耗,结果表明超临界相CO管道输送过程中管道运行稳定性最好,沿线压降最小,能耗最低。经上述研究表明:在此实际管道参数和输送条件下,管内流体可保持超临界态平稳输送,且管输安全性较高、最具经济效益。为此管道进行超临界CO输送提供了理论指导和建议。

关键词：超临界相态特性 CO2管输管输评价

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