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摘要：DLB气田和YKL气田于2005年实现工业化开采，两个气田相距约27km，均采用衰竭式开采，各有集气处理站1座。自2020年起，DLB气田和YKL气田产量递减较快，造成2座集气处理站装置低负荷运行，因此统筹考虑整合2个气田油气资源，将DLB气田油气集中输送至YKL气田集气处理站处理。
DLB气田气油比较高，天然气中二氧化碳含量高，采出水中氯离子含量高，管线选材很关键。根据介质物性参数特点，从技术和经济方面对管线材质做了比选，确定采用玻璃钢管线。
DLB气田凝析油含蜡量高、凝点高、析蜡点高，总传热系数的选取至关重要。根据YKL气田类似高含蜡、高凝点工况条件下某单井管线实际生产运行数据，利用peipephase软件反算DLB气田不保温埋地玻璃钢管线的总传热系数。
项目建成投产后，管线各项设计参数达到了预期，说明了管线材质选择及总传热系数选取是合理的。
关键词：油气混输；管线材质；总传热系数
0前言
DLB气田和YKL气田于2005年实现工业化开采，两个气田相距约20km，均采用衰竭式开采，其中DLB气田设计稳产6年，YKL气田设计稳产10年。
2013年，随着地层压力逐年下降，DLB气田气藏反凝析严重，受边水侵入影响，开发效果逐渐变差。为此，DLB气田由衰竭式开采转为注气保持压力式开采，采取“夏季调峰注气、冬季多产增销”的生产模式，保障下游用户冬季用气需求，冬季日产气量30～40×104m3/d，产气量高出DLB集气处理站设计天然气处理量（25×104m3/d）。YKL气田地层压力保持较好，稳产年限15年。根据开发预测指标，自2020年起，YKL气田产气量开始递减，产气量将远低于YKL集气处理站设计处理量（260×104m3/d），装置将低负荷运行。
根据DLB气田及YKL气田生产现状，统筹考虑整合气田油气资源，将DLB气田油气集中输送至YKL集气处理站处理，建设油气混输管线1条，本文对管线材质比选、总传热系数确定进行论述。
1 基础数据
1.1 输送规模
外输天然气：35×104m3/d
外输凝析油：150t/d
含水：11%
1.2 凝析油物性
DLB气田凝析油密度为0.79g /cm3，粘度（30℃）为3.21mm2/s，析蜡点28℃，含蜡量11.2%，析蜡点和凝点较高，凝析油物性及凝析油粘温数据参见表1和表2。
表1 凝析油物性
Table 1 Physical properties of condensate
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表2 凝析油粘温数据
Table 2 Viscosity temperature data of condensate
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1.3 天然气组成
DLB气田天然气相对密度为0.65，天然气组成见表3。
表3 天然气组成
Table 3 Composition of natural gas
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2管线材质确定
目前油田常使用的管道材质主要有金属和非金属材质两大类。金属管具有高强度、韧性好、可焊性强，适应温度范围广、价格低的优点，是油田常用的油气输送管材，但随着油田开发含水上升，逐渐暴露出材质腐蚀严重的弱点，目前油田常用碳钢管加内涂层或加注缓蚀剂的防腐措施解决管线腐蚀问题。更换管线技术的关键点在于管材的优选和防腐措施配套应用。
非金属管材以其独特的耐腐蚀性能、导热系数低、摩阻低、安装方便等特点而被广泛应用于油气输送管道中，尤其是含油污水管道，同时该材质在许可范围的极限压力或极限温度下工作，性能也不会有大的减弱，是目前油田耐蚀管材选择的发展趋势。
金属管具有高强度、韧性好、可焊性强，适应温度范围广、价格低的优点，是油田常用的油气输送管材，其代表为碳钢管。
由于工业化应用的钢带增强塑料复合管和非金属柔性连续复合管规格小于DN200，钢骨架塑料复合管管径DN200以上的管线公称压力在1.6MPa以下，均不适用于本工程。从管材适用性、管材费、施工费几个方面对玻璃钢管、双金属复合管、碳钢+内涂层、碳钢+HTPO管进行综合比选，优缺点对比见表4。
表4 管材优缺点对比
Table 4 Comparison of advantages and disadvantages of pipeline materials
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从适用性及应用业绩来说，进口环氧玻璃钢管和双金属复合管在类似工况下均有良好表现，但综合造价过高；碳钢+内涂层和碳钢+HTPO管从造价上来说最优，但从类似工况下应用业绩来说效果相对不理想，因此，综合推荐本工程采用国产玻璃钢管。
3总传热系数确定
总传热系数和原油物性是影响原油输送管道水力、热力计算的重要参数。目前，总传热系数K值的获取主要用以下三种方式：
（1）根据《油田油气集输技术规范》GB50350-2015选取
根据管道的类型及保温情况，《油田油气集输技术规范》GB50350-2015附录D、附录E和附录F进行选取。由于附录中为钢管传热的相关数据，玻璃钢管线总传热系数计算无法使用。
（2）通过传热学理论计算公式进行推导
对于埋设在地表1.2m以下的保温管道，通过该管道的传热过程主要包括：
1）管内壁与流体的对流换热；
2）管壁的热传导；
3）防腐层的热传导；
4）保温层的热传导；
5）与周围环境换热；
归纳这些换热热阻，可得总传热系数K的计算公式为：
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（式1）
式中：
K－管道总传热系数，W/（m2·℃）；
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－取保温层内外直径的平均值，m；
d1－管道内径，m；
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2－钢管的外径，m；
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3－防腐层的外径，m；
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4－保温层的外径，m；
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－钢管的导热系数，W/（m·℃）；
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－防腐层导热系数，W/（m·℃）；
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－保温层导热系数，W/（m·℃）；
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－油流至管内壁的换热系数，W/（m·℃）；
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－保温层外表面至土壤的换热系数，W/（m·℃）；
其中埋地管线
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计算如下：
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（式2）
式中：
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－埋地深度，m；
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－土壤的导热系数，W/（m.℃）；
由于流量变化、介质粘度变化、季节变化、土壤温度变化、土壤含水量变化、土壤传热系数变化等复杂影响，总传热系数难以准确的计算，因此理论计算总传热系数存在困难。
（3）传热系数的反演
采用经验方法确定传热系数，通过获取现场生产运行数据，反算总传热系数作为设计参照值。
YKL气田类似高含蜡、高凝点工况条件下某单井管线（DN150 高压玻璃钢管 2.62km）生产数据：日产气31.5万方，日产液80方，日产油79方，日产水1方。起输温度33度，起输压力6.3MPa，终点温度31度，终点压力6.1MPa。计算粘度取1.55mp·s（30℃）。
根据上述生产数据，通过pipephase软件模拟试算，反算出总传热系数为1.04w/m2·℃。
4 管线运行情况
DLB气田至YKL集气处理站油气混输管线2020年底投产运行，日输气35万方，日输油150方，日输水10方，起输温度65度，起输压力3.55MPa，终点温度11度，终点压力2.3MPa。
5 结论
DLB气田至YKL集气处理站油气混输管线2020年底投产运行至今半年有余，经过一个冬天、一个春天的检验，该管线运行正常，各项参数达到了设计预期，充分说明了管线材质选择及总传热系数的选取是合理的。
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作者简介：
张力（1980年5月），男（土家族），新疆库尔勒人，工程师，学士，主要从事油气集输及储运的设计工作。