[发明专利]一种包含气波引射器的集输管网计算方法及装置

说明书

本发明提供了一种包含气波引射器的集输管网计算方法及装置，该方法包含：根据管网拓扑结构，通过节点法对管网稳态水力计算建立数学模型；根据数学模型和等温输气管流量基本公式建立气相管道流量与压降之间的关系方程；通过BWRS方程与管网信息，获得气相管道流量与压降之间的关系式的关系因子；根据关系因子和关系方程，获得气相管道流量与压降之间的关系式；根据关系式和管网信息中输气管起点的气相管道流量或压力，获得气波引射器输入端的气相管道流量或压力；根据气波引射器输入端和管网信息中输气管终点的气相管道流量或压力，利用气波引射器输入端与输出端的函数关系，获得气波引射器输入端和输出端的气相管道流量或压力。

技术领域

本发明涉及流体计算领域，尤指一种包含气波引射器的集输管网计算方法及装置。

背景技术

我国天然气的储量非常丰富，是理想的清洁能源，天然气的开采是能源热点。若将两口压力级制相差甚远的气井直接连入同一集输管网当中(如图1所示)，高压气井的压力无法依靠气体在管网中流动时产生的摩阻自行平衡，高压气井和管网中的气体就会向低压气井倒灌，造成气田产能的降低。为了解决不同地层产气与同一集输系统的压力匹配问题，一般会采用“高压井节流、低压井增压”(如图2所示)或建设高低压两套管网的方式，不仅会增大建设投资，还会造成压力能的浪费。

气波引射器是一种利用压力波的传播来实现不同流体之间能量交换的新型增压设备。较静态引射器，气波引射器具有等熵效率高的特点，尤其在小膨胀比工况下更有优势。在天然气开采集输系统中，不同地层压力气田的产气需要以相同的压力进行集输，造成能量的浪费。气波引射器可实现多种不同压力体系的井协调进入统一管网，在实现低压气田增压开采及高压气田压力能回收方面具有重要的实用价值(如图3所示)。

集输系统的稳态分析是集输系统设计的依据，也是加强煤层气集输系统优化运行的基础。通过对集输系统进行稳态分析不但可以了解集输管网的运行状况及集输系统的运行规律，还可以评估在不同工况下集气的经济性和安全性。但以往地面集输研究中很少涉及引射装置，目前尚无学者开展包含引射装置的复杂管网计算研究，各大模拟软件也无法模拟或计算。

发明内容

本发明目的在于提供一种包含气波引射器的集输管网计算方法及装置，以实现多种不同压力体系的井协调地进入统一管网的工艺计算，主要应用于主要应用于天然气集输管网设计、高低压气体混合输送等方向。

为达上述目的，本发明具体提供一种包含气波引射器的集输管网计算方法，所述方法包含：根据管网拓扑结构，通过节点法对管网稳态水力计算建立数学模型；根据所述数学模型和等温输气管流量基本公式建立气相管道流量与压降之间的关系方程；通过BWRS方程与管网信息，获得气相管道流量与压降之间的关系式的关系因子；根据所述关系因子和所述关系方程中，获得气相管道流量与压降之间的关系式；根据所述关系式和管网信息中输气管起点的气相管道流量或压力，获得气波引射器输入端的气相管道流量或压力；根据所述气波引射器输入端和管网信息中输气管终点的气相管道流量或压力，利用气波引射器输入端与输出端的函数关系，获得气波引射器输入端和输出端的气相管道流量或压力。

在上述计算方法中，优选的，根据所述气波引射器输入端和管网信息中输气管终点的气相管道流量或压力包含：所述输气管起点的气相管道流量或压力包含：高压井口起点的气相管道流量或压力，和低压井口起点的气相管道流量或压力；当所述高压井口起点的气相管道流量或压力、所述低压井口起点的气相管道流量或压力和所述管网信息中输气管终点三者中任意两点为气相管道流量时，剩余一点为气相管道压力；当所述高压井口起点的气相管道流量或压力、所述低压井口起点的气相管道流量或压力和所述管网信息中输气管终点三者中任意两点为气相管道压力时，剩余一点为气相管道流量。