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作者：陈阳;李小峰;李长俊;牛鹏远;杨鹏;
单位：西南石油大学石油与天然气工程学院;西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室;乌法国立石油技术大学管道系;中国石油化工集团有限公司;
摘要：将氢气掺入天然气管道输送是目前实现大规模低成本输送氢气的有效方式之一，探究氢气在天然气管道中的扩散规律至关重要。文中采用Ansys Fluent建立三维掺氢天然气管道模型，创新性结合Prausnitz Gunn改进的Kay法则与PR方程优化模型计算压缩因子，通过调整出口压力、掺氢量(摩尔分数)和注氢结构等参数，分析氢气在天然气管道中的扩散规律。结果表明：氢气注入甲烷后将在7.5—25.5 m处扩散均匀，各指标对扩散均匀距离的影响程度分别为出口压力>掺氢量>注氢结构；注氢天然气达到扩散均匀的过程中有直接扩散和先集中后扩散2种过渡行为，对于直接扩散，氢气摩尔分数沿管道轴向分布更为均匀，最终在管道轴向7.5—9.8 m处扩散均匀；对于先集中后扩散，氢气在管道的上下2个部分出现明显浓度差异且呈现分层现象，最终在管道轴向17.3—25.5 m处扩散均匀。研究可进一步指导长输管网的动态仿真，为氢气注入天然气管道的安全设计与运行优化提供重要依据。
关键词：掺氢天然气;;压缩因子;;管道输送;;数值模拟;;扩散
基金资助：国家自然科学基金资助项目(52004241);; 四川省自然科学基金资助项目(2025NSFSC1018);; 中国石化缝洞型油藏提高采收率重点实验室开放基金项目(34400000-22-ZC0607-0006)
