近几年我国天然气行业迅猛发展,相继勘探开发了长庆、青海、新疆等大型气田,陕京线、靖西三线、长宁线、涩宁兰线,长呼线和西气东输管道等长输管道也先后建成投产,天然气长输管道建设投资大、造价高,所以为了确保天然气长输管道在投运及后期维修作业中人员、机具的安全需要使用惰性气体(一般为氮气)对天然气管道进行置换,待施工作业结束后还需进行天然气恢复生产置换作业。天然气置换过程是一项非常危险的工作,若置换不当或操作失误,可能发生重大安全事故,给人民群众的生命和财产造成损失,控制置换过程的唯一途径是控制置换过程的工艺参数,目前国内对置换作业过程无深入具体的研究,对工艺参数在天然气长输管道置换作业过程中的变化及产生的影响研究甚微,进行置换作业存在较大的盲目性,无法预测注氮量、置换时间,对管道内气体推进速率也无掌控,造成向管道内注入大量氮气依然无法检测合格(依然存在混气段),施工人员及机具长时间在现场等待无法进行施工,待施工结束后天然气置换过程中由于无法掌控置换速率,造成大量天然气外放,上述情况时有发生,浪费大量人力、物力和财力。所以本论文通过分析置换过程中气体在管道内的流动方式,确定气体在置换过程中工艺参数的变化情况,研究这些参数的变化对置换过程起到什么样的影响,通过置换参数的相关理论及计算方法进行研究,对置换过程进行优化。