随着我国输气管线建设高峰期的到来，如何利用和完善“天然气长输管线置换投产技术”保证输气管线顺利投产已成为人们日益关注的问题。天然气长输管道的投产是一项复杂的系统工程，需要对整个过程中的人员安排、机构设置、物资准备、方案选择、实施步骤及注意事项等进行科学、合理、细致的计划安排。该项研究对于解决天然气投产中的问题具有重要意义。 本论文以数值计算为基础，建立了天然气管线氮气置换数学模型，进行了三维稳态和非稳态数值计算。通过对天然气管线氮气置换过程中混气段及混气长度变化规律的研究，得到了影响混气量和混气长度的因素，并分析这些因素的影响规律，得到了混气长度与各影响因素之间的关系。非稳态数值计算研究了氮气置换过程中随着时间的延长，长径比和速度对混气长度的影响，结果与稳态数值计算结果一致。 通过室内实验，验证了数值模拟结果的正确性。 该研究成果在西气东输管道置换投产中的全面采用，收到了极好的效果。对天然气长输管道的置换投产将有非常广泛的借鉴、指导和推广作用。这些成果可直接应用到今后的天然气长输管道投产中。