低持液率湿天然气集输管道的水力计算模型

与常规的油-气-水三相流动相比,低持液率三相流动混合物由于液体含量极少,因而具有独特的流动特性,使得对其持液率和管输压降的预测更加困难。针对低含液湿天然气的集输特点,根据流体力学的基本原理,建立了用于预测管道内油-气-水三相混合物的持液率和管输压降模型,简化了关于湿壁分数、液-壁摩擦因子、界面摩擦因子、油水混合粘度的经验闭合关系式,提出了液滴夹带的气体流速判断条件,并考虑气液界面之间的非水平特点,给出了曲面气液界面的处理方法。模型的计算结果与室内实验结果吻合较好,能够较准确地预测管道内油-气-水三相混合物的持液率和管输压降等流动参数,对于低持液率湿天然气管道的设计和运营管理等具有很好的指导作用。     

多相混输管道温降的计算

根据气液混输过程中能量的传递规律，推导出了用于混输管道温降的计算公式，该公式考虑了焦耳汤姆逊效应和液体摩擦生热引起的温升，并进行了讨论。以一条油气混输管道为例，对三种计算方法的结果进行了比较。     

多相流相分率的模型预测与检测方法

在多相流工艺计算中,相分率是多相流中一个非常重要的参数.准确预测和测量相分率,对于多相混输管道的流量测量、工艺计算和优化运行具有重要意义.介绍了有关学者提出的计算气液两相流中持液率和空隙率的多种预测模型及其相关的检测方法和设备.     

湿天然气输送管道流体组成分布规律研究

在湿天然气管输工艺计算中,沿线不同管段流体组成的分布规律是个有待解决的问题。通过分析,认为管段持液率不同及相间滑脱是管段流体组成变化的两个原因。由于气液两相流管道一般存在相间滑脱现象,所以稳态工况下各管段组成也是变化的。通过建立计算管段内沿线组成变化的模型方程,对持液率进行了分析计算,指出持液率的变化取决于湿天然气组成、输送压力、温度和管段倾角。讨论了管段内流体组成的变化对气液相流速、温度分布和压力的影响,流体组成变化对沿线液体相速度分布有较大影响,而对压力、温降计算影响很小,并通过算例予以验证。     

高含CO_2的多相流体系节流效应模型

CO_2驱采油过程中,为了保证集输管道的安全运行,必须准确预测其井口节流特性,以防止节流后管道发生冰堵。基于BWRS状态方程、相平衡原理及热平衡方程,提出适于高含CO_2的多相流节流效应模型。该模型在低压(5 MPa以下)范围内具有较高的精确度,计算结果与Aspen HYSYS软件计算结果对比,误差范围为±1%。研究表明:在模型适用范围内,CO_2多相流体系含CH_4、N_2、H_2这3种杂质均提高了CO_2-H_2O多相流体系节流后的温度,其中H_2对节流后温度的提升最大。节流温降随气液比的增大而增大,当气液比低于10时,气液比变化对节流后温度的影响较明显。研究结果对CO_2驱油井采出流体节流安全控制与管道冻堵防治具有指导意义。     

水平管气-液两相变质量流的均相流模型

与常规管中气-液两相流动不同,水平管气-液两相变质量流动存在沿程管壁入流.在水平管单相变质量流动试验研究的基础上,考虑了管壁入流对管壁摩阻系数的影响,提出了孔缝管管壁摩阻系数相关式.将气-液两相混合物看作均匀介质,使水平管气-液两相变质量流的均相流模型的基本模型等同于单相变质量流的流动模型,重点研究了气-液两相变质量流均相流模型中流动参数的混合规则,提出了新的气-液两相粘度混合规则.对气-液两相变质量流的均相流模型进行了试验验证,研究结果表明,气-液两相变质量流的均相流模型预测结果可以满足工程计算精度的要求.     

顺北油气田集输管网气液混输特性模拟

顺北油气田集输管网集输半径大、气油比高、地形起伏大、流态复杂,时常引起管道低洼处积液量大、段塞流等多种复杂工艺问题。为此,建立气液混输管网水力仿真计算模型,并利用顺北油气田现场数据对模型进行修正,进而开发油气混输管网仿真计算程序,对顺北1区集输管网气液混输特性进行仿真及参数预测。结果表明：建立的水力计算模型仿真结果与实测数据的误差基本在±6%以内,满足运行需求;管网各管道的持液率均较低,流型以分层流和环状流为主;针对管网中压降与温降较大、管输效率较低、积液量较大的管道分别提出了优化及保护建议。研究成果可为气液混输管网设计及安全运行提供技术依据。（图3,表7,参30）     

起伏油气水多相管路中段塞流软件的研制

多相管路的工艺计算包括流型判别，持液率和压降，温降的计算，PIPEPHASE多相流软件和西安交通大学段塞流软件都存在不足，在这两种软件的基础上，开发出一种具有较好的用户界面且可在Windows平台下操作的软件，该软件可以从始端开始计算，也可以从终端开始计算，提供了三个可供选择的计算模型和油气水多相管路沿线的压降，温降和持液率曲线图，软件具有较高的计算粗度，可以计算所有的段塞流特笥参数数值。     

近海凝析气的管道输送

随着近海油气田的开发,通过海底管道输送凝析气的工程技术也不断发展。凝析气是多元组分的气体混合物,以饱和烃组分为主,在开采、输送过程中的凝析和反凝析现象显著,这使凝析气的管道输送不同于气体或液体的单相输送,其管输方式可分为气液混输、气液分输。气液混输中通常采用气液两相混输,这种混输投资少、工期短,但要解决因凝析液的积聚而降低输送能力及液塞处置等技术问题;密相气体输送是管内单相流动,管道建造和运行费用高。气液分输就是先将凝析气分离,然后将天然气和凝析液分别输送,管内流体均为单相流动,气液分输又可分为双管输送和顺序输送。凝析气管道输送工艺参数中,沿线压降、温降、持液率三者密切相关,互相影响。分析了凝析气输送管道压降、输量和持液率的关系,并指出了预测管路温度下降值是管路安全运行的必要条件。结合东海平湖油气田的开发,通过对气液比、输送压力、管径三者的选择分析,就油气单管混输工艺进行了技术经济评估。     

气液两相流管道内腐蚀失效概率计算方法

气液两相流管道广泛存在于油气开采和集输过程中,确保其安全可靠运行具有重要的理论和工程意义。在所有失效类型中,内腐蚀缺陷是造成气液两相流管道结构失效的主要原因之一。将管道内腐蚀速率预测模型与结构可靠性评价方法相结合,对气液两相流管道进行内腐蚀失效概率计算:针对气液两相流的流动特征,采用流体相平衡模型、气液两相流模型及腐蚀速率预测模型,计算气液两相流管道在不同流型下的内腐蚀速率;基于ASME B31G-1991《腐蚀管道剩余强度评价方法》中推荐的腐蚀缺陷极限状态方程,考虑管道运行和制造中存在的不确定性,并结合腐蚀速率计算结果,采用蒙特卡洛方法计算管道发生小孔泄漏和爆裂的失效概率。将提出的内腐蚀失效概率计算方法应用于某气液两相流管道,结果表明当缺乏有效的内检测数据或实际管输工艺发生变化时,该方法能够有效预测失效概率,保障油气管道输送安全。     

长输热油管道水力和热力计算

对于长输热油管道的工艺计算，国内常采用的是平均温度法，并把全线的总传热系数Ｋ作为定值，其缺点是计算精度低，计算结果与工程实际往往存在较大差异。介绍了根据分段计算方法有理有据的长距离加热输油管道水力和热力计算的算法。该算法是将有关参数如所输油品的密度、粘度、热容、土壤的导热系数和总传热系数Ｋ作为变量，根据不同管段内的流态和油品物性，分别采用不同的计算公式，并且计入摩擦生势对油流轴向温降的影响。与前者     

含蜡热油管道稳态与瞬态的温降计算

含蜡热油管道在设计及实际运行过程中,油品密度、粘度、比热容沿程随温度变化,沿线流型与流态也不断变化,这些都是计算管道温降必须考虑的因素.从能量方程出发,计入析蜡潜热的影响,推导出管道沿线流量变化不大时的瞬态温度方程,并利用三特征线方法进行求解,提高了含蜡热油管道的计算精度,并为其设计计算及仿真软件的开发提供了理论依据.     

用预测-校正法计算热油管道的轴向温降

针对长输埋地热油管道轴向温降计算误差大的问题,在充分考虑影响热油管道轴向温降各种因素的基础上,研究了油品物性(密度、比热容、粘度)和总传热系数与温度变化的关系,建立了热油管道稳定运行时轴向温降的数学模型,并采用预测-校正法求解数学模型.该模型较适用于有进出油点的管道,与常规的计算方法比较,该模型更接近实测值,精度较高.     

海底管道多相混输技术研究现状与发展

介绍了海底管道多相混输的技术特点,从流型识别、压降规律、温降规律和模拟计算等方面论述了海底多相混输管道相关技术的研究现状.探讨了海底管道多相混输技术的研究发展方向,包括多相增压设备的研发、压降规律和温降规律的模拟计算、段塞流和水合物等技术难题的解决以及长距离多相混输技术的攻关.     

平湖——上海输气管道模拟计算软件开发

湿敢的管道输送属于气液两相流动范畴由于它还具有反凝析及形成水化物的特性，所以湿天然气输这道工艺计算应包括热力计算，流型判断和水力计算三部分。模拟计算软件遥热力计算采用凝析气模型和组分模型计算不同管段内气液相的质量流量１摩尔组成和物性参数；水力计算采用１０种组合水力学模型进行流型划分和持液率及压降计算。软件从热力学角度对湿天然气输送过程中水化物形成条件进行预测，进而判断管内水化物形成区段。ＳＯＰＳＩ     

油气管沟土石方开挖量的积分计算

随着长距离油气管道沿线地形、地貌、地质条件不断变化,管沟的开挖形状也不断变化,为此难以准确计算管沟土石方开挖量。结合油气管沟开挖的技术要求,建立了油气管沟的几何模型,并将复杂的油气管沟几何模型分解为直线型体积单元和圆曲线型体积单元两种类型,利用积分法求出两种体积单元的体积计算公式。其中,圆曲线型体积单元的计算公式较复杂,采用多条线段拟合圆弧的方法对其进行验算,结果表明:圆曲线型体积单元计算公式推导合理,可以用于计算油气管沟的土石方开挖量。(图4,表2,参20)     

含蜡原油热输管道沿程温降计算

根据含蜡原油在三个不同温度区域的比热表达式，从能量平衡关系式出发，推导出了含蜡原油热输管道沿程温度分布的计算公式，并与苏霍夫温降公式进行了比较，认为采用给出的温降计算公式可以得到更为准确的总传热系数，该计算公式应用于管道设计中，可延长热站站间距离，降低出站油温，并可进一步降低管道最低允许输量。     

按限定温降值和温降时间确定储罐保温层厚度

在储存油品的容器内,油品的温度随储存时间的增加而逐渐降低,因而油品的这种温降与时间、传热等有一定的关系。为满足运行要求,在油品的储存与运输中,有时需要将其温降限定在一定的范围内。以立式拱顶储罐为例,根据限定的温降值和限定的温降时间,建立了确定储油容器保温层厚度的计算公式。在已知保温层厚度的情况下,这些公式还可用于确定一定时间内的油品温降值,或者确定油温从初始温度降低到允许值所需要的时间。