多相流管道输量突增的瞬态效应试验研究

在大型多相流环道上进行了液量增加的瞬态试验，讨论了试验中的瞬态效应。当液相流量快速增加后，压力波首先传播到管道各点，压力发生扰动，一般时间后空隙传播到各点，压力快速上升。压力快速变化向下游的传播速度等于空隙波的波速。在段塞流时，空隙波波速等于液塞运动速度，在分层流时，空隙波波速等于液体实际流速；在气团流时，空隙波波速等于气液混合物的速度。差压的变化较为复杂，在不同流型和液量下的变化不同。     

基于SPS的输油管道典型事故瞬态工况分析

为准确掌握输油管道事故工况变化对安全运行的影响,基于SPS管道仿真模拟软件,对输油管道典型事故发生时的瞬态工况进行模拟分析,得出了输油管道瞬时压力和流量的变化规律。结果表明：管道沿线泵站停运时,流量减小,进站压力升高,出站压力降低;泵站启动时,流量增加,进站压力降低,出站压力升高;阀门突然关闭时,阀门通过流量迅速降低为0,上、下游流量下降,上游压力上升,下游压力降低;管道发生泄漏时,泄漏点压力迅速降低,上游流量增加,下游流量减小,上、下游压力均降低。分析结果对制定输油管道事故应急预案具有一定的指导意义。（图6,参10）     

气液两相流瞬变流数值模拟研究

根据双流体模型建立了气液两相流瞬态水力学模型,对数学模型进行了特征化分析,利用模型方程的特征值和左特征向量将偏微分方程组转化为常微分方程组。以预估-校正法为基础,采用差分特征线算法进行数值求解,并编制了相应的程序。在大型多相流试验环道上进行了气量快速增加和减小的试验,计算值与试验值的比较结果表明,算法的收敛性和稳定性很好,程序较好地预测了气相流量瞬变过程中的压力和含气率的变化,能够分析瞬态流动过程中各参数的变化。     

气液混输管道组分跟踪及相变量预测

气液混输过程中存在相间能量消耗、相间传质等现象,从而影响管内介质的流动状态和管道运行参数,气液相的组成也会不断变化。利用LedaFlow软件对某实际气液混输管道进行稳态模拟,对比分析物性表模型和组分跟踪模型得到的管道沿线参数模拟结果以验证组分跟踪法的可靠性,进而开展管道瞬态模拟,分析流体组成的变化规律并预测气液两相相变量。结果表明：该管道内流体沿程液化,气相摩尔流量下降,其瞬态流动过程为一个气相不断液化的过程;在稳态模拟中采用LedaFlow相平衡计算方式,即按照各相的流量占比与静止状态下的气液相分布相同的原则,可更为准确地确定流动过程中的相变量。研究成果可为气液混输管道中相变规律预测提供理论基础,提升气液混输管道流动安全评价的准确性。（图11,表2,参23）     

基于LedaFlow的天然气凝析液管道瞬变过程模拟

随着油气田不断向深海开发,多相混输管道的流动安全保障技术面临巨大挑战,天然气凝析液管道的不稳定工况会导致管道运行参数发生剧烈变化,给管道安全运行造成严重威胁。采用新型的多相流瞬态模拟软件LedaFlow对某天然气凝析液管道的水力和热力工况进行稳态、瞬态模拟,得到不同工况下管道沿线温度、压力、持液率及总积液量的变化情况。结果表明:LedaFlow的计算结果理论上是正确的,其变化趋势符合理论预期。通过软件计算可对管道运行中的安全操作和下游设备设计提供建议,从而为工程实际提供参考。(图5,表3,参20)     

气量增加段塞流场中压力波传播特性分析

利用改进后的段塞流跟踪模型对水平管道气量瞬变空气-水段塞流场中的压力波传播特性进行了模拟研究,分析了压力波沿管道的变化规律以及入口初始液相流量和气相流量的变化量对压力波速的影响,并将模型模拟结果与大型多相流试验环道上的试验结果进行了比较.结果表明,该模型能够有效地模拟气量瞬变段塞流场中压力波的传播特性;压力波速沿管道具有衰减特性;气量增加过程中的增压波速沿管道的衰减速率是逐渐降低的.     

基于OLGA软件的湿气管道清管动态分析

某原油处理厂的伴生气增压后输送到天然气处理厂,接收端气液两相分离器仅能处理正常运行时管道内产生的液体,不能接纳清管时产生的液塞。为了使接收端分离器可以在清管时正常运行,采取清管前管道减压、增加气量吹扫的方法减少管道内积液量,由于操作压力和气量选择不合理,清管前后分离器未能正常工作。利用OLGA软件模拟了管道内积液量、分离器进液量随管道压力和入口气体流量变化的动态过程,得到了合理吹扫方案:降低管道操作压力,待管道内积液量平稳后提高入口气体流量,管道内积液量小于分离器处理能力时开始清管,该方案保证了清管前后接收端分离器的正常运行。(图2,表1,参10)     

气液两相流持液率及压降特性的试验研究

研究了不同流型下压力降与持液率的特点,以及压降脉动信号的方差与持液率、气、液相流量之间的关系.试验结果表明,分层流动的持液率值最高,平均压降最低;环状流动持液率值最低,平均压降值最高;段塞流动位于两者之间.分层流压降脉动信号的方差很小,随气、液量和持液率的变化小;段塞流压降脉动信号的方差最大,随气相流量和持液率的变化而变化较大,在相同气量下,方差随持液率的增大而增大,在相同持液率下,方差也随气量的增大而增大;环状流的方差在分层流和段塞流之间,气相流量的变化对压降脉动信号的方差的影响小,但液相流量的变化对其影响较大,随着液相流量和持液率的增大,压降脉动信号的方差会增大.     

聚驱稠油采出液管道的停输再启动特性

为了研究聚驱稠油采出液的停输再启动特性,采用水平环道装置开展试验,模拟聚驱稠油采出液管道的停输再启动过程,分析采出液管道再启动过程中压力和流量随时间的变化,探究含水率、聚合物、油温等因素对再启动压力的影响,并分析采出液的屈服特性。结果表明:再启动过程中,管内压力、流量受聚合物影响较小;管内压力迅速达到峰值,随着采出液开始流动,逐渐下降至平稳状态;管内流量变化规律与压力相似。含聚合物的采出液反相点为30%,不含聚合物的采出液为40%;含水率小于等于30%时,含聚合物采出液管道的再启动压力比不含聚合物的高,含水率大于等于50%时,结果相反。稠油采出液14～40℃时具有屈服值,屈服值随温度升高而减小;含水率超过反相点时没有明显的屈服特性。反相前,屈服值随含水率升高而增大,再启动难度随含水率的增高而增加;反相后,剪切应力随含水率的升高而减小,再启动难度随含水率的增高而降低,聚合物的影响不大。聚驱稠油采出液的停输再启动特性研究结果为油田集输管道的经济安全运行提供了参考。(图8,表1,参29)     

基于LedaFlow的液相乙烷输送管道投产过程数值模拟

液相乙烷输送管道投产时需要先用乙烷置换封存的氮气，再使管道内的气相乙烷液化，而乙烷在常温下容易发生液化或气化，引发气液相变，导致置换工艺参数难以控制。考虑置换过程中会出现乙烷与氮气的混气现象，分析了乙烷-氮气混合物相平衡特征；采用LedaFLow软件对轮南—库尔勒线液相乙烷输送管道的氮气置换过程、乙烷液化过程进行模拟；研究了环境温度、气相乙烷置换流量的变化对置换过程中持液率、压力、置换时间等参数的影响。结果表明：在置换过程中乙烷是否发生气液相变受气相乙烷置换流量的控制，环境温度对其影响较小；增加入口气相乙烷置换流量可缩短置换时间，但会造成混气段增长；液化过程中液化压力和液化率基本不受气相乙烷置换流量影响，环境温度的升高会极大提高液化压力，从而降低液化率。研究成果可为乙烷输送管道投产方案的制定提供参考。（图6，表4，参23）     

海底凝析气管道工艺计算模型的建立与应用

根据海底凝析气管道的输送特点，从凝析气两相流流型判断、凝析气输送工艺计算数学模型的建立、不同稳态工艺计算类型的数值算法等三个方面进行了研究，编制了相应的计算机程序。用平湖至上海和JZ20—2凝析气管道的生产数据，对所选计算模型的正确性和可靠性进行了检验，检验结果表明，与国外多相流软件PIPEPHASE和热力学模拟软件HYSIM的计算偏差均在10％以内。实例计算结果证明，所提出的计算模型对海底凝析气管道的工艺计算具有足够的计算精度，能正确模拟出实际管道的沿线压力、温度、持液率、气液相速度的变化规律，对管内流型、水合物形成区域的预测也符合实际情况。     

输气管道的储气与调峰

输气管道终端用气量经常处于不断变化之中,尤其是在作为民用时,供气规律将出现不均匀性,由此产生用气高峰和低谷。利用管道储气调峰技术可以很好地解决气田供气的稳定性与终端用气量的不均匀性之间的矛盾,使供气和用气达到平衡,解决的途径是通过瞬态分析方法来实现,该方法采用数学物理方法来准确描述输气管道的动态运行过程,可对输气管道各个时刻的压力和流量的变化规律进行分析,并对管道储气量进行校核,计算精度大大高于静态近似法。以哈依煤气管道应用储气调峰技术为例,给出了瞬态分析中选择初始条件的方法。     

瞬态两相流的流型研究和简化解法

在一条直径为50.8 mm、长370 m的水平管上做了空气—水两相流瞬态试验,通过改变气速和水速,使其从一个平衡状态转变到另一个平衡状态。说明了在瞬变阶段观察到的流型,并将试验得到的数据与现在的瞬态流方法相比较,从而评估此方法的正确性。根据不同流型提出计算两相流瞬变特性的简化公式以此预测管内气液分布瞬变特性。公式中假设了气体准稳态流动和局部动量平衡。这一方法对由水平、上倾、下倾管段组成的管道系统都适用。     

湿天然气管输瞬变流模型及数值模拟技术研究

湿天然气浊经输技术的应用可减少海洋,沙漠,戈壁,滩海等条件恶劣的凝析气田的操作作人员和降低开采费用。在实际运行中,湿天然气在输送管道中的流动总是处于慢瞬变状态。     

气液两相管流工艺计算软件的研制和应用

OGTPP软件具有湿天然气管道的稳态和瞬态计算、油气两相单模型和组合模型计算、专用的工艺计算和湿天然气物性参数计算模块等功能.与实测值进行了对比,该软件在多相流模拟方面具有足够的精度,能正确反映沿线压力和温度的变化趋势.实际运用表明,OGTPP操作方便、界面友好、分析能力强,能满足多相流管道设计和管理的需要.     

干线快速载断阀压降速率设定值的确定方法

根据输气管道安全的需要,对干线快速截断阀压降速率设定值的确定方法进行了研究.提出了用有限元方法解管道瞬态流动的偏微分方程组,并用稳态流和瞬态流相结合的方法来模拟管道发生泄漏时的流动状态,进而求得干线快速截断阀合适的压降速率设定值.给出了详细的算法和用所编制的工程软件计算的实例.     

湿天然气长输管道稳态分析

对湿天然气管道输送两相流动问题进行了研究。根据质量守恒、动量守恒和能量守恒等关系式,建立了湿天然气稳态计算模型,并根据计算模型进行了求解,结合算例给出了具体的说明。     

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     

含气输油管道不稳定流动分析

针对含气输油管道中水力瞬变过程,建立了气泡离散布置模型.在考虑变波速的情况下,采用特征线法进行求解,并编制了计算机程序.对具体含气管道进行了实例计算,结果表明,所提出的模型和算法是切实可行的.