气液两相流管道泄漏规律模拟

气液两相流管道流动参数复杂,一旦发生泄漏,管道内的工艺运行参数会发生改变,从而极大地增加泄漏检测难度。以流体力学基本守恒方程为基础,利用双流体模型建立气液两相流泄漏系统数学模型,并以5 km混输管道为模型,模拟分析分层流和段塞流流型下气液两相流管道的泄漏规律,探究流型、泄漏点尺寸及位置等因素对流动参数的影响。结果表明:管道发生泄漏后,管道沿线压力均降低;泄漏点上游流速略有上升,下游流速明显降低;泄漏点下游持液率降低,上游持液率几乎不变;当流型为分层流时,泄漏不会导致流型改变;当流型为段塞流时,较大尺寸的泄漏会使流型由段塞流变为分层流,较小尺寸的泄漏不会改变流型;泄漏点越靠近管道出口,泄漏点上游压力降低幅度越小。     

水平管内油水两相流流型的实验研究

利用白油和自来水作为实验介质,在内径为２６．１ｍｍ、长约３０ｍ的水平不锈钢多相流实验环道上进行了油水两相流实验。实验中进行了流型测量和观察,观察到了７种油水两相流型,分别属于分散、分离和分散分离混合流型。对油水两相流型及流型间的转化作了仔细的描述,根据流型特征进行了流型划分。     

高含水期水平管内油水混输压降模型及其应用

运用流体力学中的连续性方程、动量方程及波动方程等，对于每一种高含水期油水两相流流型给出了相应的压降模型。高含水期油水两相在水平管内输送时，其流型主要划分为分层流、分散流和O／W＆W混合流型三种。根据已经建立的高含水期水平管内油水两相流理论压降模型，编制了计算机应用程序。模型预测结果与试验数据的相对误差较小，因此该模型可用来预测高含水期水平管内油水混输时的压降。     

三相流动条件下的油水混合物粘度

利用气液两相流压降规律相关式预测油气水三相流压降的关键是油水混合物粘度的预测。采用即时取样方法,在油气水三相流动条件下,实验测量了流型、气液速、含水率对油水混合物粘度的影响,得到了水平管内油水混合物粘度的变化规律:波浪流的油水混合物粘度大于段塞流,而段塞流的油水混合物粘度大于分层流和气团流。随着折算气速和折算液速的增大,油水混合物的粘度增加。反相前,随着含水率增大,混合物的粘度变化范围增大;反相后,随着含水率增大,油水混合物的粘度降低。随着截面高度的增加,油水混合物的粘度增加。建立相应的计算模型,其计算值与实验测量值相差-24.9%~0.93%,吻合较好。     

海底油气管道多相流动中的若干技术

分析了海底混输管道多相流动中的若干关键技术问题,这些技术问题是,天然气凝析液输送技术、油水(稠油/水)输送、油气水三相流动规律的研究现状及存在问题;海底管道流动保障技术(气体水合物、结蜡等固态物控制)、海洋立管中严重段塞的形成和控制方法、天然气/凝析液清管技术、多相计量和增压设备和技术等。指出了在对多相管流研究的基础上,以流动安全技术作保障,应用先进的多相计量和增压设备,采用高度自动化控制系统,建设长距离、大口径、高压力油气混输管道,可以为我国的海洋油气田向更深水海域发展提供技术支持。     

油水两相管流理论的研究进展

综述了油水两相流动分层流流型压降理论和分散流流型压降理论的研究进展。对于分层流流型压降理论,着重介绍了研究相对较成熟的双流体模型,其关键在于油水两相界面摩阻因数的计算;对于分散流流型压降理论,介绍了均相流模型,其关键在于油水两相混合液粘度的计算。分析了油水两相管流理论研究存在的问题,提出了针对实际生产需求亟待开展的理论研究方向。     

稠油-水两相流乳化条件的实验模拟

以胜利油田典型稠油掺水集输管道进/出口采集的7种油水样为研究对象,基于实际管输油水介质中的乳化水含量,实验模拟与确定实际油水流的乳化条件,测试分析不同稠油的乳化特性,对比分析模拟乳化油与实际乳化油粘温特性的相似性,探讨不同油水混合液在相应模拟乳化条件下的反相点与实际油水流乳化水含量之间的关系。结果表明:特稠油掺水完全乳化所需的搅拌时间比普通稠油长得多,普通稠油完全乳化所需的搅拌时间与掺水率呈正相关,特稠油完全乳化所需的搅拌时间与掺水率无明显关联性;室内模拟乳化油与管输实际乳化油的粘温特性相似,模拟油水乳状液的反相点与相应的实际管输油水流的乳化水含量基本相同。因此,室内可以模拟确定稠油掺水输送的乳化条件。     

稠油脱水沉降罐温度场的数值模拟

辽河油田生产原油以稠油为主,从油井通过管道输送至联合站。含水稠油在进入沉降罐的过程中,会因沉降罐的结构设置和油水混合液速度产生不同的速度场,导致温度场的波动,使脱出油含水率不能达标。采用FLUENT流场仿真软件,建立沉降罐温度场数值模型,将整个流场划分为配液管进液区域、沉降罐内部沉降区域及收油槽区域。分析进口温度分别为60℃、70℃、80℃、85℃时,油水混合液在沉降罐中的沉降分离效果和配液管温度场的变化情况:沉降罐中的"水洗层"随着时间的延长而逐渐增厚;在计算时间内,沉降罐配液管出口以下部位,进液的同时未见明显的油层。沉降罐中温度低的区域,稠油粘度大,不利于油水分离。     

突变管段油水两相流的流动模拟

利用FLUENT软件模拟了油水两相流在突变管段中的流动,结果表明,在管径突变段管内流体的压力、速度有明显变化,且变化程度受到流体中油相含量的影响。通过模拟得到了油水两相流处于不同油相含量时在突扩管和突缩管中的流动规律,可为油水两相流输送管道的生产运行提供必要的参考。     

倒U形管内油气水三相流动流型分布的研究

通过可视化观察 ,采用以电导探针与光纤探针相结合的方法 ,对弯头连接起来的倒U形管内油气水三相流动流型分布进行了试验研究。结果表明 ,由于弯头的影响 ,使得倒U形管垂直段内的流型分布表现出不同于长直管内的流型分布 ,表现出更多的流型形式 ,同时由于油水两相流动的影响 ,使得倒U形管内的油气水三相流动的流型分布更为复杂。建立了流型图 ,实现了在同一流型图上表示油气水三相所有流动形式。