多相混输管道水合物流动的LedaFlow软件模拟

为了深入探讨多相管道混输体系水合物浆液输送技术,采用LedaFlow软件进行抑制剂注入和水合物浆液多相混输的模拟计算。利用软件的参数优化模块计算最佳抑制剂注入量;利用软件水合物输送模块进行水合物浆液输送模拟计算。根据模拟计算结果,分析管内水合物浆液流动规律,初步探索LedaFlow软件在水合物浆液流动安全保障中的应用,以期为天然气凝析液管道的水合物流动安全保障提供参考。     

水合物浆液流动特性数值模拟

考虑水合物颗粒体积分数对水合物浆液粘度的影响,应用CFD／FLUENT模拟得到了设计工况下水平管中水合物浆液流型、床层高度,颗粒体积分数分布,管道压降、平均粘度等数据,同时基于DoronP等提出的适用于固液两相流动的双层流动模型,编程求解各工况下的流动参数。通过对比模拟结果、计算结果和实验结果可知,数值模拟方法可以对水合物浆液在水平管中的流动压降进行准确预测,而通过编写UDF,将水合物颗粒流动过程中的粒径分布考虑其中,可以更好地描述水合物浆液的流动状态。因此,数值模拟方法可以作为研究水平管中水合物浆液流动特性、分析流动参数影响因素的有效手段,但尚存不足,有待完善。（图7,表4,参10）     

油水体系水合物行为实验研究装置及其应用进展

油水体系中水合物生成机理及浆液流动规律的实验研究对制定水合物风险管理策略、保障管道运行安全具有重要意义。为明确水合物实验研究装置的特点及其在油水体系中的应用进展,阐述了水合物行为研究中常用的宏观与微观装置的结构组成、突出特点及应用情况,对比分析各装置优缺点,综述了研究装置在水合物成核过程研究、生长与分解速率表征、颗粒聚集效果评价、浆液流变特性分析及量化模型建立等方面的应用成果。针对研究现状提出油水体系中水合物研究的建议,未来可将谱学仪器与现有装置耦合进行油水体系中水合物的多尺度研究,在高压环境中进行水-水合物颗粒界面性质研究,同时基于水合物生长速率、聚集特性及浆液流动性等参数建立水合物堵管风险评估方法。（图9,表3,参84）     

微观结构对水合物浆液流动特性的影响研究现状

海底管道天然气/水合物浆液混输技术是近年来出现的一种新技术,有助于解决深海油气混输易发生水合物堵塞事故的难题。研究水合物浆液的流动特性是实现该管输技术大规模工业应用的重要基础,而浆液的微观结构是决定其流动特性的本质因素。介绍了现有文献中的几种关于颗粒聚集机理的解释以及两种测量微观性质的试验方法。     

气-水合物浆液两相流动模拟计算

多相流的研究已有近40年的历史,但对含水合物多相管流的研究很少见。针对油-气-水-水合物多相混输问题,将水合物固体颗粒与液相作为拟流体浆液处理,给出了气-水合物浆液水力、热力及相平衡的稳态计算方法,并将计算结果与实验环道所得数据进行对比。利用闪蒸算法计算了水合物的生成量,确定了管道内的流体相数、水合物开始出现的位置以及气液相的流量和摩尔组成,获得了气液相的热力学参数。     

油基体系水合物浆液瞬态流动机理模型

深海油气在生产运输过程中涉及高压、低温条件,极易产生水合物并导致管道堵塞.对于水合物浆液的气液固流动体系,基于水合物颗粒分散相特性,依据粒径对水合物颗粒进行分类,结合水合物生成/分解动力学模型,模拟水合物颗粒的个数、粒径及运移规律,耦合双流体模型和温度方程,建立了适用于油基体系的水合物浆液多相瞬态流动机理模型.采用交错...     

天然气水合物浆液流变性研究现状

综述了天然气水合物(NGH)浆液流变性能的研究现状,重点讨论了天然气水合物浆液的表观粘度与水合物固体分数、粒径、粒径分布、剪切率、压力、温度等之间的关系,认为粘度是浆液流变性能的主要标志。指出浆液的流变性能受多种因素的影响,其流变性对浆液的输送工艺具有非常重要的作用。     

流动体系水合物分解研究进展

水合物分解机理的基础研究,是抑制水合物在油气管道流动体系形成冰堵,深入开展水合物矿开采,应用水合物作为媒介储存与运输气体、净化与分离气体,以及应用水合物浆液输送气体等技术研究的关键。结合国内外水合物分解的实验研究与理论研究,系统评述了流动体系水合物分解实验及相关模型的研究进展。通过水合物分解形态观测实验,可知水合物分解是依时吸热过程,受动力学、传质和传热等因素控制。总结了水合物颗粒大小、化学注剂、温度、压力以及气相组成等因素对水合物分解速率的影响。总体而言,水合物分解理论模型应用于流动体系的不多,将动力学、传质、传热等因素综合起来的模型有待成熟,基于此提出未来流动体系水合物分解研究的方向和建议。     

天然气水合物浆液稳定性影响因素的正交实验

天然气水合物浆液技术为水合物防治和油气混输的实现提供了有效手段,而浆液的稳定性是使该技术实现工业应用的关键,其影响因素较多。利用正交实验分析了温度、压力、水油比、气液比对水合物浆液稳定性的影响,并将水合物体积分数、水相转化率、水合物密度作为水合物浆液稳定性的代表评价参数,基于反应釜内水合物的生成实验,通过编程确定了4种因素对稳定性代表评价参数的影响程度,在此基础上对流动实验工况进行划分,明确了今后水合物浆液稳定流动性实验的研究方向。     

中俄东线天然气管道投产初期水合物预测及防治模拟

中俄东线天然气管道管径大、压力高、北段处于寒区,投产运行初期高压、低温条件使管道存在水合物生成风险。基于多相流理论和CSMHyK水合物生成动力学模型,针对该管道投产第一年冬季运行工况下水合物的生成区域、生成量,水合物在管道中的堆积程度以及水合物的防治方法开展研究。结果表明:当管输天然气含水量大于150 mg/kg时,管道存在水合物生成风险;管道中生成的水合物主要聚集在低洼管段下游,管段高差越大,水合物聚集量越多,且管道中水合物的堆积程度不仅与低洼管段上升段的高差有关,还与下坡段管道的高差及坡度有关;当选择乙二醇作为水合物抑制剂且其注入质量分数达到50%时,可以有效防止中俄东线天然气管道生成水合物。(图6,表4,参22)     

天然气管道的减阻与天然气减阻剂

依据流体管道的流动规律和减阻增输机理,指出天然气管道的减阻原理是抑制贴壁薄层(厚度等于粗糙度)内的气体脉动。认为管壁内涂、壁面薄液膜、凝析液中注入液体减阻剂和在管道内壁上吸附气体减阻剂是天然气管道有效的减阻方法。研究结果表明,气体减阻剂应是一种具有极性端和非极性长链的分子聚合物或化合物。     

减阻剂应用技术研究

依据高聚物减阻增输机理,利用加剂前后的管道工作特性曲线,导出了不同流态下的增输率计算公式.由于增输率计算值与实测值对应的加剂流体的雷诺数不同,因此计算值略小于实测值,并得到试验验证.提出了减阻剂的应用范围、应用方法及室内试验和实际应用时应注意的事项.     

EP系列减阻剂的研制与应用

减阻剂是一种应用于原油和成品油管道输送的化学添加剂，可减小流体在管道中的阻力，从而节约能源。介绍了EP系列减阻剂的作用机理、研制方法、中试生产和现场实验的概况，中试产品在青海油田花格线现场实验的结果表明，其性能指标达到国际同类产品的水平。     

表面活性剂减阻试验研究

表面活性剂湍流减阻作为一种新的减阻技术,在油田伴热和海底管道伴热系统中都有很好的应用前景。测量了十六烷基三甲基氯化铵减阻溶液在三种不同管径圆管中的压降规律,研究了管径尺寸与表面活性剂浓度对减阻率的影响,获得了不同条件下减阻率与雷诺数的关系曲线。     

非牛顿原油的管道摩阻特性

通过分析具有假塑性流体特性的原油在加热输送管道中的摩阻损失特点,提出了随输油温度降低,非牛顿原油摩阻损失下降的临界有效管流剪切率的概念和计算公式。相对牛顿流体,当流量增大时,非牛顿原油的摩阻损失增加幅度减小,并且原油流变指数越小,这种趋势越大;对于热输非牛顿原油管道,管道的临界有效管流剪切率只与所输原油的性质有关。     

ASTROPHYSICS: Neutron Stars Imply Relativity's a Drag

A new finding, based on x-rays from distant neutron stars, could be the first clear evidence of a weird relativistic effect called frame dragging, in which a heavy chunk of spinning matter wrenches the space-time around it like an eggbeater. Using data from NASA's Rossi X-ray Timing Explorer, three astronomers in Amsterdam found circumstantial evidence for frame dragging in the flickering of three neutron stars in binary systems. They announced their results in the 1 September issue of The Astrophysical Journal.     

高分子聚合物的湍流减阻机理

对链状高分子聚合物进行球-棍模型简化,使得在描述其减阻机理时更加直观形象。利用流体流动控制方程和高分子本构方程进行直接数值模拟,根据模拟结果研究聚合物的主要减阻机理。在湍流条件下,聚合物反向扭矩从根本上抑制了湍流发卡型漩涡的迸发和再生,进而减少流体的湍流脉动及流动阻力损失。其中,聚合物的正向扭矩作用在发卡型漩涡的拱形头部和第2个发卡型漩涡的腿部,抑制湍流漩涡的迸发频率和强度,减少新的发卡型漩涡的生成;聚合物的反向扭矩作用在发卡型漩涡的卷曲方向,可以减小漩涡的弯曲率和倾斜角度。     

减阻剂的模拟环道评价

减阻剂应用于输油管道可以达到增输或降压的目的,其性能评价是一个重要课题。阐述了利用环道进行减阻剂性能评价的原理,并给出了一套室内模拟环道评价装置。对环道的装置构成、设计规格和水力学特征进行了介绍。测定了室内合成EP系列减阻剂的减阻性能,对减阻剂与流体相互作用规律进行了探讨。试验结果表明,雷诺数在9000(对应管壁剪速1276s~(-1)左右时,减阻剂性能达到最大值,之后由于减阻剂的剪切降解导致减阻率降低;减阻率在加剂浓度约15mg/L时达到最大值,约74％。     

Drag reduction by formation movement in spiny lobsters

Movements of spiny lobsters (Panulirus argus) in formation reduce drag during locomotion; such movement is of particular significance during mass migration. Queues (single-file lines) of spiny lobsters sustain less drag per individual than do individual lobsters moving at the same speed. It is proposed that queuing behavior conserves energy and is a consequence of the evolutionary role of migration in this particular species.