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。     

海底天然气管道多相流动与腐蚀状况分析

为全面了解某海底天然气管道的运行状况,保证天然气海管的安全运行,通过建立天然气海底管道仿真模型和腐蚀预测模型,分别对水露点含水量状态和饱和含水量状态下的不同典型工况进行分析,得出了天然气海管流动参数分布规律、流型、积液量、水合物生成以及管道腐蚀情况。结果表明：在两种含水状态下,海管运行参数均在设计范围之内,且均无水合物生成;水露点含水量状态下积液量几乎为0,管内流型为单相流,仅立管处有轻微腐蚀;饱和含水量状态下积液量较大,管内流型为分层流,整个管道均会发生中度腐蚀。该分析结果可为海底天然气管道采取有效的防护措施提供参考依据。     

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。     

基于图像处理的油气水三相流流型演化特性分析

为了研究油气水三相流流型的时空演化特性,利用高速摄影技术拍摄了垂直上升管中油气水三相流六种典型流型的动态图像,通过二阶直方图提取了流型动态图像的纹理特征时变参数,分析了纹理特征时变参数序列的功率谱熵和近似熵两种复杂性测度.研究结果表明,流型图像纹理特征时变参数的演变趋势描述了不同流型结构的变化和动力学特性的变化,并且能量特征更能有效地反映流型演化的动力学特性.同时,动态图像分析方法有助于理解流型的时空演化特性,为油气水三相流流型的表征分析提供了一种有效的方法.     

集输管道油气水三相流型识别数值模拟

油气水三相介质具有的不同物理化学性质,使得其混合物在时间和空间上存在一个相态与分布均不确定的混合界面。采用多相流VOF模型研究了集输管道内油气水三相混输过程,并对其流型进行识别,通过研究初始含气率对流型的影响,得到工程实际中常见的泡状流和塞状流,进而分析了流速对泡状流中气泡分布的影响。结果表明：对于泡状流,气泡的分布与液体流速直接相关,流速越低,气泡的分布越不均匀;模拟结果与相关理论吻合较好,可为工程实际提供一定的理论指导。     

管道气顶排空过程的压降计算方法

为了完善机动管道气液两相流的压降计算方法,为管道充气排液的设计提供理论依据,介绍了基于流型的水平管气液两相流压降计算方法,回顾总结了流型的划分方式,提出了流型划分中存在的问题;对均相流模型、飘移流模型、分相流模型进行了对比,介绍了有代表性的和近几年出现的与流型相关的压降计算方法;分析了机动管道充气排液工况中的常见流型以及流型和压降的变化趋势,排空的初始阶段为分层流,排空中间阶段分层流和段塞流同时存在,排空的最后阶段出现短暂的环状流。将排空管道分为纯气体段、气液混合段及纯液体段,建立了不同工况下的压降模型,并提出了机动管道气顶油排空中亟需解决的问题。     

油-水两相流研究及其软件在渤海油田的应用

油-水两相流是石油开采中的常见现象,具有独特的流动特征,给混输管道的安全、经济设计及混输管道腐蚀速率的确定造成很大困难。通过对多种油-水两相流的试验和理论研究,对油-水两相流现象和规律进行了分析,提出了流型和压降模型,并编制出油-水两相流的流型和压降预测软件,利用该软件对渤西油田和绥中36-1油田两条油水混输管道相关参数进行了计算,计算结果与油田实际完全吻合。     

起伏管道中成品油携杂质的流动状态

针对成品油管道中存在的油携杂质流动问题,建立了成品油携水携杂质试验环道装置,研究了油携杂质的流动状态,并进行了油携水类比试验;采用大涡模拟方法对油相流场进行仿真模拟,分析了流场对杂质运动的影响。研究表明:油携杂质固液两相流型可分为颗粒流、移动床流及固定床流3种;颗粒加入量越少,油品流速越高,流型由移动床流向颗粒流的转换越快;杂质沉积点位于上倾段后的高点位置,此处管道下侧壁面边界层增厚,油流曳力减弱,二次流有利于杂质聚集;杂质是否在杂质沉积点沉积与油品流速有关,与颗粒加入量无关;类似于杂质颗粒,小体积水团也会在杂质沉积点沉积。研究结果为成品油管道的安全输送提供了保障。     

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.     

水平管内油-气-水三相流流型的实验研究

在内径为４０ｍｍ的水平管内，０．４ＭＰａ压力下进行了油－气－水三相流流型可视化的实验。描述了所观察到的各种流型的特征，并给出了流型图。可视化实验中观察到的流型有７种类型，分别为水基和油基的波状流，弹状流的分层－环状流。实验中带发现然两相流动中所观察不到的新的流型结构。     

水平管中油气水三相流动实验研究

长距离油气水三相流管道混输技术,已经成功应用于海洋油田的开发,目前正引入沙漠、滩涂和极地油田的开发。混输技术研究的重要内容是油气水三相流动的规律,包括流动形态、压降和持液率的规律,其成果对多相流混输系统的设计和运行非常重要。综述了90年代以来国外开展水平管中油气水三相流动研究的情况。由于三相流远比两相流复杂,因此研究工作大多是在借鉴两相流成果的基础上进行的,取得了一些有价值的结果,为进一步深入研究奠定了基础。针对国内外的此项研究工作现状,提出了继续开展研究工作的几点建议。     

水平管中段塞流的研究进展

介绍了国内外水平管中段塞流的研究进展情况，论述了水平管中段塞流的形成机理和特征参数(液塞长度、空隙率、压降以及液塞速度等)，对当前水平管段塞流动研究中存在的主要问题进行了分析，指出了今后的研究方向，旨在全面揭示水平管段塞流流动的内在规律，以期有效地指导试验研究和工程应用。     

利用扩散分析法识别油气水多相流流型

以油、气、水为试验介质,研究了油气水多相流体在水平管中的流型特征。通过测取水平管内油气水多相流流动的试验段压力降脉动信号,运用扩散分析方法对所测压力降脉动信号进行分析。分析表明,不同流型的信号序列其数值分析的结果具有不同的数值特征,反映了不同多相流流型的流动机帛,因此可用于多相流流型识别。     

非线性分析技术在多相流领域中的应用

介绍了国内外非线性分析技术在多相流领域中的发展现况及应用前景。着重就混沌分形技术的三个重要参数Hurst指数（分维数），关联维数D，以及Kolmogorov熵对非线性系统进行了分析研究，总结了小波分析理论在多相流中的应用研究，旨在全面阐述多相流动的内在规律，以期有效地指导实验研究和工程应用。     

双金属复合管标准发展现状及存在的问题

针对目前双金属复合管产品及相关检验试验标准研究方面的不足,介绍了国内外双金属复合管相关标准的发展历程及现行标准的制修订情况,对比分析了国内外双金属复合管标准的主要条款。结果表明:目前国外双金属复合管标准主要以API SPEC 5LD《内覆或衬里耐腐蚀合金复合钢管规范》系列标准为主,其经过4次修订而成;中国双金属复合管标准以API SPEC 5LD为基础,通过等同采用和修改采用,升级为第3版的SY/T 6623—2018《内覆或衬里耐腐蚀合金复合钢管规范》;国内外双金属复合管标准存在对机械复合管塌陷试验、紧密度试验、弯曲试验指标的规定不明确,冶金和机械复合管工厂焊接及施工焊接工艺评定项目未规范等问题。未来,双金属复合管标准尚需结合制造、检验、工程应用等技术需求来进行完善。     

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。     

长输管道用管的选择

长输管道选用何种型式的钢管，应根据钢管的特征、工作状况及使用环境而定，对直径为５０８￣８１３ｍｍ范围内的长输管道的用管情况进行了分析。指出直径小于５０８ｍｍ的管道，当工作压力不高于６．４ＭＰａ时，宜选用高频焊接的直缝管（ＥＲＷ），当工作压力超过６．４ＭＰａ时，可选用无缝钢管；直径在５０８￣８１３ｍｍ或大于８１３ｍｍ的管道，当工作压力低于６．４ＭＰａ时，可采用螺旋焊管，当工作压力超过６．４ＭＰａ时，     

不同倾角管中油水两相流研究进展

叙述了近年来国内外对油水两相流流型及流型转化的研究状况,介绍了在垂直管、倾斜管及水平管中的流型和倾角对流型存在范围的影响,对于不同倾角管中油水两相流流型进行了对比。由于倾角和重力的作用,倾斜管中的流型有很大差别,油水两相流大体上可分为分散流和分层流两大类流型。分析了分散流型和分层流型转化的影响因素、转换准则及倾角对转换准则的影响,并对几种转化准则进行了对比。这些转化准则大多针对水平管或垂直管,而对于倾斜管的转换准则,在理论和试验上还需要进一步研究,这也是油水两相流今后的研究方向。     

油气水混输技术在石南油田的应用

针对石南油田基东集输管道起点压力高,部分计量配水站的气液无法进入集输系统这一问题进行了分析,发现采用三相混输公式求出的管道各段压降预测值与实测值较接近,误差在5%～30%之间,且较安全.根据压力预测结果选择油气水混输泵,在基东集输管道起点区域增建了混输泵站及配套控制系统,有效解决了其混输难题,提高了经济效益.