海底气液混输管道瞬态清管数值模拟

海底气液混输管道由于入口液相流量较高,且存在下倾管-立管的特殊结构,导致清管器在管内运行时,清管器运行参数及管内流体的流动参数均出现较大幅度的波动。针对海底气液混输管道的清管过程,以Minami清管模型为基础,将管道重新划分为上游两相流区、清管器区、液塞区及下游两相流区,并对4个区域分别建立对应的瞬态流动模型,通过耦合各区域的瞬态流动模型,实现对海底气液混输管道清管过程中相关参数的模拟计算。最后,以渤海某实际海底气液混输管道为研究对象,模拟分析了清管过程中清管器运行参数、管内流体流动参数的变化规律,验证了模型的准确性。研究结果有助于提高管道的清管效率,为制定合理的清管方案、高效安全地进行现场清管作业提供指导。     

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）     

地形起伏多相管流段塞流流动参数计算

在起伏多相管流中常出现段塞流。段塞流流动特性参数的计算只能采用经验或半经验关系式。现场实践表明,段塞长度不仅与管径有关,而且还与气液相速度和气液相粘度等有关。结合现场试验,提出了一种计算起伏多相管流中段塞流流动特性参数的准确方法。     

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）     

气液两相流管道流固耦合问题

气液两相流的不稳定流动和管道变形之间的相互作用,极大地改变了流体管道系统的特性,促进了气液两相流管道流固耦合的研究进程。概述了国内外单相输流管道流固耦合研究现状,重点阐述了海洋立管气液两相混输中严重段塞流的流动规律及其流固耦合问题的研究情况,评述了输流管道流固耦合的常用数值计算方法。分析了当前气液两相瞬变流流固耦合研究中存在的问题,展望了其发展前景。     

高气油比混输管路水力计算模型的比较

在气液两相流研究中，管道的压降计算是一项极为重要的工作。在常用的多相混输计算软件中，有多种水力学计算模型，适用于不同流型的水力计算。对于高气油比混输管道，利用锦州20－2凝析气田和上海－平湖气田的实际生产数据，对混输管路水力计算的参数进行了研究分析，筛选出了用于压降计算的模型方程BBME、MBE和DE，并对多相混输管道压降与流量的关系作了讨论。     

海洋立管系统严重段塞流数学模型

介绍了几种典型的严重段塞流预测模型,建立了满足质量和动量守恒的描述混输立管系统内部周期性流动的一维瞬态流动模型.将模型计算结果与实验数据及OLGA软件计算结果进行对比,结果表明:模型计算的立管底部弯头处的压力值变化趋势及段塞周期等参数与实验数据吻合较好;模型计算结果与OLGA软件计算结果存在一定偏差,但在工程可接受范围之内,说明该模型能够对立管系统严重段塞流进行较准确的数值模拟,可为海洋立管系统的合理设计提供理论依据.     

空气-水立管系统的严重段塞流瞬态数学模型

严重段塞流形成时,空气-水立管系统的压力和管内瞬时流量等参数大幅波动,不仅对下游设备造成冲击,而且容易导致管道剧烈振动等危害,准确计算严重段塞流瞬态流动参数是评估其危害的基础。基于气体、液体连续性方程与混合动量方程建立严重段塞流瞬态数学模型,详述数值积分方法,对立管试验装置中的严重段塞流现象进行数值模拟,并对模拟结果进行了验证。数值积分中,采用向后欧拉格式进行预报,梯形法校正;采用变时间步长以提高计算效率且保证精度;开展室内试验,并将严重段塞流循环周期、立管底部压力的试验结果与模拟结果进行了对比;将气、液流速和含气率等瞬态流动参数的模拟值与Fluent软件的计算结果进行了对比。结果表明:该数学模型和数值方法能够较好地计算典型严重段塞流的瞬态流动参数,有利于严重段塞流危害的准确评估。     

海底油气混输管道严重段塞流的问题分析

对海洋平台油气混输管道易发生段塞流的问题进行了分析,给出了工程中预测严重段塞流发生的经验公式以及控制严重段塞流发生的几种常用控制措施,并在自供气举法的基础上提出采用改进调节注气量的方式可实现对强烈段塞流的有效控制.     

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。     

地形诱导的弹状流生成特性研究

通过对受丘陵地形影响的油气两相管流的模拟试验研究，观察到这种两相流具有复杂的流动特性，它与普通两相流在各自倾角管段上的流动不同。由于丘陵地形的影响，油气两相流在流动过程中的流动特性会发生很大变化，最明显的首先是流型的变化，油气两相流流经向下倾斜管段和向上倾斜管段的下凹肘部时，会有新的液弹产生；流经向上倾斜管段和向下倾斜管段的上凸肘部时，原有的液弹则可能会消失。上游水平段已有的弹状流在流经丘陵管道时，弹状流的特性如频率和液弹长度都会发生变化。     

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     

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。     

海洋L形立管系统不稳定流简化计算模型

根据严重段塞流4个阶段的特点,针对L形立管系统不稳定流建立了一维准平衡态简化计算模型,其忽略摩阻和加速度的影响,立管中气相穿透过程应用漂移流模型。气相穿透、气液喷发阶段采用特征线方法求解,并引入气相密度偏移修正过程,能够对典型严重段塞流和液塞长度小于立管高度的过渡严重段塞流进行模拟。将模型计算结果与实验室结果以及其他文献的实验数据进行对比,结果表明模型能够对L形立管系统中的两相不稳定流动进行较准确的模拟。（图2,表3,参16）。     

气液两相流流型的判别方法

为研究气液两相流的流型变换规律,建立高计算精度的气液两相流水力计算模型,以Shoham和Kokal的实验数据为基础,对通用流型判别法、改进的Taitel-Dukler流型判别法及段塞流特征分析法用于气液两相流流型判别的效果进行验证。基于以上3种判别方法,给出流型判别图,并与实验数据进行对比,总结出3种判别方法的特点。结果表明:通用流型判别法和段塞流特征分析法对气液两相流流型的判别结果较好,其中通用流型判别法的计算适用性更强,研究成果为气液两相流水力计算提供了流型判别算法的选取依据。     

龙岗酸性气田低流速管道流动特征

针对龙岗酸性气田某些集输管道内积液和腐蚀严重的问题,基于气井采出流体的性质及输气管道基本运行参数,采用OLGA软件模拟两条典型的低流速管道及不同流量下的001—6#采气管道,分析两条管道内的流型、持液率以及流体与管壁间的剪切力沿管道的变化规律,研究流量对001—6#采气管道内各流动特征参数的影响规律。结果表明：OLGA软件模拟两条采气管道的压降和温降与实际生产数据一致,其模拟结果可靠;下坡管内持液率小于0．05,流体与管壁间的剪切力小于20Pa,上坡管内持液率为0．3～0．4,液相一管壁最大剪切力为80-270Pa,上坡管段是积液和腐蚀严重的区域;气体流量对龙岗001—6#低流速采气管道的流动特征参数影响很大,进一步减小气体流量会使上坡管内持液率及液体一管壁剪切力急剧增大,从而加剧管内积液和腐蚀;当气体流量增大至97．5×10^4m^3／d时,管内的持液率和管壁剪切力均很低,管内积液和腐蚀问题有所缓解。（表6,图6,参9）     

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。     

气液两相间歇流流型下的蜡沉积规律

利用多相流动蜡沉积试验环道,以高含蜡量原油为试验介质,对气液两相流的蜡沉积规律开展试验研究,得到间歇流流型下蜡沉积层厚度随液相折算速度、气相折算速度和间歇频率等流型影响因素的变化规律。结果表明：在间歇流流型中,蜡沉积物在管壁环向分布较为均匀。当液相折算速度恒定,平均蜡沉积层厚度随气相折算速度的增大而减小。若气相折算速度保持恒定,液相折算速度较低时,平均蜡沉积层厚度随液相折算速度的增大而增大;液相折算速度较高时,平均蜡沉积层厚度随液相折算速度的增大而减小。若气相折算速度相同,段塞频率随液相折算速度的增大而显著增大,导致平均蜡沉积层厚度呈现减小趋势。研究结果为建立气液两相流动蜡沉积动力学模型奠定了基础。（图6,参6）     

天然气液化冷剂管外降膜流动特性数值模拟

降膜流动蒸发是液化天然气工艺中绕管式换热器的核心传热方式.为了研究不同雷诺数、管外径及管间距对烷烃类介质降膜流动管间流型、液膜厚度等参数的影响,基于VOF两相流模型和Level Set两相流模型的耦合模型,进行降膜流动的数值模拟研究,同时搭建可视化实验装置,对数值模型进行实验验证.基于数值模拟结果,拟合得到了适用于烷烃...