油流排除管道积水的理论分析

针对成品油管道存在的低洼管段积水腐蚀管道的问题,探讨了利用油流将积水携带出管道的机理。以固定倾角圆管管段为研究对象,运用动量守恒和动量积分关系式,采用界面剪切应力的经验关系式,假定上游油流按照平均流速流动,分析了上游来油对倾斜管道中积水的携带作用。结果表明,管道水平且水量较少时,上游来油可将积水完全带出;而增大管道倾角或增加积水量,积水无法被携带出去,甚至出现逆流。若能考虑非定常流动模型,将会更合理地解决成品油管道中的积水携带问题。     

积水在成品油管道中的运动状态

为解决国内成品油管道因积水产生的内腐蚀问题,建立了室内实验环道,通过高速摄像等方法,对低洼-爬坡成品油管段内积水的运动状态进行研究,分析了积水量、油品流速对积水运动状态的影响。结果表明:积水在成品油管道中的运动状态不同于传统的油水两相流,在不同管段呈现不同的流型。由于成品油与积水的密度差较大,在上倾管段中,受成品油携带作用与重力作用的影响,积水在管道底部达到动态平衡,因此难以排出管道。积水在成品油管道中的运动状态研究成果,可为进一步研究积水的排除方法,减少管道的内腐蚀提供实验依据。     

管道低洼处积水排除实验

通过分析成品油管道清管杂质中铁锈和水的来源,指出管道不断产生杂质的原因是管道投产期间水压试验过程中低洼处积水引起的管道内腐蚀。提出了油流携水的积水排除方法。为研究油流携水系统的流型、积水分布以及出水量,分别利用透明管、钢管对积水在油流冲刷作用下的运动形态和出水量大于0的临界条件进行了实验研究。借助由下倾、水平、上倾3段测试管段组成的内径为15mm的玻璃管和内径为25mm的塑料管两套实验系统,采用柴油和水分别对积水分布形态进行了观察,并利用内径为27mm的钢管实验系统对上倾管段不同位置的出水量进行测量。在实验范围内,油相流量较小时,积水以近壁偏心大水滴的形式在油流携带下向前爬行;随油相流量增大,偏心大水滴下游被打散成小水滴进入油流;油相流量越大,大水滴经过的距离越长,出水量越大。     

成品油管道内杂质运移沉积及其影响规律北大核心

为确定可行的水力清管方案,对成品油管道内杂质沉积运移规律、影响因素及杂质沉积对管道的影响等方面内容开展了研究。设计建造了室内成品油携水携杂质试验环道,可以开展不同倾角、口径成品油管道内杂质运移沉积规律测试、内腐蚀特性测试;利用Fluent-DEM耦合的数值方法,开展了不同工况下固体颗粒在成品油管道内的运移特性研究。试验测试结果与数值模拟数据的吻合度较高,说明数值模拟方法具有较高的可靠性。基于试验与数值模拟手段,研究了杂质沉积特性、临界运移流速、沉积特性的影响因素以及杂质沉积对管道内腐蚀的影响。研究发现:固体颗粒通常沉积在上倾-水平管道弯头的后方,并获得了流速、管道倾角、口径、固体颗粒的密度和球度等参数对固体颗粒运移特性的影响规律,得到了杂质沉积对成品油下方积水的运移及管道内腐蚀特性的作用机理。     

成品油管道内杂质运移沉积及其影响规律

为确定可行的水力清管方案,对成品油管道内杂质沉积运移规律、影响因素及杂质沉积对管道的影响等方面内容开展了研究。设计建造了室内成品油携水携杂质试验环道,可以开展不同倾角、口径成品油管道内杂质运移沉积规律测试、内腐蚀特性测试;利用Fluent-DEM耦合的数值方法,开展了不同工况下固体颗粒在成品油管道内的运移特性研究。试验测试结果与数值模拟数据的吻合度较高,说明数值模拟方法具有较高的可靠性。基于试验与数值模拟手段,研究了杂质沉积特性、临界运移流速、沉积特性的影响因素以及杂质沉积对管道内腐蚀的影响。研究发现:固体颗粒通常沉积在上倾-水平管道弯头的后方,并获得了流速、管道倾角、口径、固体颗粒的密度和球度等参数对固体颗粒运移特性的影响规律,得到了杂质沉积对成品油下方积水的运移及管道内腐蚀特性的作用机理。     

成品油油流携水机理研究进展

成品油管道低洼处积水引起的腐蚀产物经常会堵塞干线设备,利用油流剪切、冲刷低洼处积水进而将其排出管道是减少管道腐蚀、防止管道堵塞的有效方法。从试验研究、理论分析及数值模拟等方面,对成品油油流携水时积水流动特征、积水运动速度、积水可被携带的临界条件、临界条件的影响因素与规律等方面的研究进展进行了总结,分析了目前研究中存在的问题,并提出应在更大速度范围(0.57～1.53 m/s)内进行积水分布特征及积水运动速度的试验研究;此外,还应研究水相预润湿后的钢管转变为恒定油润湿时的临界条件。研究成果对排除管内积液、杂质有指导意义。(参28)     

管道中油携水流动时的水相界面分布模型

成品油管道低洼处积水引起的腐蚀产物堵塞管道事故,严重威胁管道的正常运行。为研究管道中油携水作用机理,根据适用于油水两相共存于同一管路中的两流体模型,提出了水相厚度梯度的计算公式,对不同倾角管道中油流携带积水时水相界面的分布进行了理论分析,发现物性参数和管道倾角均能影响水相界面的分布,分析结果可以很好地指导实验方案的制定。实验中应记录油品的温升,进而确定物性的变化。另外,在管道倾角较小时,应减小倾角的变化量;管道倾角较大时,应增大倾角的变化量。     

起伏湿气管道持液率分布规律及临界倾角模型

起伏湿气管道在实际运行过程中,管道低洼处和上坡段容易形成积液,从而造成管输效率降低、管道压降增大、水合物生成、形成段塞流以及管道内腐蚀加剧等一系列问题,为此,对地形起伏湿天然气管道的积液规律进行分析。以某集气站集输管道为例,探究了地形起伏湿天然气管道沿线的液体分布情况,针对管内气体流速、管道倾角等因素对管道持液率的影响进行敏感性分析,得到该起伏湿气管道的积液规律以及某流量工况下管道不出现积液现象的临界管道倾角,并基于此建立了气体流速、管道倾角以及持液率之间的预测数学模型,将模型计算结果与软件模拟结果进行了对比分析,验证了预测模型的准确性。预测模型为湿气管道实际运行过程中的积液控制与安全运行提供了理论依据。     

机坪管道积水驱除数值模拟

机坪管道底部积水引起的腐蚀产物容易堵塞管道,影响管道正常运行。结合计算流体力学和等效切应力原理,运用CFD技术对机坪管道积水驱除过程的流动特性进行三维数值模拟,分析大管径工况下机坪管道底部积水的驱除状况,得出影响积水流态的主要参数及积水能够被完全驱除的临界条件,揭示机坪管道积水后系统的流动特性。结果表明:管道底部积水形态与油相流速、管路布置、积水量等参数有关;利用管道内部油相将底部积水完全携带出管道,需要增大油相流速、降低倾角、减小积水量。研究大管径管道积水的流动特性对机坪管道积水驱除的实际应用具有重要的指导意义。     

机坪管道积水驱除数值模拟北大核心

机坪管道底部积水引起的腐蚀产物容易堵塞管道,影响管道正常运行。结合计算流体力学和等效切应力原理,运用CFD技术对机坪管道积水驱除过程的流动特性进行三维数值模拟,分析大管径工况下机坪管道底部积水的驱除状况,得出影响积水流态的主要参数及积水能够被完全驱除的临界条件,揭示机坪管道积水后系统的流动特性。结果表明:管道底部积水形态与油相流速、管路布置、积水量等参数有关;利用管道内部油相将底部积水完全携带出管道,需要增大油相流速、降低倾角、减小积水量。研究大管径管道积水的流动特性对机坪管道积水驱除的实际应用具有重要的指导意义。     

采用辨识法确定管道沿程摩阻系数

管道瞬态水力计算可以采用特征线法,但其模拟结果的精度取决于管道沿线摩阻系数的选取.为缩小管道摩阻系数理论计算值与实际值存在的较大差异,对比分析了兰成渝成品油管道相关运行参数,指出采用辨识法确定管道各管段的摩阻系数,可以有效提高管道瞬态水力计算的精度.     

成品油管道输油泵机组的操作技巧

针对兰成渝成品油管道的实际运行工况,分析了影响输油泵机组正常运行的主要原因,对输油泵机组的操作技巧进行了归纳总结.提出只有选择工艺合理的泵机组运行方式和控制方式,才能实现成品油管道的安全平稳运行.     

延安气田多起伏地面管道临界携液流速计算模型

延安气田所处地形复杂,管道起伏多且高程较大,管道积液是气田集输系统生产过程中常见的问题之一,极易引发段塞流,甚至影响气田正常生产。基于液膜模型,考虑运行压力、井口温度、摩尔含水率、管道公称直径及管道倾角5个因素,建立上倾管段临界携液流速计算模型。进而结合延安气田现场运行数据,研究多起伏地面管道的最大倾角、总起伏高程、起伏次数对临界携液流速的影响规律,对已建立的上倾管段临界携液流速计算模型进行修正,结果表明：修正后的多起伏管道临界携液流速模型计算结果与现场数据吻合度高,修正后的模型计算结果准确率达90%,对于多起伏地面集输管道具有较强的适用性,可为延安气田多起伏管道积液预测提供理论支撑。（图8,表3,参35）     

兰成渝成品油管道沿线地质灾害危险度区划

以兰成渝成品油管道沿线地质灾害为研究对象,通过对已有地质资料分析和野外调查,采用因子叠加法对地质灾害发育的基本条件、灾害诱发因素以及灾害现状进行了综合统计分析,并根据分析结果进行了管道区域地质灾害危险度区划和管道沿线地质灾害危险度分段区划。区划结果与管道沿线的实际情况相符。     

兰成渝管道减阻剂工业应用试验研究

为使兰成渝成品油管道在增输不新增泵站设施的情况下,能够安全平稳的运行,在兰成渝管道广元—成都段进行了成品油减阻剂的工业试验,分别完成了柴油3个加剂浓度(5mg/kg、10mg/kg和15mg/kg)试验和汽油一个加剂浓度(15mg/kg)对比试验,试验过程包括3个不同基础流量(600m3/h、650m3/h和700m3/h)下的减阻试验、增输试验以及管道允许工况的最大输量试验;试验分析了管道流量、加剂浓度及剪切过程对减阻剂作用效果的影响以及加剂条件下管道的最大输送能力,得出了兰成渝成品油管道在一定减阻剂加量下的安全输量范围。     

成品油管道运营问题分析及其解决方法

针对兰成渝输油管道投产运行以来出现的问题进行了分析,并从输油计划的编制、混油的形成与处理以及管道内部杂质的处理三个方面对成品油顺序输送管道进行了总结和归纳,提出了成品油管道建设和运行的意见和建议.     

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。     

顺序输送管道调度计划编制的影响因素分析

在编制成品油顺序输送管道调度计划时,需要着重考虑管道的能耗、压力波动和混油等因素,以指导管道的安全和经济运行。对这些因素进行了分析,以兰成渝成品油管道为例,探讨了调度计划的变化对下游混油量的影响。     

湿天然气输送管道流体组成分布规律研究

在湿天然气管输工艺计算中,沿线不同管段流体组成的分布规律是个有待解决的问题。通过分析,认为管段持液率不同及相间滑脱是管段流体组成变化的两个原因。由于气液两相流管道一般存在相间滑脱现象,所以稳态工况下各管段组成也是变化的。通过建立计算管段内沿线组成变化的模型方程,对持液率进行了分析计算,指出持液率的变化取决于湿天然气组成、输送压力、温度和管段倾角。讨论了管段内流体组成的变化对气液相流速、温度分布和压力的影响,流体组成变化对沿线液体相速度分布有较大影响,而对压力、温降计算影响很小,并通过算例予以验证。     

起伏湿气管道临界携液气速计算模型

在地形起伏地区,由于管道内水蒸气、凝析液等析出,地形低洼处管道易形成积液,堵塞管道,降低输气效率,危及管道及设备安全.为此,结合现场实际生产数据,对上倾管道中临界携液气速进行研究,发现随表观气速的增加,上倾管道压降先减小后增加.取最小压降点为临界携液状态,其对应气体表观流速为临界携液气速.探究不同管道倾角、含水率、管径...