新型双层笼套式节流阀流场数值模拟分析

笼套式节流阀是高压气井开采常用的关键装置之一。高压气体通过节流阀进行调压和调产,在低温高压的环境下,由于焦耳-汤姆逊效应的影响,流体流经节流孔处时温度较低,极易产生天然气水合物,影响天然气生产的正常运行。因此,节流阀的性能将直接影响生产的质量、成本和安全。传统的笼套式节流阀降压效果较差、节流效率较低、使用寿命较短。基于此,以新型双层笼套式节流阀为基本模型,采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟方法对节流阀中天然气节流特性进行研究,并与传统笼套式节流阀的节流性能进行对比,在本文设置工况下,相比于传统笼套式节流阀,新型笼套式节流阀在节流孔局部的最低压力降低9.5%,最低温度提高7.8%,最大速度降低12.0%,更不易形成低温高压的水合物生成环境,且流体对结构的冲蚀作用更小,其总体性能优于传统式结构;同时研究得出了流体流动参数和节流孔结构参数的改变对新型笼套式节流阀节流性能的影响规律,对实际生产应用具有一定的指导作用。

油田加热炉盘管防垢技术研究与应用

本文主要对油田加热炉结垢的机理原理进行系统性分析,并重新认识。利用现有工艺技术条件、管理手段,通过优化加热炉用水,采用化学防垢、集中诱导结垢、防腐防垢处理等方法进行现场实验探究,结合现场反馈的结垢速率,探索出更适应于油田防垢的技术。

天然气集气站压缩机噪声治理技术应用研究

压缩机作为天然气集气站的重要设备之一,在天然气开发与输送中起着关键的作用,过高的设备运行噪声危害场站工作人员的身心健康,同时也影响周围环境,不符合国家节能减排的战略要求,需要有针对性地治理。根据集气站压缩机噪声特性和运行工况,分析其噪声频谱特性,通过降噪相关技术措施,使压缩机噪声排放可以得到有效降低,满足厂界排放标准要求。对于创建绿色健康的气田生产环境、响应节能减排相关政策具有现实意义和推广价值。

真空加热炉在油气集输加热中的应用探讨

我国油气集输领域中应用最广泛的几种加热炉主体炉形主要有直接加热式和间接加热式等几种。加热炉在油气集输过程中发挥出了关键作用,同时也是油气集输领域中主要的耗能设备。真空相变加热炉采取的是真空相变技术,实现了自动控制、集中加热、自动燃烧器等多项技术的有效融合,不仅可以有效提升换热能力,而且加热炉实际运行效率能超过88%。本文主要对真空加热炉的基本工作原理、使用特点等状况进行了介绍。

海洋石油静电脱水压力容器的超声导波检测研究

近年来,超声导波检测技术作为一种非破坏性检测方法,已被广泛应用于海洋石油设备的检测领域,其优势在于能够实时监测设备的结构完整性、损伤和性能变化,为设备的安全运行提供了有效的手段,但是由于海洋石油静电脱水压力容器的特殊性,还需要对海洋石油静电脱水压力容器的超声导波检测技术进行深入探究。

管道集肤效应电伴热技术在油田原油外输线中的应用

我国是能源消耗国,土地上分布着数千公里的管道,每天提供输送原油和天然气的服务,油气管道的正常运行都需要在某一特定温度下才能正常工作,而这一特定温度常在外界的环境温度之上。通过采用集肤效应电伴热技术,可以有效地控制油气管道内的介质温度,避免油气凝固结蜡,从而确保原油的安全、高效地输送。本文将深入探讨该系统的工作原理、结构特点,并对其计算进行详细分析,同时也将重点提醒施工人员在使用时应当注意的事项。

油气田集输站控系统国产化替代的适应性应用研究

为进一步响应关于信创战略的要求,立足油气田集输站控系统的建设与运行,按“自主可控和信息安全”要求,研究了公司生产现场站控系统国产化替代路径,建立了迁移部署的业务模型,搭建了信创体系下的软硬件试验测试环境,开展了站控系统上位机国产一体化适配测试与评价,形成了油气田集输站控系统国产化替代适应性应用的试验方法,总结了实践经验并推广应用,为更全面保障油气田生产现场安全受控、效益生产,加速建设数字化油气田奠定了工控领域信创与国产化研究的基础。

液化天然气接收站低温安全阀操作故障处理方法

随着社会经济的发展,液化天然气需求量日益增加,对LNG项目建设提出更高要求。基于此,结合具体某地液化天然气接收站项目的实际情况,分析液化天然气接收站低温安全阀现状及问题,根据常见故障情况进行分析,找出故障原因,提出有效的故障处理方法,为液化天然气行业的发展提供助力,提高行业管道使用质量,为相关工作的开展提供参考和借鉴。

在役输气站场数字化恢复技术应用实践

在役输气站场运行多年,其资料难免存在不足,给后期站场安全生产管理带来了许多问题。在役输气站场数字化恢复,利用信息技术、数据处理技术,形成站场的基础数据和模型,可解决站场各类数据错误、缺失等数据质量问题。能缩短在役输气站场的维护、改造、抢修时间,有效提高站场管理效率,为运营单位进行日常生产管理和应急处置提供重要支撑。实践应用表明,在役输气站场数字化恢复是在役站场数据治理的有效手段,能显著地提升站场运维和风险管理水平,对实现站场数字化管理起到积极的促进作用。

基于Fluent分析大口径涡流管节流效果

为了验证涡流管节流效果,建立物理模型,采用理想气体甲烷为计算工质,基于Fluent模拟得到流场内物性参数变化规律。分析发现:冷流率0.5时,甲烷(298 K、12 MPa)在涡流管中高速旋转流动,外旋气体紧贴管壁流至热端出口,温度上升至303 K,内旋气体围绕轴心流至冷端出口,温度下降为293 K;外旋高温气体包裹内旋低温气体流动,可有效缓解管壁结晶,避免气体冻堵问题;轴向位置产生压力滞止点和速度方向折点,沿流动方向,内外旋流气体存在能量损耗,造成压力和速度均减小。节流区间3 MPa左右,忽略传热损失,涡流管合流后气体温降区间几乎为0 K,而节流阀温降区间为9.8 K。组建以节流阀和涡流管为关键设备的节流降压工艺流程对比发现:涡流管能量分离效应优于节流阀节流效应,不仅缩小气体温降区间,而且节流效果明显,在实际应用中可简化输气站节流工艺流程,降低投资和运行成本。

螺旋轴流式多相流泵内流场可视化测试

螺旋轴流式多相流泵适用于输送气液两相流介质,由于两相介质的密度不同,运动轨迹也不相同,气体以气泡的形式流动,在流动过程中大小和形态的转变可直观反映泵内流体参数的变化,通过设计试验系统观测以及数值模拟的两种方式结合对气泡轨迹进行研究。结果表明:在转速低于1200 r/min时,气泡在叶轮叶片骨线1/2处体积达到最大,与压力面接触破碎向吸力面运动,在导叶内气泡自身能量不足开始逆压力梯度回流,两相流通流情况差;转速高于1450 r/min时,叶轮内气泡数量增多、尺寸减小,开始出现叶顶间隙回流且强度不断增加,跨流道运动强度也逐渐增加,在叶顶间隙有明显的气泡冲撞并有叶顶间隙涡的形成,导叶内气泡的气泡跨流道运动导致在其出口尾缘出现气体涡旋,随转速的增加所占流道面积增大,阻碍两相流通流。

LNG低温法兰密封失效分析与改进措施

在LNG船舶接卸过程中,某LNG接收站卸料管线单向阀与管道连接法兰处发生界面泄漏,从垫片密封性能、法兰安装方法、预冷速率、温度等方面分析法兰—垫片密封失效原因,认为安装方法、预冷速率是主要原因。针对上述原因优化法兰螺栓预紧力的计算与螺栓安装、预紧方法,提出在-120℃时对螺栓进行“冷紧”的措施,能够有效提升低温状态下法兰—垫片密封的可靠性。

集输油用非金属柔性复合管研制与性能评价

针对油气田地面集输管线腐蚀泄露、结蜡堵塞问题,研究开发了一种高性能油气介质相容性好、内压强度高的非金属柔性复合管,并对制备的非金属柔性复合管内衬层进行油品介质相容性试验以及相关力学性能评价。结果表明,在温度70℃、压力10 MPa、0号柴油介质下浸泡1080 h后,内衬管氧化诱导时间(OIT)衰减率为14.3%,远小于普通PE100管材的衰减率(56.9%);拉伸强度衰减率为8.01%,低于普通PE100管材(18.05%),具有较好的耐介质相容性。对制备的DN50 mm非金属柔性复合管进行评价,爆破压力可达37.2 MPa,在最小弯曲半径600 mm下,全周期循环弯曲10次未出现开裂,循环后爆破强度为31.2 MPa。通过长期静液压试验预测寿命表明,在40~50℃和使用压力为9.6 MPa工况下,该管材可正常服役50年。产品各项性能完全满足GB/T 38725.2—2020和SY/T 6662.2—2020相关要求,为油气田地面集输道提供了新的选择。

冷流率对大口径涡流管性能影响分析

为了探究冷流率对大口径涡流管节流降压效果的影响,基于Fluent改变冷流率值,对比模拟计算结果发现:主管段区内外旋气体存在能量损耗,轴向位置出现压力滞止点和速度方向折点,径向位置r=28 mm处出现分界层。冷流率0.1至0.5,外旋气体温度上升趋势平缓,制热效果不明显;冷流率0.6至0.9,外旋气体温度上升趋势明显,制热效果加强;冷流率增大过程中,内旋气体温度下降趋势平缓,制热效果减弱。热端出口气体压力随冷流率增大而增加,大部分气体流至冷端出口,导致冷端压力变化梯度明显;冷流率过大,热端出口节流降压效果降低,无法满足节流需求。冷热端出口压差变大,外旋气体流动受阻,速度减小;内旋气体流动加快,速度增大。综合分析得出:冷流率0.5时,大口径涡流管节流降压效果最佳,节流区间3 MPa左右,冷热端出口气体温降区间均为5 K,忽略传热损失,节流前后气体温降区间几乎为零,满足后续工艺温度要求。

水平管式CO_(2)驱地面采出物气液分离方法研究

根据油田现场实际需求,基于旋流相分隔原理设计水平管式分离器,通过对分离器主要影响因素进行模拟分析,得出各参数对分离器分离效率及压降的影响规律。研究结果显示:分离器的适应性较强,在任一结构下,流速在25~35 m/s范围内变化的过程中,压降均能维持在1600~2800 Pa之间。设计正交试验,模拟计算出各工况下分离效率,分析了各因素的显著性,并得出最优参数组合,最优组合的分离效率大幅提升为93.64%。通过量纲分析、数学计算等方法拟合出分离效率计算公式,制作试验样机并将其搭建在试验平台上,将试验数据与模拟数据进行对比分析,发现试验结果与模拟结果误差较小,均在±2%左右。研究结论可为水平管式CO_(2)驱采出流体分离器设计、制造、选型以及运行提供参考,为CO_(2)驱采出流体分离提供高效低耗的新方法。

真空相变加热炉内燃烧特性模拟

真空相变加热炉具有排烟温度低、热效率高等特点。针对某油田用300 kW真空相变加热炉内燃烧进行模拟研究,分析不同负荷下炉内温度场、NO_(x)浓度场和速度场的分布特性。结果表明:各负荷在截面高约1.7 m处平均温度均达到峰值,且排烟温度在148.2—177.1℃之间;额定负荷下出口NO_(x)排放质量浓度为52.4 mg/m^(3);在120%负荷下炉内高温区域扩大,NO_(x)排放增大为72.4 mg/m^(3);炉内高温烟气呈螺旋上升状,中心区域可引射烟气回流,从而降低中心火焰温度;该结构炉膛底部存在流体滞留区,通过模拟发现将炉膛底部和燃烧器改为12°倾斜结构,可消除底部滞留区,并在额定负荷下NO_(x)排放质量浓度降低为45.7 mg/m^(3),满足排放标准。为优化真空相变加热炉结构设计提供了参考。

基于双励磁场的管道应力内检测工程应用研究

超声、射线、磁记忆等方法可以检测管道的表面应力,但是在管道在线应力内检测上暂无应用。基于漏磁内检测器的结构,提出不同励磁强度的2节磁化内检测器在管道内检测的应用方法。通过试验及实际工程检测结果对应力检测的有效性进行了验证,对比了磁记忆、矫顽力检测管道应力的有效性。应用结果表明:双励磁场管道内检测器能够有效地进行长输油气管道的在线检测,通过一次检测得到管道的体积缺陷与应力损伤信息;体积缺陷可以通过漏磁检测进行识别,应力异常可以通过弱磁检测进行识别;在进行管壁应力验证时,矫顽力检测与双磁场应力内检测方法的结果有较高的一致性。磁记忆检测能够识别管道防腐层剥除后未打磨前的管道原始应力分布,检测结果与双磁场应力内检测方法有较好的一致性。研究结果可为管道应力内检测提供参考。

200 MW燃气流风洞降温水除油技术研究与实践

200 MW燃气流风洞试验后产生数吨含油、含悬浮物污水,针对污水处理技术及设备开展研究,对比了阻截吸附、化学分解、沉淀等多种除油技术,结合风洞系统实际情况选择适宜的除油技术,设计并建成了相应的除油系统。研究发现基于新理念、新材料开发的阻截吸附除油技术与传统的除油技术有着本质的区别,所采用的HK阻截膜产生的动态选择阻截膜效应能够实现水过油不过。基于阻截吸附技术的除油系统简洁明了、成本低廉、效果突出,与燃气风洞系统或其他类似有除油需求的场景极为贴切。

长庆油田某区块地面集输系统结垢机理与集中成垢装置研究

针对长庆油田某区块地面集输系统结垢严重的现象,选取结垢部位严重的垢样进行分析,根据现场采出水的分析结果配置水样,研究水样的矿化度、温度、流速等因素对垢体的粒径、沉降速度的影响,为集输系统的防垢工作提供理论支持。在理论基础上通过对集中成垢装置进行参数优化,模拟垢体颗粒在成垢装置中的分布。SEM/EDS/XRD结果表明垢样主要为钡盐、锶盐和钙盐等,这和水样的分析结果相一致,证明垢样主要来自于采出水中盐的沉淀。采出水的矿化度越高,垢体的粒径越大,垢体的沉降速度越快;流体的温度越高,垢体的粒径越小,垢体的沉降速度越小;而流体的流速对垢体的粒径和沉降速度的影响则呈现出先增加后减小的趋势。室内模拟液体处理量和垢体粒径对垢体在成垢装置中的体积分数分布表明,液体处理量对垢体在集中成垢装置中的沉降速度影响最大;垢体粒径越大越有利于垢体的沉降。

油气集输管道加热炉的改造和低碳化运行

对加热炉进行提标增效改造对油气集输管道的绿色低碳运行具有重要意义。文章以输送三高原油2949 t/d的魏荆线为例,从油品性质、加热炉工作原理和炉效率等角度详细分析了管道加热炉的改造效果。结果表明:相比于传统直接式加热炉,真空相变加热炉的炉效率提高12%,平均单耗降低0.098 m^(3)/t,每年节约成本37.15万元;每年减少废气排放112万m^(3),减排二氧化碳当量(CO_(2)e)236 t,实现了低碳减排目标。