起伏输油管道临界完全携积水油速数值模拟

水力清管可有效减缓管输油品质量指标的衰减,研究水力清除成品油管内积水所需的临界完全携积水油速具有十分重要的现实意义.首先,分析了完全携水油速下管内油携水的流动型态,发现临界完全携积水油速下,上倾管内油携水流动属于油水两相波状分层流.基于此,建立了双极坐标系下的油携水流动数值模型,并给出了数值求解算法.最后,将模型计算值与文献数据进行对比分析,验证了临界完全携积水油速数值模型的可靠性.对上倾管道内柴油携水流动过程进行了数值研究,详细分析了水力清管过程中油流和积水的流动特性.研究结果表明:水膜在油流携带过程中主要受重力压降的影响,摩阻压降相比于重力压降可忽略;当管内油速较小时,靠近相界面处的水相部分在油相的携带作用下向下游流动,而管壁附近的水相在重力作用下回流至管道底部;随着油相速度增大,水相速度最小值位置逐渐向管壁偏移,当其首次出现在管壁位置时对应的管内油相速度即为临界完全携积水油速.

大落差成品油管道水联运投产全过程模拟

投产试运是保证成品油管道后续安全运行的关键环节,需要提前制定安全可靠的投产方案。目前,投产方案大多依据实践经验进行编制,无法准确预测投产过程中管道沿线各点水力状况。为了确保大落差成品油管道投产过程的安全可靠,针对水联运投产的3个阶段,分别建立了相应的数学模型。利用这些模型,计算了大落差成品油管道投产过程中全线的水力参数;预测了充水扫线阶段全线不满流段的分布位置和长度;给出了投产过程各个阶段的配泵方案;实现了油水置换过程中油水混合物体积和油水界面的监测。研究结果可为大落差成品油管道投产方案的制定提供参考。

基于反问题理论的油库管道阀门控制方案

目前,油库管道阀门进行现场操作时大多结合工程经验与SCADA数据进行试探性调节,具有一定的盲目性,阀门调节时间长、风险大。为了制定压头约束下油库管道复杂水力系统中阀门的调节方案,根据油库管道系统的通用物理模型,结合水力瞬变相关理论,建立阀门调节过程的数学模型,并根据实际工况,确定对应的定解条件。结合有限差分法和空间特征线法,针对存在变径点、泵、阀等元件的复杂油库发油管路系统,基于反问题相关理论,求解压头约束下以调节时间最短为目标的阀门控制方案,从而为复杂水力系统中阀门的控制优化提供借鉴。(图6,表3,参20)

油藏单相流动POD低阶模型研究

针对油藏模拟的高精度快速计算需求,本文将特征正交分解方法应用于对油藏模拟控制方程的降维处理,建立了油藏单相流的POD低阶模型。在90个算例中,对渗透率均匀/非均匀分布、各向同性/各向异性等情况,所建立的油藏单相流POD模型的计算结果相对于有限差分法计算结果的偏差在10^(-6)~10^(-3)量级范围内,计算时间约为有限差分法的1/3000~1/9000。

基于无线通信基站的清管器实时三维定位方法

为了解决清管器实时三维定位问题,利用商用通信网络对清管器位置进行全过程实时在线跟踪监控。根据定位信号的定量分析结果研究开发了能自动适应环境的定位算法,分别提出5基站自适应定位算法、4基站自适应定位算法及基于通讯半径约束的定位算法。对于5基站自适应定位算法,利用基础数据对模型进行测试,其最大定位误差不超过1.6 m,平均误差为0.61 m。为利用最少的点进行高精度定位,又开发了4基站自适应定位法,并利用两组数据进行测试,平均定位误差为2.19 m。同时,对不同通信半径约束进行研究,得出通信半径越小,总的有效通信连接数越少,定位精度越低,在可接收到清管器发射的信号范围内,基站的数目以5~13为宜。对实际输油管道清管过程进行了清管器定位测试,从而验证了基于无线通信基站的清管器实时三维定位方法的有效性。