油气储运专业回顾与展望

伴随着石油大学 5 0周年校庆的到来 ,我国的油气储运高等教育已经走过了 5 0年的历程。经过 5 0年的发展 ,我国最早的油气储运专业———石油大学油气储运学科已经成长为国家重点学科 ,并且随着我国油气储运事业发展新高潮的到来而迎来了新的发展机遇。回顾了石油大学油气储运专业 5 0年的发展历程 。

不同运距的管道经济输量

在拟定油田的总体开发方案时,必须把产品的运销方案及其对售价和售量的影响作为一个重要环节考虑,要明确一系列技术经济界限,不同运距情况下的经济输量范围就是其中之一。在用最优化方法确定不同管径的经济输量范围的基础上,建议按照运费占油价的百分比来确定相应的不同输量的最远运距。给出了数学模型,介绍了国外管道的运费情况,以及按目前国内热输管道的运价,当运费占油价的15％和20％时不同输量的最远运距。

管输剪切模拟搅拌槽中流体平均剪切率的计算

计算搅拌槽内流体剪切率的Metzner_Otto方法只适用于计算某些叶轮 搅拌槽系统内层流时叶轮区的平均剪切率 ,不能满足原油管输过程剪切作用模拟的需要。根据流体流动的能量耗散率与剪切率的关系 ,提出了通过搅拌的轴功率计算搅拌槽全槽流体平均剪切率的方法。针对牛顿流体和幂律流体 ,提出了全槽平均剪切率的计算式。以实验室用的一个小型搅拌系统为例 ,使用所提出的方法 ,建立了槽内流体平均剪切率与搅拌转速、流体体积、幂律流体稠度系数及流动特性指数关系的经验数学模型。该模型预测的结果与直接由实测扭矩计算的平均剪切率相当接近。本方法适用于各种类型的叶轮 ,不受流体流态的限制 ,其原理还适用于符合其他流变模型的非牛顿流体。

绝热搅拌槽内流体平均剪切速率的一种计算方法

基于流体流动的剪切速率与能量耗散率、以及能量散率与流体温升速率的关系,提出了根据搅拌过程中流体温升速率计算绝热搅拌槽内流体平均剪切速率的方法,并会对一个实验室用的小型高速搅拌系统,建立了流体平均剪切速率与流体黏度及搅拌转速关系的经验模型。本方法确定的是全槽流体的平均剪切速率,其应用不受叶轮类型的限制,可用于湍流搅拌,弥补了Metzner-Otto方法的若干不足。对于控温搅拌槽,可先在绝热条件下确定平均剪切速率与搅拌转速、流体流变性参数及体积的关系。

管道顺序输送高差混油研究

成品油管道线路起伏时相邻油品的密度差和粘度差是影响混油形成的重要因素。分析了两者对混油过程的影响 ,推导出了与混油区的物质分布相关的轴向有效分散系数 ,提出了管道顺序输送高差混油模型。湍流时 ,粘度对流速断面形成的影响在油流核心不明显 ,主要是密度差别导致流速断面变化而影响有效分散系数 ,因此 ,可忽略混油区粘度的变化。在此基础上简化模型 ,推导出了高差混油浓度分布的基本方程。通过算例对雷诺数、管长和倾角等影响混油的因素进行了分析。结果表明 ,倾角对混油的影响程度随着输送距离的增长和雷诺数的提高逐渐减小 ,特别是在高于临界雷诺数的高度湍流和长距离输送时 ,倾角对混油的影响程度相当小。

一种新的蜡沉积模型

在理论分析和室内试验的基础上 ,研究了原油温度、流速、管壁处温度梯度等参数对蜡沉积倾向系数的影响 ,提出了影响蜡沉积的主要因素 ,并在此基础上建立了新的蜡沉积模型 ,该模型考虑了管流剪切对蜡沉积的影响 ,利用该模型可以计算管道不同运行工况下的蜡沉积。

油-水两相流流型转换研究

本文根据钢管内油 水两相流流型特征 ,建立了新的油 水两相管流流型的转换准则。它包括 :分层流型的稳定性准则、分散流型和混合流型的转换边界及反相界线。流型转换准则得到了白油 水和柴油 水两相流的流型实验验证 ,而与有机玻璃管里的油 水两相流型的分布有一定的差异 ,这种差异与P .Angli的不同管材时的流型对比实验结论一致。这些都表明本文的流型转换准则能很好的预测钢管内的油 水两相流流型 。

逐步实施我国油气管道的完整性管理

我国己建成的油气管道长达2万多公里,其中相当部分的在役管道已进入了后期事故多发阶段。如何提高管道系统的安全运行水平,降低事故发生率,已是刻不容缓亟待解决的问题。文章分析了我国油气管道安全管理所面临的隐患,综述了国际管道完整性管理的进展及我国在这方面尚存在的主要差距。进而建议从建立和健全相关法规、标准,根据不同条件,制定不同层次、分阶段实施的完整性管理计划,加强管道安全的科研及成果应用,选定典型管线进行完整性管理试点等方面着手,逐步提高我国油气管道安全管理水平。

水平管内油水两相流流型的实验研究

利用白油和自来水作为实验介质,在内径为26.1mm、长约30m的水平不锈钢多相流实验环道上进行了油水两相流实验。实验中进行了流型测量和观察,观察到7种油水两相流型,分别属于分散、分离和分散分离混合流型。对油水两相流型及流型间的转化作了仔细的描述,根据流型特征进行了流型划分。

成品油管道输送高差混油模型研究

在倾斜管道顺序输送中 ,输送油品的物性差异在重力作用下影响混油的形成。分析了油品物性对混油过程的影响 ,利用与混油区的物质分布相关的轴向有效分散系数 ,建立了管道顺序输送高差混油模型。同时考虑了粘度和密度的变化 ,采用Crank Nicholson型隐式格式构造差分方程 ,并进行了数值求解。利用计算实例对雷诺数、倾角和输送长度等混油影响因素进行了分析。结果表明 ,倾角对混油的影响随着输送距离的增加和雷诺数的提高逐渐减小 ,特别是在大于临界雷诺数的高度湍流和长距离输送时 。

利用能量耗散率计算管流的平均剪切率

含蜡原油的流变性与其所经历的剪切历史有关。以往用截面平均剪切率或湍流时的管壁剪切率衡量流体管流的剪切历史 ,有不当之处。根据能量耗散率与剪切率的关系 ,提出了按流体的体积平均能量耗散率计算流体平均剪切率的方法 ,即可根据流体的密度、平均流速、管道直径、流动的摩擦因子或摩阻压降以及流变参数计算牛顿流体和幂律流体管流的平均剪切率。对于湍流 ,按本方法计算的平均剪切率能合理地度量流体的平均剪切历史。在原油管道正常运行的雷诺数范围内 ,按截面平均方法计算的湍流剪切率比按体积平均能量耗散率计算的结果约偏低 2 0 %～ 40 %。

高速剪切后加剂原油低温流动性的恢复

通过分析现场和室内试验结果,研究了不同条件下高速剪切后加剂原油低温流动性的恢复问题。研究表明,加剂原油低温流动性的恢复与原油的组成和高速剪切后的温度条件有关。有的加剂原油高速剪切后恶化了的流动性可以恢复,有的不能恢复,还有的原油根本就不受影响。加剂原油的恢复性与温度有关,在高温下剪切后流动性可以恢复的原油在低温下不一定能恢复。

声速和衰减系数与含蜡原油特性的关系

当含蜡原油的温度低于蜡的析出温度后，蜡晶将不断析出并相互交联成网状结构；若网状结构达到一定强度，原油将失去流动而凝结。在该过程中不仅含蜡原油的流动特性发生变化，原油的声速和衰减系数也发生变化。本研究结果表明：含蜡原油的声速及衰减系数均随温度降低而增大；含蜡原油在凝结温度前后表现出不同的声速与温度的对应关系；含蜡原油在凝结后的声速与温度的关系同原油的含蜡量有关；含蜡原油的衰减系数在接近凝结温度时急剧上升。含蜡原油声速和衰减系数的变化对应于含蜡原油中有大量蜡晶析出与凝结的过程。

油水两相分层流动的压降研究

提出了一个考虑相界面相互作用的油水两相分层流动的压降模型,分析了游离水层的高度和压降的变化规律,并用白油/水两相流的实验数据作了验证,其模型和测量的学误差的小于15％。

水平管内油-水两相流动压降规律的实验研究

设计和建造了内径为 2 6.1 mm,长 3 0 m的水平不锈钢多相流实验环道 ,利用白油与水进行了油 -水两相流流型和压降实验 .本文针对各种流型 ,分析了油 -水两相流动的压降规律和油 -水混合液有效粘度 ,指出有效粘度法只适用于油 -水分散流型的压降预测 ,对于分层流型或其它混合流型应使用适合该种流型的压降预测模型来计算压降 .

为管输应用的原油降凝剂效果评价的研究

添加降凝剂处理的含蜡原油的低温流动性受处理后降温过程中的剪切作用及降温速率的影响很大，这种影响因原油及管道运行条件而异，因此为管道设计及运行提供数据的含蜡原油降凝剂效果评价，必须综合模拟管输的降温及剪切条件。现行的测试标准在这方面存在明显缺陷。本文在总结多年研究经验的基础上，讨论了管输过程中泵剪切和管流剪切及其与降温条件的综合模拟方法，提出了评价管输过程中加剂原油动态及静态稳定性的方法，以及为管输提供数据的加剂原油凝点及流变性的评价方法。

气液两相分层流动相间结构稳定性分析

利用线性稳定理论.对气液两相分层流动模型进行了严格的理论分析.模型中考虑液相粘度的影响,得到了用于判断分层流气液相间结构稳定性的准则。此准则可以广泛应用于各种粘性流体的流型判断,通用性好,并且与泰特尔(Taitel)准则进行了比较。由于该分层流稳定性判别准则充分考虑了粘度影响,因而更适用于油气混输管道的计算,并可将其作为判断从分层流向其它流型转化的依据,为更准确地选择混相输送模型方程提供了更可靠的准则关系式。

天然气管道可靠性特征量

依据四川石油管理局输气公司经营的１２条输气管道近２５年的运行数据和陕甘宁盆地中部气田先导开发试验区地面集输管网近两年的运行数据，运用数理统计理论，对天然气管道的可靠性特征量进行了统计，并介绍了天然气管道事故分布统计及其参数估值的步骤，给出了天然气干线管道事故分布、维修时间分布类型及其估值以及采气管线、集气支线、站内管线的事故率。

原油流动性测量及在管输应用中的若干问题

高粘原油(特别是改性原油)的流动性与原油经历的热历史和剪切历史密切相关,在管输应用中,凝点(倾点)、流变曲线及屈服应力是表征原油低温流动性的主要参数,也是影响管输安全性和经济性的关键因素。分析讨论了这些参数的测量及测量结果在管输应用中的若干问题,主要包括凝点测定中观察液面的扰动剪切、分层原油凝点(倾点)的测量、平衡流变曲线测定中剪切率上行与下行的影响、含水原油流动性质的测定、原油屈服应力及其测定方法和管输应用等,并指出为管输应用提供数据的流动性测试应与管输条件的模拟密切结合起来。