天然气集输管道涡流工具工程应用研究

多起伏天然气集输管路低洼处形成的积液会带来回压升高、冻堵等问题,地面涡流工具产生的螺旋流可以有效地清理局部积液。利用CFD数值计算的方法对涡流工具产生的螺旋流进行研究,分析不同螺旋角、气液工况对螺旋流产生及衰减的影响。研究结果表明:涡流工具螺旋角为65°时携液效果较好;同时结合工程临界携液气速理论,得到涡流工具的安装条件:表观气速≥3 m/s,表观液速≤0.05 m/s且表观气速低于工程临界携液气速。在东胜气田集输管线安装涡流工具进行了工程验证,试验结果表明,涡流工具减阻率达到了13.89%,即当气液工况符合涡流工具安装条件时,涡流工具可以起到携液降阻的效果。

含不同构件的重力式分离器内流场数值模拟

应用Fluent软件的标准κ-ε模型和多相混合模型,对重力式分离器的油水分离内流场进行了三维数值模拟,得到含有2种不同入口构件、4种不同整流构件和6种不同聚结构件的分离器内部速度矢量和流场,分析并比较了不同构件的分离特性。模拟结果表明,该方法可较好地模拟油水两相在分离器内部的流场和浓度分布;耙形入口构件、圆筒整流构件、田字板整流构件、蛇形板相向聚结构件以及斜板交错搭接聚结构件具有较好的油水分离特性。

气液两相流持液率及压降特性的试验研究

研究了不同流型下压力降与持液率的特点,以及压降脉动信号的方差与持液率、气、液相流量之间的关系。试验结果表明,分层流动的持液率值最高,平均压降最低;环状流动持液率值最低,平均压降值最高;段塞流动位于两者之间。分层流压降脉动信号的方差很小,随气、液量和持液率的变化小;段塞流压降脉动信号的方差最大,随气相流量和持液率的变化而变化较大,在相同气量下,方差随持液率的增大而增大,在相同持液率下,方差也随气量的增大而增大;环状流的方差在分层流和段塞流之间,气相流量的变化对压降脉动信号的方差的影响小,但液相流量的变化对其影响较大,随着液相流量和持液率的增大,压降脉动信号的方差会增大。

油水两相分散流液滴粒径预测模型

油水两相分散流的液滴粒径及其分布在很大程度上影响管路压降等流动参数,研究液滴粒径预测模型对揭示油水两相流的流动特性具有重要意义。通过研究湍流脉动动能与乳状液的界面能之间的平衡、管流径向速度脉动与摩擦速度之间的关系以及泵的剪切作用,建立了油水两相管流中分散相液滴粒径预测模型;在水平管道上对油水两相分散流的液滴特性进行了实验研究,采用高速摄像和显微镜拍摄获得液滴数据,探索含油率、流量和温度等因素对粒径的影响。预测模型计算结果与不同流量、温度和含油率条件下的实验数据吻合较好。根据预测模型计算了有泵和无泵情况下分散流液滴粒径,发现泵的剪切和扰动作用使得分散液滴具有更小的粒径,泵对液滴粒径及其分布起到了显著作用。

自控泵吸法消除强烈段塞流

在海洋油气开采过程中，当海底混输管线到达海洋平台时，需与上升管连接，从而构成了集输一上升管系统。而在油田开采后期，由于气液相速度较低，该系统中易形成强烈段塞流。由于该流型在生产实际中会带来许多问题，例如系统中压力的剧烈波动以及长液塞的出现会造成分离器的控制困难，甚至出现生产中断，同时在深海油田中强烈段塞流现象会产生很高的背压，对油藏造成不利的影响，甚至出现死井。因此，深入系统地研究强烈段塞流的发生机理和流动特征，探索消除强烈段塞流的可行方法，是我国海洋油气工业油田开发过程中亟须解决的科学问题。

海洋油气集输系统中强烈段塞流压力波动特性

在海洋油气集输过程中,管路中易形成强烈段塞流,从而导致管线的机械损坏、加剧管壁腐蚀等危害。为了消除这种危害,对海洋油气集输系统中带有水平管的下倾管-立管系统强烈段塞流压力波动特性进行研究。结果表明,安装有水平管段的这种管路系统与没有安装水平管段的系统相比,其压力波动有两个明显的区别:一是立管中部测压点压力波动曲线在喷发时刻产生急剧上升的压力尖端,折算液速对压力尖端的出现有很大的影响,而折算气速变化对压力突增尖端的影响不大;二是在低的折算液速条件下,下倾管底部测压点最高压力大于其他所有测压点的压力,随折算液速的增大,该点的压力变小,达到正常值。

多相流相分率测量技术研究进展

综述了近年来国内外多相流相分率测量技术的研究进展 ,重点总结了电学法、射线吸收法、射线散射法和光学法等测量方法的基本原理和发展概况 ;简单总结了热学法、核磁共振法、微波法、脉冲中子法和模糊评判法等测量方法的基本原理。并且介绍了环状探针、线平行探针、双探针、电容探针、光纤探针等测量装置的原理、应用特点和Schlumberger剑桥研究所研制的高频电阻探针的安装实例。还简单介绍了有关的实验结论和相分率计算公式 ,并分析了各种测量技术存在的问题。

油包水乳状液在圆柱电极聚结器中的分离特性研究

设计制作了一种带有绝缘层的圆柱电极静电聚结器,油包水乳状液流过电极,在电场力的作用下水滴聚结,经重力沉降达到油水分离的目的。通过室内实验,分析了油包水乳状液在这种电极作用下的油水分离特性,研究了圆柱电极的直径、长度和电场强度、含水率等因素对分离效率的影响。研究表明,在不发生电分散情况下,电场强度越大,油水乳状液在聚结器中的分离效率也越高;分离效率受电极作用时间和液滴间静电力的共同影响,在含水较低时,油包水乳状液中液滴间静电力小,电极作用时间的影响起主导作用,电极停留时间越长,分离效率越高;含水率升高,油包水乳状液中液滴间静电力增大,电极作用时间的影响作用减小,液滴间的静电力影响作用增大,液滴间静电力越大,分离效率越高。利用高速微观摄像系统拍摄并观察到聚结器出口液滴粒径比进口粒径明显增大,即圆柱电极静电聚结器对柴油-水乳状液具有良好的聚结效果。

油水两相分散流液滴分布特性研究进展

综述了油水两相流液滴分布特性的国内外研究现状,介绍了油水两相分散流液滴的形成机理,讨论了液滴在管道中聚合与破裂的原因和过程,着重分析了液滴粒径及其分布的主要影响因素。研究表明:在油水两相分散流中,液滴的聚合与破裂受湍流应力,各相粘度、密度和界面张力的影响,液滴的破裂和聚合决定了液滴的粒径和分布,液滴的粒径和分布与油水物性、管材、油水两相流速度等因素有关。

埋地输油管道盗油孔防腐蚀方法研究

介绍了对盗油孔可用的防腐蚀方法,对各种方法的优缺点和适应性进行了分析。还研究了不同防护层与不同金属表面粘结的剪切强度,以及不同表面处理情况对其剪切强度的影响。结果表明,表面状况严重影响防腐蚀涂层与钢板粘接的剪切强度,表面处理越好其粘接效果越好。输油管盗油孔封堵后的防腐蚀应选择与管体防护层相同的材料和适宜的方法。

油水两相流管道内液滴形成过程研究

油水两相流在管道中流动时会形成多种流型,其中一相形成液滴分散到另一相中是常见的流型之一,液滴粒径及其分布会影响油水两相流的流动特性,因此液滴的形成是研究油水两相流的基础。本文研究了两种白油和水在内径25.4 mm的不锈钢管道内形成的油水两相分散流,通过高速摄像系统拍摄等动量取样装置上有机玻璃样槽中流动状态下的分散流来获取液滴的图像,捕捉有代表性的过程。研究发现,液滴形成过程中剪切破碎和碰撞聚结现象同时发生,并最终达到动态平衡,宏观表现为两相流系统流动参数达到稳定,得到了液滴剪切破碎、碰撞聚结和形成稳定液滴的时间以及各过程中的液滴特性和泵对形成稳定液滴时间的影响。实验结果表明,泵的存在对油水两相分散流的特性有较大影响。

水平管中段塞流的发展特性

气液两相段塞流是液塞和长气泡在空间和时间上的交替,在流动过程中表现出发展特性。本文对段塞流单元中的液塞、长气泡的速度和长度以及长气泡的合并沿流动方向的特性进行了分析.结果表明:液塞速度分布符合正态分布,液塞与长气泡的平均速度在同一点是相等的,它们随离管道入口距离的增加而缓慢增加.液塞长度分布符合对数正态分布,液塞的平均长度基本保持不变,而长气泡的平均长度则增加.长气泡长度增加是因为气体膨胀的结果,气泡的合并率由液相折算速度和离管道入口的距离决定.

水平管内油水两相分散流反相特性研究

油水分散流是液液两相流中的基本流型之一,在流动过程中会有反相现象发生。油水管道在反相点及其附近运行时,流动特性会发生改变,压降急剧增大,对管道的运行产生极不利影响。对三种不同粘度的油品的反相特性进行了研究。研究结果表明:不同粘度的油品反相时其压降特性不同,主要表现在"爬坡"和"跳跃"特性不同、在水到油与油到水实验反相时的压降梯度特性不同,形成油包水分散体时与水包油分散体时的压降梯度不同,而远离反相点处的压降梯度相差不大;混合流量对两相共存区的宽度的影响与油品的粘度有关;相同流量下,两相共存区的宽度随着粘度的增加而减小;反相前后液滴粒径形状不同,水到油实验中出现二次分散体。

气液两相段塞流压力降特性的实验研究

通过自制环状电导探针对气液两相段塞流压力降特性进行了试验研究,对段塞流压力降曲线的特点和液塞中压力分布规律进行了分析。实验结果表明:当液塞到来时,压力降值开始增大,并逐渐增大到最大值;当液塞离开时,压力降值逐渐下降至最小值,但是压力值并不随着液塞的离开而下降;并研究了液塞长度对压力降分布的影响特点和液塞长度的估算方法:液塞长度不同,压力降曲线具有不同数的峰值,可以根据压力降曲线的峰值数近似估计管路中液塞长度。

多相流量计及其在石油工业中的应用

主要介绍了多相流量计的分类及多相流量计的工作原理,即液相分率和速度的测量原理,并论述了多相流量计的类型及在石油工业中的应用。

多相流计量技术综述

综述了国内外多相流计量的研究概况 ,主要介绍了多相流的流型识别、相分率的测量和流量的测量等计量技术的测试方法和发展现状 ;并简述了多相流计量技术的发展趋势 。

寒冷断块油田井口多功能罐温降特性研究

对适用于寒冷断块油田单井拉油的井口多功能集液罐的结构、燃料选择以及集液罐内油品的温降特性进行研究,并对集液罐内静止油品加热时的温度分布进行了数值模拟。结果表明:罐内油温随时间的变化呈指数曲线关系;油品温降与起始温度、环境温度和罐内装液量有关;罐内的局部高温区在加热火筒的表面层处,罐内的局部低温区在储油罐的周边顶角处,应加强对多功能罐上部的保温。

水平管油水两相分散流流型转换边界研究

油水两相分散流流型形成边界与管道系统密切相关,但尚无统一适用的模型。油水分相进入管道与混相进入管道,流型及其边界不完全相同,采用高速摄像和电导探针等方法研究了不同油水注入方式下,油水两相流流型及其边界特点。在泵的作用下油水混相注入管道比油水分相注入管道更容易形成分散流流型,并且管径越小,越容易形成分散流流型,即混相注入管径较小时,在较低的油水折算速度下就会形成分散流型;而分相注入管径较大时,在较高的油水折算速度下才会形成分散流型。

大型储罐内长储原油温度分布和变化规律研究

大型储罐内油温分布及变化规律的研究对储罐的安全运行和管理具有重要意义。通过建立大型储罐内原油温度变化过程的二维模型,利用FLUENT软件模拟储罐内原油温度随气温变化的过程和分布情况,并对现场储罐进行长期油温监测。结果表明:平均油温以年为周期变化,主要受气温影响,油温变化滞后于气温变化约50天。原油升温过程中,5—8月升温速率大,油罐上部纵向油温分布梯度逐渐增大;原油降温过程中,11月至次年1月降温速率大,纵向油温分布非常均匀。该研究深化了对大型储罐内常温条件下长期储存轻质原油过程中油温变化规律的了解,可以实现长时间常温不加热储油,降低能耗,为大型浮顶罐的优化储存工艺设计和安全运行提供技术支持。