流道结构对管式气液雾化混合器性能的影响

管式气液雾化混合器可在有限的管式空间内将液体吸收剂雾化为微米级液滴,实现高效的气液混合,进而显著增大气液接触面积、强化气液吸收传质过程,是天然气甘醇法脱水技术由塔式向管式转变的关键设备。为提高管式气液雾化混合器内液体射流破碎和气液分散混合性能,基于初始流道结构,提出3种改进流道结构。结合试验测试和数值模拟方法,探究流道结构对管式气液雾化混合器雾化混合性能的影响规律,对比筛选出更为合理的流道结构。研究结果发现:雾化压降随气量增大而增大,随气液比增大略有减小;雾化液滴粒径随气体流量和气液比增加逐渐减小;相同工况下菱形锥+带凸台流道结构的液滴粒径最小,粒径分布集中在37~60μm,较初始流道结构的粒径减小40%以上;同时该结构的雾化液滴体积分数最高,较初始流道结构的体积分数增加5~17倍。究其原因,菱形锥结构有助于引导横向气流均匀流动,有效减少壁面黏附,起到增强液滴破碎和减小液膜厚度的作用;凸台结构有助于增强气液分散效果,降低液滴平均粒径,增加雾化液滴体积分数。所得结论可推动管式天然气甘醇法脱水技术早日实现工业应用。

多气源天然气输配管网的能量计量方法

随着我国多气源供应格局的形成,天然气计量方式逐渐从现行的体积计量方式向能量计量方式转变。现行的《天然气能量的测定》标准对多气源输配管网系统没有给出具体可操作的能量计量程序,若采用热值数量加权平均赋值方法,能量计量误差可达8%,不能满足能量计量标准GB/T 18603—2014《天然气计量系统技术要求》对能量计量精度的要求。为此,根据天然气输配管网的拓扑结构和气量平衡原理,利用天然气输配管网中现有的流量计量仪表对多气源输配管网进行状态重构,提出了一种区域多气源天然气输配系统状态重构能量计量方法,并对管网状态重构后进行能量计量的误差进行了分析。结果表明:(1)所提出的方法确定了多气源输配管网状态重构所需流量仪表的最少数量及仪表布置方法 ;(2)多气源输配系统管网状态重构后,各下游天然气用户能量计量的误差均不超过0.5%,可满足GB/T 18603—2014对能量计量准确度最高等级(A级)误差在1%以内的要求。该研究成果为我国天然气能量计量技术的应用和推广提供了一种可操作的程序。

海底混输管线严重段塞流动的预测与控制

随着海洋油气田开发向深水海域发展,海底混输管线距离过长,且存在立管系统,容易形成严重段塞流动的现象日益严重。在严重段塞流工况下,管线的流动参数,如压降、段塞长度、段塞频率、持液率都随时间变化,并且表现为周期性变换的压力波动以及间歇出现的液塞。严重段塞流的不稳定性给油气田集输系统的设计及运行管理造成了巨大的困难。本文介绍了海底混输管线中严重段塞流动预测与控制的实验与理论研究进展,同时,对于节流、气举、分离等8类15种控制严重段塞的方法分别进行了评述,旨在为进一步开展海底油气混输管线严重段塞流动的研究提供借鉴,为工程实践提供参考。

液化天然气的运输方式及其特点

从液化天然气产业供应链的角度讨论了液化天然气的管道输送、公路罐车运输和海上液化天然气船舶运输的技术特点,首次提出了液化天然气管道密相输送工艺技术及其经济可行性。分析了液化天然气公路运输链中液化、储存、运输、再气化等环节的关键技术,以及国内外海上液化天然气运输链各个环节的技术特点。针对中国液化天然气工业的发展现状,指出中国液化天然气工业发展的前提是建立完善的能源政策。随着广东、福建等东部沿海地区液化天然气项目的逐步发展,中国液化天然气工业发展前景广阔。

海底油气管道多相流动中的若干技术

分析了海底混输管道多相流动中的若干关键技术问题,这些技术问题是,天然气凝析液输送技术、油水(稠油/水)输送、油气水三相流动规律的研究现状及存在问题;海底管道流动保障技术(气体水合物、结蜡等固态物控制)、海洋立管中严重段塞的形成和控制方法、天然气/凝析液清管技术、多相计量和增压设备和技术等。指出了在对多相管流研究的基础上,以流动安全技术作保障,应用先进的多相计量和增压设备,采用高度自动化控制系统,建设长距离、大口径、高压力油气混输管道,可以为我国的海洋油气田向更深水海域发展提供技术支持。

柔性立管内部骨架层径向承载能力计算研究

骨架层作为非粘接柔性立管的最内层结构,其主要失效形式是径向压溃。为了探讨骨架层的径向承载能力,以铁木辛柯弹性稳定理论为基础,通过模型简化及刚度等效方法,建立了非粘接柔性立管骨架层的理论模型,求得其在静水压力作用下的临界压溃值。针对理论模型无法计入层间接触、材料非线性及初始椭圆度等因素,利用ABAQUS建立骨架层的三维有限元数值模型,分析了骨架层的材料非线性和初始椭圆度对骨架层径向失效的影响。分析结果表明:材料非线性会较大幅度地降低骨架层的临界压溃值;随着初始椭圆度的增大,骨架层临界压溃值减小。利用多层厚壁圆筒模型计算出骨架层在不同初始椭圆度下,考虑材料非线性柔性立管所能下放铺设的适用水深,实现了其工程应用。所得结果可为柔性立管的安全使用提供参考。

富气输送管道清管模拟研究

通过对富气输送方式和技术特点进行分析和比较,并根据高压条件下富气输送过程中低持液率的特点,建立了水平管路/轻微起伏富气输送管道的清管模型,模型中耦合了相态模型(选用PR状态方程)、水力热力模型,并且以某气田群天然气凝析液输送管道为例,进行清管工艺模拟计算。将研究计算结果与瞬态两相流模拟软件OLGA的计算结果进行了比较,结果表明,清管模型不仅具有较好的计算精度和较快的运行速度,而且还具有跟踪清管球和模拟液塞增长等功能,适用于管道的设计计算。

基于船体RAO和波浪耦合下的钻杆安装力学分析

为了研究船体纵荡、升沉及纵摇运动对钻杆力学性能及下放结构物横向偏移的影响,建立了简单的钻杆力学模型,基于API实例中的钻井船RAO,将波浪引起的船体运动简化为3个自由度的简谐运动,利用有限元软件分析了钻杆所受应力及下端偏移量受钻杆上端船体运动与波浪参数的影响。分析结果表明:船体的纵荡运动主要影响下放结构物的横向偏移量,纵摇运动主要影响钻杆所受最大应力,升沉运动对二者的影响甚微;钻杆所受最大应力及下端结构物横向偏移量随浪高的增加一致增大,在实际工程中应重点考虑恶劣天气下的波浪高度,避免不必要的损失和事故。所得结论可为借助钻杆安装水下结构物的工程应用提供参考。

多相流管道清管模型研究概况

清管作业是管道建设和运动过程中不可缺少的工作内容。定期清管可以降低流体压降 ,提高管道的输送效率。综述国内外对多相管流清管模型的研究概况 ,分析清管模型存在的不足 。

水平管中油气水三相流动研究进展

对国内外油气水三相管流中的关键问题,如流型划分、油水反相以及水力计算(包括持液率和压降)等的研究成果进行综合评述,同时指出了研究中的问题所在和今后的研究方向。

水平管中油水两相流动研究进展

综述了国内外有关水平管线中油水两相流动过程中的流型、反相以及压降计算等方面的研究成果,同时指出了研究中所存在的问题和研究方向,为进一步开展油水两相输送的研究提供参考。

基于多目标模糊优化方法的管汇连接优化设计

影响管汇布局的因素众多,且深水目标油藏特点的专有性和施工的不确定性,都将对其布局形式产生直接影响。通过对管汇连接设计优化方案的研究,发现多目标模糊优化在管汇连接的工程设计中具有较高的可行性。以西非深水E油田为目标油田,设定工程造价和管道总长度为优化目标,以管汇数量、回路数量、输油管线长度等参数为优化函数变量,并通过MATLAB软件进行程序编写以及对程序输出数据进行分析,获得了管汇布局的优化连接方案,极大地减小了人工计算量,提升了管汇连接设计方案的性能,解决了目前尚未通过精确的理论计算寻找管汇连接的最优化设计方案的问题。研究内容为今后进行管汇布局研究提供了一种可借鉴的方法。

非黏结柔性立管内部骨架层失效研究进展

非黏结柔性立管是水下生产系统的重要组成部分,骨架层作为非黏结柔性立管最内层的运输通道,一旦失效将对整个立管结构产生破坏,给海洋油气生产系统带来巨大的经济损失。骨架层主要失效方式分为径向压溃失效与轴向撕裂失效2种。分析了骨架层径向压溃失效与轴向撕裂失效的机理,基于理论模型,对骨架层失效的国内外研究现状进行归纳总结,并提出以下建议:建立骨架层轴向失效理论模型及完整立管模型;在多载荷作用下对骨架层进行研究分析,完善并简化其等效模型;对不同立管结构进行更多的失效试验。

水下多相增压泵选型设计

在深海油气开发中,水下多相增压泵是多相混输技术的关键设备,主要包括双螺杆多相泵和螺旋轴流多相泵。研究了水下双螺杆多相泵和螺旋轴流多相泵的结构组成、工作原理及其特点。针对典型的工程实例,考虑泵的排量、驱动方式、泵入口条件、冷却润滑系统等,分析了水下增压泵的选型设计过程以及重要设计参数的确定方法,得出该案列应选用的水下双螺杆增压泵。

川气东送分输站压力能回收利用潜力分析

川气东送管道是国家"十一五"重点建设项目,设计输量为120×108m3/a,设计压力为10MPa,沿线输气站配气压力平均为4～6MPa,调压过程造成了巨大的压力能资源的浪费。分析总结了国内外压力能回收利用的4种方式,采用热力学分析法对川气东送各输气站调压过程中存在的压力能进行了测算。结果表明,川气东送输气站调压过程中可利用的压力能总和达到2600×108kJ/a,相当于约9MW电站一年的发电量,节能潜力巨大。建议下一步开展川气东送管道压力能利用的前期工作,以及冷量利用方式可行性研究,为国内其他高压管道压力能回收提供借鉴。

川气东送目标市场供需形势及产销策略

川气东送管道工程是国家"十一五"重点建设工程,于2010年投产供气。如何衔接好天然气产销、确保管道投产后市场的快速平稳增长是目前亟待解决的问题。根据普光气田产能建设安排,考虑了气田高含硫及其市场供气不均匀系数,测算了管道可外供商品气量,采用弹性系数法和项目分析法相结合的方法预测了管道沿线目标市场需求,并重点分析了在目前经济危机、川气提价等因素影响下,沿线目标市场所面临的供气形势,制定了保障天然气市场需求的安全供应、效益最大化、上下游一体化、价格和竞争策略。

川气东送管道多层次应急调峰体系建设

随着川气东送市场开发及销售规模的不断扩大,冬季的调峰气量要求会越来越多,加快构建川气东送多层次调峰体系已经迫在眉睫。在分析目标市场不同用户用气不均匀性和事故不可预测性等特征的基础上,提出了川气东送的调峰应急预案,建议从调整上游气田产能,加快中游储气设施建设等6个方面进行调峰。

FPSO能源系统优化研究

随着深海及边际油田的不断开发,FPSO(浮式生产储卸油装置)广泛应用于海上油气田开发。FPSO作为兼具产能和耗能的油气生产装置,在满足其用能需求的前提下,采取一个经济的能源分配方案,不仅有利于降低建设成本,同时有助于提高整个系统的能源利用率,促进节能。以能源系统年总成本费用最低为目标函数,在考虑能源平衡约束和技术约束的条件下,建立并求解一个FPSO分布式能源系统的混合整数线性规划(MILP)模型,以此确定年总成本最少的情况下的设备选择和容量以及相应的运行方案,从而达到节能降耗的目的。以渤海某FPSO为实例,对模型进行了计算验证。结果表明,与传统的运行方案相比,分布式能源系统可降低经济费用14.6%。此外,研究了能源价格对系统经济性的影响,发现天然气价格的上涨对DES(分布式能源系统)设计和运行影响较大。

中国石化天然气市场竞争态势分析及发展策略建议

近几年,中国石油化工股份有限公司(简称中国石化)天然气勘探不断获得重大突破,天然气产量也不断增加,市场开发规模迅速扩大。但根据天然气市场规模、供气结构、管道基础设施建设的现状,认识到天然气资源有限、管网建设滞后等从一定程度上制约了中国石化天然气市场的发展。为此,采用经济学中的优势、劣势、机会和威胁(SWOT)方法,系统分析了中国石化天然气市场发展竞争态势——自身内部优势和劣势、外部机会和威胁等因素,认为中国石化资源、基础设施条件相对薄弱,外部发展机遇与风险并存;指出中国石化天然气市场应采取WO——扭转型发展战略。进而提出了天然气可持续发展的措施和对策建议:①加大资源开发和引进LNG;②加大管道、储气库基础设施及调峰体系建设;③充分发挥上下游一体化优势,优化供气结构,合理选择高端或直供用户;④积极与多方合作,竞争中求共同发展;⑤建立中国石化企业内部、外部协调机制;⑥加强天然气市场人才队伍建设等。

深海立管中严重段塞流特性模拟研究

随着油气田开发由陆地走向深海,海洋立管系统得到了充分的应用。由于立管的存在,容易导致严重段塞流的形成,引起剧烈的压力和流量波动,对下游生产设备的操作及管线的运行带来了安全隐患。为了研究海洋立管中的严重段塞流,将严重段塞流水力学模型与相平衡计算模型、温度计算模型相结合,建立了严重段塞流组分模型。研究表明,该严重段塞流组分模型的计算结果给出了合理的流动规律,可用于凝析油气管线中的严重段塞流现象的预测。同时,将计算结果与OLGA模型的模拟结果进行了对比,进一步说明了该模型的实用性,对严重段塞流的预测和控制具有一定的借鉴意义。