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。

混输海管严重段塞流的控制

当前我国海上油气开发进一步向深海领域发展,海底混输管线由于距离长,地形起伏变化和立管系统,容易引发严重段塞流现象。在严重段塞流工况下,管线的流动参数均表现出周期性变化,将对管道系统和管道下游生产设备的正常生产工作造成极大危害。文章针对某海底混输管道因低流量和立管系统而存在严重段塞流现象,描述了严重段塞流周期的四个阶段,并采用OLGA软件建立了严重段塞流控制模型,进行PID控制研究。结果表明,通过在立管系统顶部加装节流控制阀,设置控制参数,自动反馈管道入口压力并调节阀门开度,能够有效控制严重段塞流。与传统控制方式相比,更显经济和有效。

集输立管内流型分类及流型控制实验研究

根据归一化压差及出口相含率信号特征规律对集输-立管内所发生的流型进行了判别及分类,将流型划分为典型严重段塞流(SS1)、第二类严重段塞流(SS2)、第三类严重段塞流(SS3)、震荡流型(OSC)及稳定流型(STB),并对所观察到的典型严重段塞流(SS1)进行了手动节流、基于立管底部压力的PID控制及基于立管压差的PID控制调节。通过对比消除典型严重段塞流后立管底部压力、立管压差、入口流量波动及调节阀平均开度等参数对三种控制策略的控制效果进行评价得出结论:基于立管压差的PID控制调节效果最好,基于立管底部压力的PID自动控制次之,手动节流控制严重段塞流效果最差。