天然气管道随动流量掺氢实验及新认识

如何获得高掺混均匀度和精度的掺氢天然气是天然气管道掺氢输送的核心问题之一。虽然目前常采用随动流量掺氢工艺,但国内外尚未见公开报道的实验数据,氢气和天然气的掺混均匀度和掺混精度得不到实验验证,在一定程度上制约了掺氢天然气管道输送技术的进一步发展。为此,研究了天然气管道随动流量掺氢工艺,并基于高效静态混合器、氢组分浓度三维在线检测和双反馈随动流量定比掺氢,搭建了天然气管道随动流量掺氢实验系统,最后开展了掺氢流量100 Nm3/h以内、掺氢比5.0%~20.0%的实验研究。研究结果表明:①设计搭建的随动流量掺氢实验系统的掺混均匀度大于95%,不考虑测量误差影响时掺氢精度绝对值小于等于1.67%,考虑测量误差影响时,当掺氢比大于等于10.0%时掺氢精度绝对值小于等于3.30%,而掺氢比为20.0%时掺氢精度绝对值小于等于1.70%,随动流量掺氢性能优于标准规范技术指标;②相同实验条件下,受氢气分析仪精度等级和量程的影响,掺氢比越小,掺氢精度越低;③为合理表征掺氢精度,在制定相关标准规范时建议根据掺氢比范围分级定义随动流量掺氢精度。结论认为,该成果认识可为掺氢天然气管道输送技术的发展和相关标准规范的制定提供重要理论和技术参考。

长距离油、气、水管道混输系统

在海洋油田的开发中,若在海上建立多个开采处理平台,来处理井液(含油、气、水),是极不经济的,于是提出了多相流的管道输送问题,即将未处理的井液输送到岸上,然后进行处理。国外多相流管道混输技术已经成功地应用于海洋油田的开发,这项技术也可引入荒漠油田及滩涂油田的开发。综述了国外开展多相流混输系统研究情况。本世纪30年代开始了混输系统流体力学模型的研究,从稳态模拟进入瞬时模拟;90年代开始了三相流动力学模型的研究。多相流管道输送的关键设备是多相泵,而多相泵又分为旋转动力泵和双螺杆泵两大类。介绍了国外这两类泵的参数,和对多相泵入口的要求。多相计量系统的关键技术是井口在线分离,在线计量采用波传导非插入非接触式的仪表。分析了管道内腐蚀和产生沉积物的因素,以及抑制内腐蚀和沉积物的措施。开展多相混输系统研究的重要手段是试验环道,介绍了国外试验环道的布局,对多相流管道输送的科研工作提出了建议。

段塞流试验研究进展

简要介绍了目前国内外较著名的多相流试验环道,综述了段塞流一些主要特性参数的测量方法及测量设备。通过对流量稳态和流量瞬态的段塞流的试验研究,得出了一些独特的段塞流试验研究方法及其结论。

下倾-立管系统中严重段塞流实验研究

针对严重段塞流的周期特性,通过下倾-立管实验系统进行了实验研究。基于实验数据及管内压力变化情况,分析了严重段塞流周期的变化规律,并与计算模型结果进行了相互验证。结果表明,在不同的下倾管倾斜角度、气相折算速度或液相折算速度等实验参数下,管内的流动状态会发生变化;由于立管高度不变,液塞喷发和液塞回流的时间基本不变,因此严重段塞流周期主要由液塞形成和液塞出流组成,且主要受下倾管倾斜角度、气相折算速度或液相折算速度等参数的影响。