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。

管输原油沥青质沉积机理与预测模型

阐述了对沥青质沉积过程的认识,总结了静态条件下的沥青质沉淀、聚集和沉积模型,指出了沥青质静态模型的准确度和适用范围,介绍了沥青质沉积模型在单相管输中的应用。由于多相混输管道中的流体流动状态变化和沥青质沉积与体系温度、压力、油气组分等密切相关且相互影响,因而,不同于静态沉积和单相流管道,多相混输管道沥青质沉积需要考虑输送过程中的动态多级沉积过程和流型改变对沉积的影响。进一步分析了静态沥青质沉积模型运用于多相混输时存在的问题。

含天然气水合物的海底多相管输及其堵塞风险管控

为了提升深水油气开发海底输送系统多相流动的安全运行水平、推进“天然气水合物(以下简称水合物)浆液输送技术”的工业化应用进程,基于所搭建的水合物流动保障实验平台,结合水合物动力学生成机理、多相流动规律和可靠性理论,开展了含水合物的海底多相管输及其堵塞风险理论与技术研究。研究结果表明:①水合物颗粒的存在,会减少分层流区域,增强段塞流动趋势,更易形成环状流和波浪流,基于小扰动法所建分层流判别准则,能合理划分实验流型数据;②考虑水合物颗粒间聚并剪切,结合有效介质理论,建立了水合物浆液的黏度、阻力计算方法,预测精度均在±20%以内;③提出了含水合物多相管输的临界悬浮流速概念,分别建立了低于该流速的气浆、高于该流速的固液多相流动机理模型,能更加合理地描述水合物颗粒与多相流动耦合影响规律;④观察到水合物壁面沉积4阶段历程,通过不同实验条件下水合物沉积率的定量表征分析,揭示了各因素对水合物壁面沉积的作用机理;⑤定量分析了不同流型下水合物颗粒的聚并沉积状态,定性分析了各流型中水合物的堵塞机理及风险;⑥引入可靠性理论,建立了以水合物体积分数为判定条件的极限状态方程,耦合抽样及快速求解理论,实现了含水合物多相输送管道堵塞概率表征,并给出了水合物浆液管道稳定运行的安全评价等级划分原则。结论认为,该研究成果能从定性和定量两个方面有效预测多相混输管道中水合物的生成及堵塞风险,有助于保障海底输送系统多相流动的安全运行。

多相流管道泄漏检测技术的发展现状

介绍了国内外用于多相流管道泄漏检测的技术和方法,分析了各种方法的优缺点,给出了其中几种方法的应用实例,指出多相流管道泄漏检测系统需要在精度、稳定性、快速反应等方面进行深入研究,认为泄漏检测系统应该将易于维护和操作、泄漏报警迅速准确、适应能力等要求作为今后研究的重点。

基于流动保障的海底油气管道安全策略与技术

流动保障始于国外深海油气田的开发 ,它在海上油气田的经济开发中发挥着重大作用。文中主要阐述了流动保障的各个环节和目标 ,总结了流动保障计划的制定原则 ,概括了流动保障工作的控制策略 ,介绍了国外在管道流动保障方面的最新技术 ,并提出了我国海洋石油界在开展流动保障研究工作方面的努力方向。

混相输送技术与应用

就国内外多相流管道的建设、混输管道流动规律、多相计量技术、多相增压技术、富气输送技术及固态生成物问题等方面的现状和应用情况进行了叙述。目前混相输送技术发展的总趋势是 :建设长距离、大口径、高压力混输管道 ;应用先进的多相增压和计量设备 ;系统采用高度自动化控制 ;

海底凝析气管道工艺计算模型的建立与应用

根据海底凝析气管道的输送特点,从凝析气两相流流型判断、凝析气输送工艺计算数学模型的建立、不同稳态工艺计算类型的数值算法等三个方面进行了研究,编制了相应的计算机程序。用平湖至上海和JZ20—2凝析气管道的生产数据,对所选计算模型的正确性和可靠性进行了检验,检验结果表明,与国外多相流软件PIPEPHASE和热力学模拟软件HYSIM的计算偏差均在10％以内。实例计算结果证明,所提出的计算模型对海底凝析气管道的工艺计算具有足够的计算精度,能正确模拟出实际管道的沿线压力、温度、持液率、气液相速度的变化规律,对管内流型、水合物形成区域的预测也符合实际情况。

减阻技术对海洋油气管线中多相流动与传热的影响

在海洋环境中多相流条件下应用减阻技术,可以在相同的管线压力下,有效提高油气输送量。减阻技术影响多相流的摩擦阻力、持液率和界面现象,可使多相流的的减阻率最高达到60%以上,可减少多相流体与管壁间的传热;某些情况下,减阻技术还能够改变多相流的流型、抑制剧烈弹状流,改善油气输送系统的运行工况。

海底管道多相混输技术研究进展

目前,多相流技术在海洋、沙漠、极地等地区进行油气田的勘探开发中得到了越来越广泛的应用。多相混输工艺也逐步成为了油气储运学科中的研究热点。介绍了多相混输技术在国外的研究现状,着重介绍了海底管道多相流技术特点及研究方向,展望了多相混输技术的发展前景。

胍胶隔离技术在海底输油管道上的应用

在海底输油管道修复过程中,为将原油对海洋的污染程度降到最低,保证修复作业的安全和顺利进行,开发应用胍胶隔离技术进行管道油水置换隔离。通过现场调研、实验室配方筛选、理论计算与分析,确定了胍胶隔离技术方案,并在现场顺利实施。结果表明该技术在修复海底管道时可有效地将原油泄露对环境的污染降到最小程度,胍胶段塞在海底管道中的隔离作用是稳定的。

流动保障技术在海底热油管道上的应用

为保障海上终端装卸船海底热油管道安全经济运行,引入了国外始于深海油气田开发的流动保障的概念,建立了海底热油管道的水力、热力模型。为了提高计算的准确性,在建立热力模型时,采用变化的比热容进行计算,考虑了含蜡原油结晶潜热的影响;建立水力模型时,考虑了含蜡原油在管内流动的温降过程是蜡结晶的相变过程,采用了分段计算方法。同时,介绍了国外相关流动保障最新技术,包括防止管道堵塞技术和流动恢复技术等,并提出提高国内流动保障技术水平的建议。

多相混输管道水合物流动的LedaFlow软件模拟

为了深入探讨多相管道混输体系水合物浆液输送技术,采用LedaFlow软件进行抑制剂注入和水合物浆液多相混输的模拟计算。利用软件的参数优化模块计算最佳抑制剂注入量;利用软件水合物输送模块进行水合物浆液输送模拟计算。根据模拟计算结果,分析管内水合物浆液流动规律,初步探索LedaFlow软件在水合物浆液流动安全保障中的应用,以期为天然气凝析液管道的水合物流动安全保障提供参考。

小型柱式气液旋流分离器在海洋平台的应用前景分析

目前，海洋平台主要依靠常规容器式分离器来处理井口油气水，但经济性和操作压力条件不断要求其寻找新型高效、低成本的小型分离器。与容器式分离器相比，小型柱式气液旋流分离器（GLCC）具有结构简单、价格低廉、重量轻等特点，基本不需任何维护，而且易于安装及操作。本文详细介绍了GLCC技术的发展现状及其在海洋平台的应用前景，并提出了今后的发展方向。

海底管道深水流动安全保障技术研究

当前海上油田的开发逐步向深水区扩展,对位于高压低温深水环境中的混输海底管道提出了更高的要求。介绍了几种类别的海底混输管道现状,针对各种复杂流型提出了相适应的压降求解方法;阐述了段塞流产生的危害及其预测和预防方法;多相流计量的精度因为其不均匀性而受到了影响,因此虚拟计量成为了主流发展对象。同时,低温环境可能导致生成天然气水合物而堵塞管道,针对该问题提出相应的解决方法,从而保证深水中设备和海底管道的流动安全。

真实地形下天然气管道倾斜角度对气体流动特性的影响

针对真实地形下天然气管道倾斜角度大、管内气体流动特性不明确的问题,以石油化工领域常见的天然气湿气输送工艺为研究对象,基于双流体理论模拟分析了不同管道倾斜角度对于管内气体流动特性的影响。研究表明,随着管道倾斜角度的增加,在持液率变化较小的情况下管内气体压降增大;在一定管道倾斜角度范围内,管内气体温降随着管道倾斜角度的增加而变大;管道持液率与管道倾斜角度呈现负相关变化关系。研究结果对于天然气管道的安全运行和流动保障具有一定理论意义。

深水流动安全保障技术研究

近年来深水中丰富的油气资源吸引着众多石油公司的目光,但高静压、低温的恶劣环境使得深水油气开发面临巨大的挑战和风险,多相混输条件下的水合物生成、蜡沉积、严重段塞流等问题也严重威胁着水下生产系统和海底管道的安全运行。通过对大量文献资料的调研、整合和总结,概述了多相流混输管道的流型及流动规律研究,阐明了水合物生成和蜡沉积的机理、危害及控制方法,分析了严重段塞流的形成、预测及控制措施,并对油气管线主动加热技术和水下多相分离技术作了阐述。指出,多相流与单相流相比更为复杂,实现水下多相分离能从根本上有效抑制严重段塞流的形成;我国海洋油气开发起步较晚,应根据我国海域的特点加以改进和创新,逐步掌握海洋油气田开发建设的核心技术,摆脱对国外技术的依赖。。

油水体系水合物行为实验研究装置及其应用进展

油水体系中水合物生成机理及浆液流动规律的实验研究对制定水合物风险管理策略、保障管道运行安全具有重要意义。为明确水合物实验研究装置的特点及其在油水体系中的应用进展,阐述了水合物行为研究中常用的宏观与微观装置的结构组成、突出特点及应用情况,对比分析各装置优缺点,综述了研究装置在水合物成核过程研究、生长与分解速率表征、颗粒聚集效果评价、浆液流变特性分析及量化模型建立等方面的应用成果。针对研究现状提出油水体系中水合物研究的建议,未来可将谱学仪器与现有装置耦合进行油水体系中水合物的多尺度研究,在高压环境中进行水-水合物颗粒界面性质研究,同时基于水合物生长速率、聚集特性及浆液流动性等参数建立水合物堵管风险评估方法。

基于OLGA的深水混输管道及井筒水合物风险分析

为研究深水油气混输管道的水合物形成问题,结合西非安哥拉海域某油田开发数据,使用OLGA软件对海底长输管道、立管和井筒内的水合物生成情况进行了数值模拟。结果表明:在所给出的油流组分和产量变化情况及设定的节点温度压力条件下,该管道与井筒的温度和压力范围不落在水合物生成区内,水合物生成风险极低;随着含水率升高,该油田海管管内压力、温度及管段总压降均升高,而管段温降减小;随着气油比增大,海管管内压力、温度及管段压降均降低,而管段温降增大。结合油流组分和工况,分析认为油藏产出水中含盐量很大,从而抑制了水合物的生成。

重质原油组分对水合物生成影响的研究进展

水合物生成会对海底多相混输管道的安全运行造成巨大挑战,而蜡、沥青质等原油组分会显著影响水合物的生成过程,加剧管道内流体流动的复杂性。在此系统分析了针对油水体系的水合物生成动力学模型,综述了油水体系中蜡对水合物成核及生长过程影响的研究成果,总结了沥青质对水合物生成作用规律的研究进展。分析发现:现有油水体系中水合物生成动力学模型缺乏对油品组成的考虑,蜡和沥青质对水合物生成规律的影响尚未取得统一认识。最后建议结合蜡相碳数分布、沥青质的组成和官能团类型进行水合物生成结果分析,采用分子-微观-宏观多尺度方法探究原油组分对水合物生成的影响。