机械搅拌对原油储罐射流加热过程传热特性的影响规律研究

以射流加热和机械搅拌协同作用下,大型浮顶储油罐内的传热和流动过程为研究对象构建物理和数学模型,并采用滑移网格技术对搅拌叶轮作用区域建模,基于有限体积法对强、弱浮力射流加热过程的流动和传热规律进行了数值模拟研究。结果表明:相比强浮力射流,弱浮力射流加热时的升温速率可提升74%,达到相同温度所需的加热时间缩短42%。对于强浮力射流加热过程,增加机械搅拌可以使计算域内的整体速度显著升高,加强冷热介质间的热交换,使升温速率提高9.6%,也可令计算域内的油温分布更加均匀,温度方差降低17%。对于弱浮力射流加热过程,增加搅拌作用虽仅可令升温速率提高0.9%,但可使温度方差降低29%。机械搅拌对强浮力射流加热时的升温速率提升更显著,而对弱浮力射流加热时促使温度均匀分布的效果更显著,同时发现机械搅拌可使强浮力射流的加热效率提升0.7%。此外,进一步研究发现搅拌器的安装高度对于消除实际储罐底部的低温区域、调控油温分布具有重要作用,数值模拟结果可以为机械搅拌器的结构设计提供重要的参考依据。

大港页岩油高频脉冲处理参数优化研究

页岩油具有凝点高、含蜡量高、乳化程度高的特点,导致传统热化学脱水工艺对页岩油采出液处理效果欠佳,难以达到外输标准。高频脉冲原油处理技术可以高效脱水,但对页岩油采出液处理参数的优化研究较少,因此研究了高频脉冲原油处理技术对大港页岩油采出液的处理效果,并对处理参数进行了优化。结果表明,高频脉冲脱水技术可以实现页岩油采出液有效破乳,显著降低页岩油含水率。通过处理参数的优化发现,电场强度和电场频率的提高均有利于提高脱水效率,同时,存在脱水效果最好的电场处理时间、操作温度以及破乳剂质量分数参数;在电场强度为200 kV/m、电场频率为5 kHz、电场处理时间为60 min、操作温度为75℃、破乳剂质量分数为0.010%的条件下,页岩油脱水后含水率为0.48%,综合效益最好。研究结果为页岩油采出液处理参数优选提供了技术支撑。

典型长距离凝析气田混输管道平稳运行数值分析

油气混合管道输送技术是山区、沙漠等自然条件恶劣或基础设施贫乏的油气田实现高水平、高效益开发的关键技术措施之一。通过对长距离凝析气田混输管道工艺模拟计算技术进行研究,对9种经典计算方法(或模型)的计算结果与实测结果进行对比分析,最终确定采用油气混输管流瞬态模拟计算方法。利用该计算方法,针对塔里木油田近年来陆续开发的凝析气田,选择大倾角山体和浮动沙丘两种典型恶劣地形已建长距离凝析气田混输管道X1和X2开展管道平稳运行数值分析,给出两种典型地形长距离凝析气田混输管道平稳运行建议,解决了生产实际问题,至今已连续平稳运行6年以上。

高含水期高凝高黏原油低温集输特性

随着中国大多数油田已进入高含水期,原油流动特性发生了较大变化,传统的双管掺热水工艺流程能耗较高,为降低集输能耗,优化工艺流程,急需对管道低温集输特性开展研究。在华北油田某区块搭建了可视化试验管道,开展长期的低温集输试验,持续研究低温集输过程中高含水原油管输井口压力的变化规律和流型变化趋势。结果表明:不可低温集输油井的井口压力迅速上升至安全阈值,可低温集输油井井口压力变化分为4个阶段,长期监测发现井口压力会出现规律性波动;低温集输特性受油品物性、产液量、含水率及环境温度等因素的综合影响。试验观测到管道起点段流型为油气水分层波浪流,终点段油水流型随着集油温度降低由无胶凝淤积的分层流转变为有胶凝淤积的分层波浪流。研究结果能够指导现场安全生产及低温集输特性的深入研究。

油水管流低温集输工艺的壅堵模式分析

双管掺水工艺可降低高含水期采油管道的流动阻力,掺水量与集输温度的降低容易导致含水原油在管道内堆积与壅堵。为探明油水两相管流在低温条件下的壅堵过程以及生产参数对壅堵的影响机制,通过改造双管掺水工艺建成了油田现场可视化实验系统,利用无线远传设备实时监测了管道流动参数和油水界面演化。根据油水界面演化与流动阻力变化的联系,揭示了非稳定条件下非等温性与非牛顿流变性的耦合作用对油水管流壅堵的主导影响机制。总结了三种壅堵模式以及温度界限判断方法,建立了单井集输温度界限模型,形成了集输边界预测方法。