颗粒特性对油气管道双90°弯头的冲蚀磨损影响研究

本文采用模拟方法研究颗粒特性对油气管道双90°弯头的冲蚀磨损影响,发现管道弯头外侧是冲蚀磨损最严重的区域,且远离入口的弯头所受到的磨损较为严重。随着颗粒直径增加,弯头平均冲蚀磨损速率也随之增加,靠近入口的弯头所受到的最大冲蚀磨损速率也随之变大,远离入口的弯头最大冲蚀磨损速率则减小;随着颗粒质量流量增加,弯头壁面最大冲蚀磨损速率和平均冲蚀磨损速率均有所增加,而颗粒形状越接近于球形,则弯头所受到的冲蚀磨损就越小。     

弯曲角度对油气两相混输弯管冲蚀影响研究

冲蚀是导致油气管道磨损的重要原因之一,会降低管道的运行寿命,增加弯管泄漏失效的频率。为了研究弯管角度对冲蚀磨损的影响,分析其内部的冲蚀机理,本文采用了CFD-DPM方法,对不同弯曲角度油气混输弯管的内部流场进行了数值模拟。结果显示,冲蚀速率与弯管角度呈正相关,并且当弯管角度增加至90°时,冲蚀速率会大幅增加,此时最大冲蚀速率为4.609×10-7kg·m-2·s-1,平均冲蚀速率为3.37×10-9kg·m-2·s-1;当弯曲角度较小时,冲蚀主要分布于弯管和其下游直管部分,随着角度增大,冲蚀轮廓逐渐向弯管部位集中;弯曲角度的变化,会减小油滴与下游直管的碰撞频率,并使油滴对弯管的冲击角更易导致冲蚀;弯管角度增大会使其内部的速度梯度范围扩大,从而导致二次流的广泛分布。     

旋流除砂器器壁冲蚀磨损机理和措施

旋流除砂器是一种利用气-固两相因旋转所转产生的离心力从气流中把固体颗粒分离出来的一种分离装置,工作性质和固体颗粒存在于内部工作环境,决定了旋流除砂器器壁冲蚀磨损的必然性。既然除砂器器壁的冲蚀磨损无法避免,就只能从磨损的结构形态出发,了解器壁磨损的具体部位及磨损类型,分析磨损产生的机理,找出影响器壁冲蚀磨损的因素,降低器壁冲蚀磨损的程度。     

35CrMo钢冲蚀磨损性能和机制的研究

油气作业中,井控管汇受高速携砂液冲蚀,易引发管汇破裂和刺穿,造成工业事故。为了解井控管汇常用材料35CrMo钢的冲蚀磨损性能,采用冲蚀磨损试验机研究了含不同粒径支撑剂的携砂液对35CrMo钢冲蚀时,冲蚀角度(5°~30°)和冲蚀速度(20~45 m/s)对其冲蚀磨损性能的影响;并通过扫描电镜对35CrMo钢表面的冲蚀坑进行了微观形貌扫描,分析了冲蚀角度和冲蚀速度对冲蚀机制的影响。研究结果表明:35Cr Mo钢的冲蚀率与冲蚀速度呈指数关系;在对数坐标系中,冲蚀率与冲蚀速度呈线性关系;支撑剂的粒径对速度指数n影响很小;随冲蚀角度的增加,冲蚀率呈指数关系增大,冲蚀犁沟的长度变短,深度加深,撞击凹坑的数目增多。冲蚀坑的形成机制取决于支撑剂颗粒冲蚀能量的大小及其切向分量与法向分量的大小。     

段塞流中砂粒冲蚀弯管研究

气液混输是油气集输过程中常用的方式,但目前关于气液两相流携砂冲蚀的研究很少.为研究段塞流中砂粒对弯管的冲蚀磨损规律,采用CFD方法建立了弯管冲蚀模型,并对模型进行了网格无关性验证,分析了不同气、液表观流速和曲率半径对弯管冲蚀速率、冲蚀位置及寿命的影响.分析结果表明:段塞流下弯管的冲蚀磨损破坏主要在外拱壁面,导致外拱壁面...     

平椭圆弯管冲蚀磨损数值模拟

为了研究天然气运输过程中含砂气体对弯管的冲蚀磨损特性并提高弯管的耐磨性,在充分分析圆管流体冲蚀特性的基础上提出了平椭圆管道。利用气固两相流冲蚀方程对平椭圆管道弯头进行冲蚀磨损分析,研究了不同长宽比的平椭圆管道的冲蚀速率和冲蚀区域形状,从中优选出合适的长宽比,并分析了不同质量流量、不同粒子直径及不同气体流速等工况下粒子对管道冲蚀的影响。分析结果表明:相比于普通圆管,平椭圆管能明显降低最大冲蚀速率,随着平椭圆管长宽比的增大,最大冲蚀速率逐渐下降;当长宽比达到1.4后,最大冲蚀速率下降的速度明显降低,因此认为平椭圆管最适宜的长宽比为1.4,此时最大冲蚀速率下降了21.9%;当粒子直径增大时,平椭圆管弯头处的最大冲蚀速率先升高、后降低、再升高,冲蚀区域基本保持不变。所得结论可为平椭圆弯管抗冲蚀措施的制定提供参考。     

油气管道用钢材料的局部腐蚀研究进展

油气管道的腐蚀不但会造成巨大的经济损失，而且还会给管道安全造成严重威胁。通过查阅大量文献，总结了油气管道常见的局部腐蚀形式及腐蚀机理，其腐蚀形式可以分为点蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、应力腐蚀开裂、晶间腐蚀、微生物腐蚀、冲蚀以及氢脆，梳理了近年来的研究现状。一般来说，正是由于腐蚀形式的多样性，导致了油气管道经常出现腐蚀失效事故。应针对管道的服役条件、腐蚀机理采取不同的防腐措施。     

气体钻井钻具冲蚀磨损试验装置

针对现有冲蚀磨损试验方法和试验装置不能模拟实际气体钻井过程气体携岩冲蚀钻具的问题,开发了气体钻井钻具冲蚀磨损试验装置。该装置由风机、送风管、加料管、混合室、加速管、试验管、连接管、旋风分离器、尾管、水箱、气体流量计等组成。它能模拟气体钻井过程中,不同气体排量、机械钻速等钻井工艺参数及不同属性岩屑对钻具冲蚀磨损的情况,具有结构简单、管道封闭、不污染环境、运行噪声小等特点;也可以开展管道气固两相流的相关试验研究。     

管道内CO2腐蚀分析

CO_2腐蚀是造成管道运营失效的主要原因之一。文章针对目前油气管道的运行情况,在大量的文献调研基础上,阐述了油气管道CO_2腐蚀情况及特点,着重分析了油气管道CO_2腐蚀形成机理,对存在的主要问题进行了分析,从而对油气管道内CO_2腐蚀现象有了一些规律性的认识,可为管道内CO_2防腐蚀技术的研究提供参考。     

水力压裂对油管头四通冲蚀磨损分析

页岩气水力压裂对井口装置的冲蚀破坏性较大,且油管头四通为永久性连接装置,一旦破坏将带来较大风险。基于喷射型冲蚀磨损机理及计算流体力学,结合冲蚀磨损试验及模拟计算,研究水力压裂下油管头四通材料的冲蚀磨损特性以及分析计算固-液两相流冲蚀下油管头四通冲蚀磨损程度。结果表明,冲蚀角度对油管头磨损影响较大;冲蚀介质的形状及表面因素决定油管头材料冲蚀磨损量;陶粒较石英砂冲蚀磨损率大;粒度对基材的冲蚀磨损满足"尺寸效应"。基于CFD预测水力压裂下油管头的减薄率,满足作业安全要求。     

35CrMo钢冲蚀磨损的磁记忆检测信号定量研究

钻井作业中,井控管汇受到高速携砂液的冲蚀作用会出现磨损现象,因此研究其常用管材35CrMo钢的冲蚀性能有重要意义。采用喷射型冲蚀试验机进行了室内试验。35CrMo钢在高速携砂液的冲蚀磨损下,以冲蚀磨损量和冲蚀率表征冲蚀磨损程度,对冲蚀过程中的冲蚀磨损程度随冲蚀时间的变化进行了过程划分;对经降噪和求取梯度处理后的磁记忆信号进行分析,将其与35CrMo钢的冲蚀磨损程度进行拟合定量分析。将磁记忆信号特征参量和冲蚀磨损程度2个变量绘制关系曲线及拟合公式,发现磁记忆信号的梯度峰峰值与冲蚀磨损量呈指数相关,磁记忆信号的梯度峰峰值之间的差值与冲蚀率基本呈正线性相关。通过对磁记忆信号的处理,可定量分析出某一情况下35CrMo钢被冲蚀磨损的程度。     

基于CFD的弯管冲刷磨损数值模拟研究

弯管在油气集输管道中应用广泛,但容易发生冲刷磨损而造成泄漏事故,因此有必要对其冲刷磨损因素进行深入研究。基于流体动力学原理,借助CFD软件,应用DPM模型对油气集输管网中弯曲管道进行流场分析。结果表明:弯曲管道的冲刷磨损受到流体流速、管径以及曲率半径等多种因素影响;流体对管道冲刷磨损影响最大区域集中在弯管外侧;受到的冲刷磨损速率与入口流速和管径成正比;增大曲率半径会减弱流体对弯管内壁冲刷磨损的影响。该研究结论可为管道冲刷磨损防护提供一定的理论依据。     

节流管汇冲蚀磨损研究及结构改进

提高节流管汇的抗冲蚀能力、减少节流管汇的失效概率,对于成功控制溢流、实现井控安全有重要意义。从冲蚀磨损机理、数值模拟仿真和结构改进等方面开展了节流压井管汇防冲蚀磨损研究。模拟结果认为,随着开度的增大,钻井液冲蚀速度在不断降低,但钻井液速度仍高于临界冲蚀速度,冲蚀区域主要发生在下游管路入口和出口附近的管壁上。针对数值分析结果,提出了节流管汇结构改进方案。改进后的节流管汇现场试验时,防冲刺短节内部无明显的冲蚀现象,防刺效果较好,满足现场使用要求。     

天然气管道弯头冲蚀失效机理研究

冲蚀是天然气管道弯头失效的主要原因之一。本文利用计算流体动力学(CFD)对天然气管道弯头的冲蚀失效机理进行了研究,分析了弯头的速度场和压力场,得出了弯头大弧面处为危险面的结论。提出了避免和减缓弯头冲蚀失效的预防措施。     

连续管压裂冲蚀磨损性能研究

鉴于连续管压裂冲蚀失效的研究较少,且不全面,采用欧拉-拉格朗日方法以及Finnie冲蚀磨损理论,研究了压裂液对螺旋段连续管冲蚀磨损机理。采用控制变量法分别研究了支撑剂质量浓度、携砂液流量以及支撑剂粒径对螺旋段油管冲蚀磨损率的影响。研究结果表明,压裂液对螺旋段连续管的冲蚀磨损主要发生在油管外侧,除油管入口段外,其余部分冲蚀情况几乎相同;随着压裂液流量及支撑剂质量浓度的增加,螺旋段连续管的冲蚀速率增加,其中压裂液流量对冲蚀速率的影响尤为显著;随着支撑剂粒径的增大,最大冲蚀速率呈现出先减小后增加大的趋势,但是其平均冲蚀速率变化不大。研究结果对连续管压裂技术的现场应用具有一定的指导作用。     

海底管道砂粒冲蚀损耗研究

砂粒冲蚀是一个较复杂的机械过程,常使管材遭受磨损破坏,材料在砂粒反复撞击下损失不断加重,威胁管道的流动安全,管道经冲蚀失效后可导致严重的经济损失和环境灾害。以渤海某海底油气水混输管道为实例,基于冲击破坏模型,对配产期内的砂蚀损耗进行了逐年预测,阐明了年砂蚀速率与生产期总砂蚀损耗之间的关系,并对影响速率的关键因素进行了探讨。结果表明,控制累计损耗量比阈值速度更接近工程实际情况,为工程设计中砂蚀裕量的选取提供了技术依据。     

基于机械冲刷的焦炭塔顶油气管线减薄研究

由于携带离散相颗粒的高速流体冲刷壁面,致使焦炭塔顶油气出口管线部分区域减薄现象严重。本文采用计算流体力学(CFD)软件进行气固两相流的冲蚀仿真模拟,结果显示油气支管壁面的冲刷磨损累积最迅速;分析了离散相颗粒的冲刷行为对管线壁面减薄的影响,提出了结构优化方案,可改善油气出口管线壁面减薄现象。     

现役油气管道安全性评价研究现状

油气管道在运行过程中,难免受到初始安装不当、地质环境变化、油气中有害介质、海水冲蚀以及渔业捕捞等的影响,从而造成各种损伤和缺陷。正确评价各种损伤和缺陷对管道强度、寿命以及安全性的影响,对于保障油气管道的安全运行,避免经济损失和对生态环境的破坏,具有非常重要的现实意义。文章列举了国内外油气管道由安全隐患造成的事故及其后果,分析了影响现役油气管道安全性的主要因素,综述了国内外对现役损伤管道强度和寿命的评价准则、止裂判据以及地质灾害对油气管道安全性影响的研究成果。     

粒子冲击钻井钻具冲蚀磨损研究

粒子冲击钻井技术是一种用于解决石油天然气深井硬地层钻井钻速慢和成本高的问题。该技术利用钻井液的水力能量携带的圆形钢粒以极高的速度冲击破碎岩石,钻井液所携带的钢粒会对钻具产生冲蚀磨损,尤其是在管径变化和管道弯曲处,钢粒对管壁的冲蚀磨损会导致钻具安全性降低,保障粒子冲击钻井安全作业是粒子冲击钻井技术研究的重要内容。为此,分析了影响钻具冲蚀磨损的因素,结合粒子钻井现场实际,研制出一种用于地面模拟粒子冲击钻井中钻具冲蚀磨损的实验装置,根据粒子冲击钻井实验提出,对较易磨损的弯接头、冲 管、滤芯三通、鹅颈管等部件要进行镀镍防磨、耐磨处理。以确保粒子冲击钻井的安全。     

天然气管道冲蚀能量规律分析

在集气天然气管道中，天然气中的固相杂质在高速流动时会冲蚀管壁，这对管壁有非常大的剪切和冲蚀作用。而不同的天然气输量会造成管道中天然气速度、固相速度、固相浓度等参数沿管道剖面不断变化从而使得混合物的冲蚀能力发生变化。因此，在建立天然气管道气固两相流动方程的基础上，通过数值模拟，求解不同输气量条件下的气固混合物冲蚀能量大小以及管道自身净化能力并得出规律性认识，以揭示冲蚀机理。