气举法消除严重段塞流的模拟分析研究

在海洋油气资源开采中,特殊的管路系统、重力、流量等因素会形成严重段塞流。严重段塞流会引发次生危害,威胁安全生产。因而需要采取方法消除严重段塞流。采用OLGA软件和PVTsim 软件,对气举法消除严重段塞流进行模拟研究。研究结果表明,气举法在一定程度上可以消除严重段塞流,注气位置不同,效果也有一定的差别,注气位置在立管底部的上游位置更能有效地消除严重段塞流。     

海洋立管系统严重段塞流瞬态数值模拟

针对海底油气混输管线中常见的立管系统,采用OLGA 多相流瞬态模拟软件,对立管系统中出现的严重段塞流进行了数值模拟。根据实际情况,建立基于双流体模型的物理模型,结合海底管道实际工况,设置相应边界条件,分析了不同流量下的流态流型、压力、持液率等参数随时间的变化特性。研究结果表明,在不同流量产生的严重段塞流下,立管系统中流态流型、压力、持液率等特性参数具有明显的周期性变化规律,流量对严重段塞流的形成及其流动参数影响很大。研究结果对实际生产和管路结构优化具有指导意义,可为复杂流动现象的预测和控制提供一种新的手段。     

不同倾角下悬链线立管数值模拟分析

为降低混输管严重段塞流带来的危害,须对其流动特性进行分析研究。以某水平下倾管⁃悬链线立管实验系统为研究对象,建立相关的数学模型、物理模型,运用CFD软件,模拟该种管型下的严重段塞流流动现象,分析了严重段塞流流动特性以及压力、速度、含气率变化特性。通过数值模拟得到了不同倾斜角度下的流型图、压力变化曲线及周期变化规律。分析结果表明,随着下倾管倾斜角度的增大,流型图的转换边界发生变化,形成严重段塞流所需的气相折算速度增大,形成间歇流所需的气相折算速度减小;严重段塞流压力最大值随倾斜角度变化较小,其周期则随倾斜角度的增大而减小,并呈指数函数变化。     

管内气固多相流动数值模拟方法的研究与实践(Ⅰ)

对气固多相流动的数值模拟的方法和描述气固多相流动特性的数学模型进行了较为详细的综合分析．通过分析发现：采用K－ε双方程模型描述气相湍流模型,应用SIMPLE算法计算气相速度场．然后采用FSRT模型、Lagrange法计算颗粒场特性,是一种行之有效的数值模拟管内气固多相流动的方法．     

海洋采油出油管-立管气液两相流研究

为了找到提高排液速度、缩短段塞流时间的方法,同时优化采油系统、减少能量损失、提高采油量,对影响流型的流速、气体体积分数及海洋采油出油管-立管系统进行了多相流模拟,同时对压力云图和油气体积分数云图进行了研究。研究结果表明,流体的流动速度越大,段塞流的停留时间越短,排出段塞流的时间越短;气体体积分数越大,段塞流出现越慢,出油管底部通气可以提高采油量。     

膨胀土地基处理方法的研究

首先对膨胀土的基本特性进行了分析.在此基础之上,对膨胀土地基处理的换土法、垫层法、湿度控制法、压实控制法、土质改良法等常用方法进行了研究和总结,为今后的施工实践提供了指导.     

机泵系统经济运行的正确评估

风机和泵是应用极为广泛、耗能量极大的通用机械。机泵系统高效经济运行具有十分重大的意义。本文用机泵系统运行效率这样一个综合性技术指标,来分析评估机泵系统运行的经济性,克服了以往用机泵效率评估的片面性。通过不同特性机泵在两种典型管路系统中节流调节运行和变速调节运行时运行的效率的分析讨论,指出:机泵系统的经济运行是由机泵特性、管路系统特性和调节运行方式决定的,依管路系统特性合理选择机泵和调节运行方式是机泵系统经济运行的关键。     

基于小波变换的气液两相流系统软测量

为解决多相流系统的参数检测和流型识别问题,以气液两相流系统为研究对象,在小波分析技术的基础上,建立了一个气液两相流系统的参数检测软测量模型,并对此模型进行了分析和模拟实现．结果表明,此模型可以通过4尺度小波变换图清楚地看到段塞流及波状流的形成及结束过程,并生成波流的去噪光滑波形图及辨识细节波形图,从而达到有效识别波流流型的目的．     

连续气举采油最大产量的优化计算法

根据节点系统分析原理和最优多相流相关式,讨论了利用计算机对连续气举采油时的最大产量进行优化运算的方法,得到了满意的结果。     

倾斜管内多相流流型研究

目前对集输管道多相流流型的划分还不明确, 影响因素也很多, 而流型的确定对管内参数的计算影 响很大, 因此对多相流流型进行研究具有重要的意义。使用 VOF模型模拟了倾斜角分别为1 0 ° 、 2 0 °和3 0 °的上倾斜 管, 得到了不同流动时间的相分布云图。对云图进行分析的结果得知, 随着流动时间的增加, 流型先从气泡流转化 为波状流, 最后再由波状流转化为段塞流; 倾斜角对多相流的流型有一定的影响, 倾斜角越大流型越明显。     

高含水期水平管油气水三相流动数值模拟

由于油气水三相间存在着不稳定的混合界面,在不同的条件下可产生多种流型。采用VOF多相流模型对水平管道中油气水三相流动进行数值模拟,得出在不同含气体积分数、含油体积分数、黏度及流速条件下油气水三相在水平管道中流动的相分布图。分析可知,在高含水期,随着含气体积分数的增加,流型由气泡流发展成分层流;随着混合物流速的增长,流型由分层流发展成段塞流。含气体积分数和混合物流速对流型有较大的影响。含油体积分数和原油黏度对流型的影响不明显。计算结果与相关理论比较吻合,对实际工程具有一定的指导意义。     

段塞流从单管流入并联分离器的分流实验研究

为了研究油气集输系统中并联分离器出现的气液偏流现象,自主设计并搭建了气液两相流分流实验系统。该实验系统中采用数据采集系统对流量、压力、压降、液位、持液率等多种实验参数进行记录。设计了两种结构的气液分流管路,并在两种管路结构（水平管⁃T型管⁃水平管结构与水平管⁃T型管⁃立管⁃水平管结构）下进行了段塞流分流实验,分别研究了对称管路条件与非对称管路条件下的气液分流特性。实验结果表明,两种管路结构下,当管路条件对称时,在实验流速范围内,段塞流的气液两相等流量分配到两台并联分离器内;对于实验中的两种管路结构,分离器气相出口管路条件的不对称会引起气、液两相的偏流,且液相的偏流程度均小于气相。基于压降计算建立了非对称条件下气液两相流的分流模型,对气液流速对分流特性的影响进行了简单解释。     

动叶轮叶片数对多相混输泵水力性能的影响

为了探究动叶轮叶片数对多相混输泵外特性、做功性能和水力特性的影响规律,基于欧拉非均质流模型,利用CFX软件对不同动叶轮叶片数下的多相混输泵在多种流量工况、入口含气率10%的条件下进行数值计算。研究发现:流量在90 m3/h及以下时,动叶轮叶片数对扬程和效率的变化趋势影响相对较小,而随着流量的增加,四叶片动叶轮会使混输泵扬程和效率的下降程度增大;当动叶轮叶片数为3时,多相混输泵的外特性、叶片表面静压分布、载荷分布和水力特性等均优于动叶轮叶片数为4时的性能。本文的研究结果可为多相混输泵动叶轮叶片数的选择提供参考。     

含立管段的管道气顶排空实验研究

对含立管段的管道进行气顶排空实验研究,以空气和水为介质,利用高速摄像仪和数据采集仪对排空过程的气液流动参数进行测量,发现气顶排空过程类似于立管混输系统中严重段塞流的流动过程.对比了不同排气压力下立管出口气液混合物的流型、立管底部压力和立管压降变化特性.结果表明,排气压力较小时,立管出口气液混合物流型为分层流和段塞流;排...     

海底管道砂沉积模拟研究

海底混输管道运行一段时间后, 管道内部砂沉积等会导致管道通过量减小, 明显降低缓蚀剂效率, 加 速管道底部磨蚀, 甚至造成清管器卡堵事故。以位于海上某油田群 A平台至B平台的海底混输管道为基础, 根据现 场实际数据合理建模, 采用F LUENT软件进行数值模拟, 研究了海底管道水平段以及弯管段在砂含量、 砂粒径、 砂 密度以及流速等参数不同时的砂沉积规律。模拟结果表明, 海管沿程沉砂量与含砂量、 砂粒径、 砂密度正相关, 与流 速负相关; 而沉砂量最大位置规律相反。平均沉砂量对各参数的敏感性从高到低依次为含砂量、 流速、 砂粒径、 砂密 度。     

地形起伏条件下的煤层气管网稳态计算模型

鉴于煤层气“多点介入,柔性集输”的集输特点与管内气-水两相流复杂多变的流动形态,复杂地貌下的集输管网压力波动频繁,严重影响了集输系统的输气效率与运营安全。为了更为精准的对管网压力状况进行模拟计算,基于多相流水力热力计算方法,利用管网节点法建立了煤层气管网稳态计算模型,提出了考虑地形起伏情况下的分段计算管网稳态模拟方法。通过对算例管网的计算与分析,可得出考虑地形起伏的管网计算模型的压力计算结果更为准确可靠,为地势复杂区域煤层气管网的合理设计与操作提供了一定参考作用。     

油基体系下天然气水合物浆液流动实验研究

在多相流管输体系下,水合物浆液在流动过程中会遇到崎岖不平的地形地貌,此时采用倾斜管道显得尤为重要。因此,研究了天然气水合物浆液在倾斜管内的流动特性对堵塞管路的影响。在低温高压可视水合物实验环路上,开展了油基体系下油＋天然气的水合物堵管实验,探究了初始压力、初始流量等因素对天然气水合物浆液流动和堵管时间的影响。同时,利用实时在线颗粒测试仪,对水合物生成、流动及堵管过程中水合物颗粒的微观变化进行了分析。结果表明,随着初始压力增大,天然气水合物的诱导时间、生成时间和浆液流动时间均缩短,天然气水合物堵管趋势增大;随着初始流量增大,天然气水合物的诱导时间、生成时间和浆液流动时间均延长,天然气水合物堵管趋势减小。对水合物生成至堵管的过程以及堵塞机理进行了分析。对油基体系下天然气水合物堵塞管路的研究结果表明,在油基体系下可以通过减小初始压力、增大初始流量来有效地减小天然气水合物堵塞管路的概率。研究结果可为维持和保证天然气水合物在管道中的安全流动提供理论参考及依据。     

具有壅塞环的空化器特性数值分析

出现壅塞空化现象时,壅塞管内流场会发生剧烈变化。利用计算流体力学软件Fluent,采用标准模型k-和多相流空化模型,在不同入口速度和背压条件下对具有壅塞环的空化器进行数值模拟,分析空化器壅塞环在不同位置时,空化区域内静压力和空隙率的分布情况。试验结果表明:壅塞环可以增加壅塞截面下游的恢复压力,且壅塞环离环形喷嘴出口越远,作用越明显;壅塞环可以增大产生壅塞空化的最佳背压范围,且壅塞环离环形喷嘴越近,产生壅塞空化流动的背压范围越大。     

考虑叶顶间隙的螺旋轴流式混输泵主流道内空化特性

为揭示叶顶间隙对螺旋轴流式混输泵主流道内空化特性的影响,基于Rayleigh-Plesset方程的Zwart-Gerber-Belamri空化模型,采用SST k-ω湍流模型在不同空化阶段下对螺旋轴流式混输泵主流道内的空化特性进行研究,通过考虑叶顶间隙更为精准地揭示螺旋轴流式混输泵主流道的空化情况。结果表明:在叶顶处,除了流道内出现低压区和空泡外,在叶片吸力面表面也出现低压区和空泡分布;在临界空化阶段,叶轮进口以及叶片进口叶顶间隙处存在微弱的空泡分布;随着空化的发展,到断裂空化阶段,空泡分布区域由叶片压力面移动到叶片吸力面,说明叶顶间隙对混输泵主流道内的空化性能产生较大的影响。本文的研究结果可为螺旋轴流式混输泵空化性能的改善提供工程参考。     

水平T型管中油水两相流流动数值模拟研究

针对我国稠油油田较多和油田含水率高的特点,运用VOF多相流模型对地面集输管网中较为常见的水平T型管内油水两相流流动进行数值模拟。给定条件下中质稠油含水率为80%,流速1.5m/s,模拟结果为油水两相流属于水包油型分散流型,水作为基本相,油为分散相。分支前主管段内压力值以300Pa/m的速率线性减小,分支处主管段内压力值有所增大,而后随着流动线性减小,分析了支管段内油水两相流的压力降机理。研究结果对于优化管网结构、合理设计管道参数、管道腐蚀与防护具有重要作用。