混输管道多相流结蜡实验装置与测试技术

为保障国家能源安全,以及深海低温水域油气资源开采顺利进行。有必要加快海底混输管道多相流结蜡技术研究,建设可真正模拟现场生产环境的油气多相混输管道。通过对蜡沉积机理和模型的分析,以及对世界范围内的典型混输管道多相蜡沉积装置的总结,阐述现有的海底多相流混输实验装置对于管道结蜡研究的不足之处,并对现有蜡沉积厚度测量方法进行了介绍。对建设陆上高压、大口径管道模拟真实深水生产系统,指导深水生产系统工程设计和生产运行具有重要价值。     

海底油气混输管道中清管段塞的控制方法

随着海洋油气田开发的快速发展,海上油田油气集输系统越来越复杂,海底油气混输管道越来越多,输送距离也越来越长.海底油气混输管道操作条件的改变(如管道的停输、再启动、清管操作、输量变化等)、地势的起伏等可能形成管内严重段塞,影响下游设备运行甚至造成危害.针对某海上油田开发中油气混输管道运行遇到的段塞流问题,分析对比了3种清管工况清管段塞流量,以及下游平台接收清管段塞流的流程,计算了段塞流捕集器台数及尺寸,并提出了控制段塞的方法.旨在为进一步开展海底油气混输管道严重段塞流的研究提供借鉴,为工程实践提供参考.     

海底多相流混输管道压降计算主要影响因素分析

以我国海洋油气开发工程为例,以黑油物理模型为基础,利用PIPERFLO软件,分析了不同压降计算模型、起输温度、气体流量及总传热系数(K)对海底多相流混输管道压降计算的影响。用不同压降计算模型得到的混输管道的压降结果相差很大,在设计混输管道时,应根据实际情况选择合适的模型。设计高粘原油混输管道时,应根据油品物性将起输温度控制在适当的范围;设计低粘原油混输管道时,在满足管道终端温度要求条件下,应尽量降低起输温度。海底油气混输管道存在一个最小压降气液比,按此气液比确定高粘原油混输管道的气体输量,可降低管输原油粘度,从而减小管道压降。对海底多相流混输管道应进行一定的敏感性变量分析和结果预测,以保证管道具有一定的抗波动能力。     

水合物堵塞治理工具和方法研究

针对深水油气混输管道中极易生成固体水合物而造成输送管道堵塞的问题,研制了水合物堵塞治理工具样机,并对样机的性能进行了试验验证。该样机主要包括橇块主体、脐带缆系统和测量监控系统。根据水合物堵塞治理工具的设计原理提出了相应的操作流程,并开发了控制软件。试验结果表明,水合物堵塞治理工具和控制系统在水下运行正常,能够完成管线降压和抑制剂注入等规定动作,说明利用该工具可以采用降压、注剂/注热或注剂/注热+降压联合的方法解决油气输送管道中固体水合物堵塞的问题。研究内容对于海底混输管线的安全运行具有指导作用。     

基于PIPEFLO软件的冀东南堡油田混输海底管道稳态压降影响因素分析

以冀东南堡油田1-3号人工岛至1-1号人工岛混输海底管道为例,利用PIPEFLO多相流模拟软件,计算分析了影响油气水混输管道压降的主要因素,即流体黏度、管径、气液比及起输温度等对海底混输管道稳态压降的影响。分析认为:当输送流体的气液比处于某一区域内,能够降低混输管道沿程压降;对于气液混输管道,起输温度的升高并不一定引起压降的降低;管径对混输管道压降影响重大,在设计中应综合考虑油田整体开发规划和特点,合理确定混输管道的管径。     

NP1-3D至NP1-1D海底混输管道稳态压降影响因素分析

以NP1-3D至NP1-1D人工岛间海底混输管道为例,利用PIPEFLO多相流模拟软件,计算分析了影响油气水混输管道压降的主要因素,即流体黏度、管径、气液比及起输温度等对海底混输管道稳态压降的影响。分析认为,当输送流体的气液比处于某一区域内,能够降低混输管道沿程压降;对于气液混输管道,起输温度的升高并不一定引起压降的降低;管径对混输管道压降影响重大,在设计中应综合考虑油田整体开发规划和特点,合理确定混输管道的管径。     

海底管道回接技术

在特定海况和复杂海底地貌、地质情况下，如何将新开发的管道并入已建的海底输油气管道，以保证油气高效、安全地输送，是海底管道回接技术需要解决的问题。对短管尺寸水下测量方法、深水管道对准方法进行了介绍，重点介绍了水下焊接、水下机械联接、水下带压开孔3种海底管道回接方法；分析了我国深水管道回接技术研发的重要性，提出了我国海底管道回接技术研发的关键技术。     

海底油气管道多相流动中的若干技术探讨

本文通过分析海底混输管道在多相流动中的各类问题,对相关的技术问题进行分析,在一定程度上促进海洋油气朝着深水域发展。     

基于现场数据的海底混输管道水力计算模型适用性分析与优化

针对渤海油田海底管道网络原始设计模型预测结果与投产后实际运行数据普遍存在差异的问题,为提高新油田开发时在役管道依托校核的可靠性和准确性,基于现场实际运行大数据,通过数据分析、噪点消除、归类总结和反演对比等方法,对混输管道水力计算模型进行适用性评估和改进。从油品性质、气液比、含水率等角度筛选3条有代表性的海底混输管道,以经过优化处理后的现场运行数据为基础,对比不同水力计算模型的压降计算误差,从而确定各类海底管道的推荐计算模型。推荐的水力模型和修正方法可为其他类似管道提供借鉴,用于海底混输管道输送能力的深入挖潜,为未来渤海油田新油气田的依托开发提供依据。     

海底混输管道清管过程的数值模拟研究

以锦州202和番禺惠州海底混输管道为例,利用目前国际上先进的OLGA2000多相流瞬态流动模拟软件,对海底混输管道清管过程中流体瞬态流动规律进行了研究;重点研究了清管球在不同管段的运动速度及其相互间的关系,清管前后管道中总持液量的变化规律,清管过程中管道沿线各点压力、终端流型及终端液体流量的变化规律等,以期为今后海底混输管道清管过程的理论和试验模拟研究以及现场清管操作提供指导。     

水合物法天然气管道输送的实验研究

随着海洋油气开发向深海进军,海底油气混输管线受困于天然气水合物堵塞问题。天然气水合物浆液管道输送技术是保障深水油气田开发的新工艺,而研究天然气水合物浆液的流动特性则是实现上述管输新技术大规模工业应用的重要基础。为此,自行设计了一套模拟海底油气管道天然气水合物生成及其浆体流动的实验装置,分析了模拟海底管道工况下天然气水合物的生成特点,推断出海底管道中天然气水合物生成大致经历乳状物→粒状物→团状物→云状物4个过程;测定了不同工况下天然气水合物生成的诱导时间和生成时间,发现随着反应压力增大,天然气水合物的诱导、生成时间逐渐缩短;比较了温度对天然气水合物生成的影响,发现随着温度升高,天然气水合物的诱导、生成时间均变长;研究了不同工况下的耗气量;初步探讨了海底管道中流动体系下天然气水合物的生成机理。该成果为海底管道以水合物法输送天然气提供了技术依据。     

减阻剂在海底油气水混输管道中的应用

海上油田开发后期随着含水率不断上升和油水乳化程度不断增强海底油气水混输管道输送阻力不断上升，导致海底管道输送能力下降。针对这个难题，通过对油水混输液乳化机理的研究，并且对NA平台至A平台6in油气输混输管道注入试验减阻剂，发现在海底管道输送量不变的情况下，注入一定浓度的减阻剂，可以将6in混输管道压差降低70kPa。但是注入浓度范围很窄，没有达到预期的试验效果。然而在试验过程中发现A平台至2-1PAP平台12in混输管道压差降低200kPa。通过对12in海管压力变化的研究分析得出结论：此类型的减阻剂需要与管道内的液体有充分的接触时间，并且对油水乳化液有破乳效果，才能达到降低粘滞阻力的目的，进而提升油气水混输管道的输送能力。     

基于深水海底管道压溃破坏的结构可靠性研究

针对深水海底管道压溃破坏失效特点,利用数值模拟和全比例压力试验相结合的方法,开展了深水海底管道结构屈曲压溃分析,在此基础上拟合出管道压溃破坏的结构承载力显式表达式,并以此构建安全裕度方程;采用国际推荐的JC法进行了深水海底管道结构可靠性指标计算,对不同初始椭圆度、轴向拉力、屈服极限和径厚比等随机分布参数进行了敏感性分析,研究了参数分布对深水海底管道可靠度的影响,为深水工程结构设计提供了参考和安全保障。     

冀东油田NP1-3D/NP1-1D海底管道悬空治理

针对冀东南堡1号人工岛和3号人工岛之间的海底混输管道和输水管道悬空的实际情况,通过对四种海底管道悬空治理方法进行比选以及现场实践,最终选用了"抛石回填、高点开挖、管顶覆盖"方案,成功地进行了悬空治理。文章介绍了冀东NP1-3D/NP1-1D海底管道悬空治理方案的实施过程。     

深水海底管道S型铺设影响因素分析

为了更全面系统地评估深水海底管道S型铺设过程中面临的高张力状态、高弯曲应力、大曲率变形、强接触作用以及管道整体几何线型等非线性因素的影响,结合海底管道铺设校核准则,针对我国南海典型海域环境条件,采用三维非线性梁单元对深水海底管道S型铺设开展动态有限元分析,得到了管道有效张力、等效弯矩、等效应力、等效应变的分布情况。对影响深水海底管道S型铺设的重要影响因素,包括托管架角度、管道铺设状态、管道壁厚等级等进行了分析。结果表明,目标工程托管架最优角度为25°;深水海底管道S型铺设应慎重选择充水铺设方式;管道壁厚对S型铺管有显著影响,实际铺设时应深入评估壁厚的影响。本文研究对深水海底管道S型铺设工程有一定的借鉴意义。     

深水海底管道S型铺设影响因素分析北大核心CSCD

为了更全面系统地评估深水海底管道S型铺设过程中面临的高张力状态、高弯曲应力、大曲率变形、强接触作用以及管道整体几何线型等非线性因素的影响,结合海底管道铺设校核准则,针对我国南海典型海域环境条件,采用三维非线性梁单元对深水海底管道S型铺设开展动态有限元分析,得到了管道有效张力、等效弯矩、等效应力、等效应变的分布情况。对影响深水海底管道S型铺设的重要影响因素,包括托管架角度、管道铺设状态、管道壁厚等级等进行了分析。结果表明,目标工程托管架最优角度为25°;深水海底管道S型铺设应慎重选择充水铺设方式;管道壁厚对S型铺管有显著影响,实际铺设时应深入评估壁厚的影响。本文研究对深水海底管道S型铺设工程有一定的借鉴意义。     

深水管道安装期的沉降分析方法

深水海底管道安装时管道沉降直接影响其竖向、轴向和侧向力,管道沉降的分析方法是深水海底管道设计中的重要内容。介绍了深水管道安装时沉降的作用原理,采用引入载荷放大系数和敏感系数的方法来分析管土的相互作用,重点研究了深水海底管道安装时的沉降计算方法,该方法被应用于西非某实际深水项目海底管道系统的设计中。结合国外深水海底管道设计研究安装时管道的沉降,可以为我国南海类似深水项目设计提供指导。     

海底无保温油气混输管道压降计算

将海底输水管道临时改为油气混输无保温管道,由于油气水物理性质的差别,应根据管内流体气、液2相的粘度、密度、界面张力等重新建立压降模型。根据胜利油田20B、20A、251B、CB502平台海底管道的数据及多相流管路压降理论,采用对比分析、数学模拟等方法,建立了贝格斯-布里尔压降模型及海底无保温油气混输管道压降数学模型。分析了包括介质起始温度、气相液相流量、管道内径、倾斜角度多种因素对海底管道压降的影响,为海底管道的设计提供了参考依据。     

深水钻井液举升钻井技术的水力学计算

为解决深水钻井过程中遇到的一系列问题,石油工业界提出了海底钻井液举升钻井(SMD)技术,由于该技术是用于深水和超深水钻井的新技术,迫切需要新的水力学计算方法和理论。海底钻井液举升技术采用相对较小的回流管线从海底回输钻井液,而隔水管内充满海水,在回流环路中形成两个压力梯度。根据海底钻井液举升钻井技术的使用环境及特点,推导了海底钻井液举升钻井系统的水力学计算公式,并编制水力学计算程序,依据算例对该系统的特点进行了分析,为深水钻井操作提供了理论依据。     

NP1-29海底管道焊接工艺评定

针对冀东南堡油田NP1-29海底油气水混输管道和注水管道项目,基于中石油海洋工程有限公司首次承揽海底管道项目,为满足项目建造要求,需要进行焊接工艺评定。文章从焊材及焊接方法的设计、焊接工艺评定过程、力学性能试验结果及分析方面介绍了NP1-29海底管道焊接工艺评定工作。评定结果符合相关标准的规定,可以运用于类似项目的建造,以达到缩短工期、节约成本的效果。