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。     

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.     

混输海底管道进站调压阀安装位置的影响分析

混输海底管道进站压力稳定对保障陆地终端向下游用户提供可靠的气质与气量十分重要,进站调压阀是控制进站压力的重要元件。针对进站调压阀安装在段塞流捕集器上游或下游的情况,分析其对段塞流捕集器最大操作压力的确定、清管过程中终端向下游用户供气及终端操作模式调整的影响。分析结果表明,进站调压阀安装在段塞流捕集器下游可有效保障向终端用户供气的气质和气量,安装在段塞流捕集器上游可降低段塞流捕集器最大操作压力,优化工程投资;调压阀安装位置应结合陆地终端装置运营模式、下游用户供气要求以及项目投资等因素综合确定。     

Zn-Al水滑石及焙烧产物对甲基橙废水的吸附研究

土库曼斯坦某气田集输采用多井集气、气液混输工艺,在处理厂集气装置终端设置2台段塞流捕集器,单台容积150m3,设2台缓冲沉降罐,单台容积100m3。为确保气田集气干线清管过程的安全平稳,同时复核下游段塞流捕集器和缓冲沉降罐的有效性,利用目前较为先进的多相流动态模拟软件OLGA分别对各干线的100%、75%、50%和25%输量工况下的清管工况进行动态模拟。模拟结果表明:①气田处理厂集气装置段塞流捕集器和缓冲沉降罐容积设计合理,能保证大部分清管工况的平稳安全;②低输量工况清管前,应临时增加产量,提高管道持液能力,减少清管液量;③小产量清管过程中,应降低输量,同时控制清管速度在0.3m/s以上,延长清管时间,充分利用下游管道排液能力,减少液体在段塞流捕集器和缓冲沉降罐内的聚集。     

东海某海底管道清管作业实践研究

考虑到实际生产的需求,东海某海底管道需进行清管作业,清管不仅可以提高管输效率,还可以检测管线的完好性。为此,进行了详细清管作业方案的制定,提出了通球作业判定的标准以及通球期间管道运行参数的要求,并运用OLGA软件模拟通球过程,然后根据模拟结果进行了清管作业实践。结果表明:此段管道建议采用渐进式清管;通球期间管道运行参数应保持稳定,当下游平台收到的来液突然增大后,降低海管的进气量至50×104 m3/d;第一至第五次通球模拟结果显示,平台段塞流捕集器的处理能力不能满足清管要求,需有部分段塞流进入下游管线;数值模拟结果在可接受的误差范围内。     

高含硫气液混输管道在清管工况下的瞬态流动规律及优化设计

针对目前对高含硫气液混输管道清管工况瞬态流动规律认识不足,导致管道设计压力与终端段塞流捕集器尺寸不好确定的问题,以某高含硫气田为例,采用数值模拟方法,研究了清管过程中管道起点压力、管道终端排液量等参数的变化规律,分析了管内气相流速与原料气气液比对清管工况的影响,进而提出了高含硫气液混输管道设计压力与终端段塞流捕集器尺寸的优化确定方法:①当管内气相流速介于2~6m/s时,清管中管道起点压力超压现象不明显,清管时宜将管内气相流速控制在此范围内;②当管内气相流速或气液比减小时,清管中管道起点压力峰值和终端排液量均将增大,但不同管道的增大幅度并不一致,管道越长、高程差越大,其增加幅度越大;③在设计阶段,应根据管道运行后期可能会遇到的低管内气相流速与低气液比工况参数来确定管道合理的设计压力与段塞流捕集器尺寸。该成果可为高含硫气液混输管道的优化设计与清管操作提供依据。     

借助清管数据分析海底管道内腐蚀原因与控制

内腐蚀问题一直是多相流海底管道的主要安全隐患,清管是一种内腐蚀控制或保持有效流体输送效率的有效方式。利用清管数据可以获取海底管道腐蚀发生的位置、清管产物等信息,对不同时间的清管数据进行对比,可以分析出海底管道内腐蚀发生的原因,以及期间所采取腐蚀控制方法的效果。根据中国南部海域某条多相流海底管道的清管信息及智能内检测数据分析了该海底管道发生内腐蚀的原因,主要是海底管道底部残存泥沙和沉积水导致。为此,制定了针对性的内腐蚀控制措施,即将原泡沫球清管球更改为双向直板10-A型清管球,增加清管频次,且在清管过程中冲击加入杀菌剂,4年后内检测结果证明内腐蚀控制措施有效。     

渐进式清管策略在海上油气田海底管道完整性管理中的应用

为避免内、外部状态不明确的海底管道在清管作业中出现清管器卡堵等异常情况,提出采取渐进式的清管方法。清管作业时先使用通过性强、清管能力弱的清管器,再使用通过性弱、清管能力强的清管器,逐步有控制地清除管道内部积垢和杂质,直至满足管道完整性检测的要求。通过海上油气田投产多年的两条海底管道的清管作业现场试验表明:采用渐进式清管方法既避免了管线内部积垢和杂质沉积较多而发生的卡球现象,又能较彻底地清除管道内部的杂质;同时,结合渐进式通球实施过程中的技术细节,总结出渐进式清管实施过程中清管器更换时机、次序调整、杂质截留、清管时间计算等注意事项,为后续其他海底管道或陆地油气管道清管作业提供了一定的借鉴和参考。     

深水不保温海底管道蜡沉积预测及清管研究

含蜡原油管道的蜡沉积会导致管道运行参数出现剧烈变化,给管道的安全运行造成严重威胁。为研究深水不保温海底管道的蜡沉积规律并提出相应的清管策略,利用多相流模拟软件(OLGA),对南海某油田深水不保温回接管道的蜡沉积和清管过程进行模拟。研究表明:海底管道输送原油属于轻质低黏、低凝含蜡原油,但由于海底环境温度较低,海底管道未进行保温设计,导致管道的蜡沉积问题严重。针对不保温输油管道,综合考虑管道内最大蜡沉积厚度达到2 mm和清管过程中清除的蜡量不能超过10 m~3作为清管周期制定依据,确定投产初期海底管道的清管周期为5天;常规清蜡清管器无法实现该条海底管道的在线清蜡作业,建议改用旁通清管器进行在线清蜡作业,旁通清管器的旁通率确定为1.5%～2.0%。     

加纳天然气海底外输管道试运和投产

海底天然气管道的试运投产按常规方案需对管道系统进行排水、干燥和氮气置换后方可导入天然气,但由于加纳天然气海底外输管道试运和投产项目是采用密相方式来输送富气,且进口压力高达14 MPa、水深超千米、系统内径不同,无法使用氮气以及陆上接收终端无段塞流捕集器和FPSO条件限制等,研究采用淡水置换海水、天然气置换淡水和用乙二醇干燥及隔离的试运投产工艺方案,并且应用OLGA软件计算及确定试运投产的各工艺条件,包括清管球的形式、数量及速度,投产输量、压力等。详述了排水方案和干燥方法,设计了乙二醇临时回收装置和清管球等,在实际操作时系统排水、干燥和进气投产同时进行。现场应用结果表明方案可行。     

西非某深海天然气管道投产方案研究及应用

某深海天然气管道由内径为10 in柔性立管及12 in刚性管通过海底管汇终端连接组成,常规的海底天然气管道投产需要经历排水、干燥、惰化、天然气置换氮气、通气投产等步骤。为了节省费用和时间,该项目创新采用淡水置换海水、天然气置换淡水和变径球隔离乙二醇干燥的试运投产方案。对天然气串漏量、水合物生成、变径清管球、清管列车组合等进行了数值模拟研究。模拟研究及投产实践表明:通过合理设置清管列车组合可以避免形成爆炸混合物;只要清管列车组合和MEG剂量选择合适,高压、低温工况下局部夹水通气方案可以避免产生水合物;大变径清管球应用于海底管道系统切实可行。     

基于WG-ICDA的管道CO_2腐蚀预测模型改进

采用湿气管线的内腐蚀直接评价方法(WG-ICDA)对含CO_2多相流海底管道进行了评价,使用NORSOK模型和De Waard模型对腐蚀速率进行了预测,最后在实验数据的基础上改进了NORSOK模型,得到了更加准确的CO_2腐蚀预测结果。对崖城到海南终端的一条海底输气管道进行了CO_2腐蚀预测,结果表明:管道沿线分别出现了环状流、分层流和段塞流,管线较大坡度位置容易出现段塞流,其流型与管道腐蚀速率直接相关,段塞流造成腐蚀最严重,环状流次之,分层流最弱。     

海底管道内检测技术方案的确定

海底管道的海底服役环境和管道的结构形式,决定了只能通过管道内检测实现对海底管道本体的检测。对海底管道内检测的三种主要检测技术进行了分析。针对海底管道转弯半径小、有立管、多相流动的特点,提出了海底管道内检测技术方案的确定方法:海底管道内检测的技术方法选择要根据海底管道的特点进行;在实施海底管道内检测的过程中,为防止卡球,确保万无一失,应该对海底管道添加蜡及分散剂,试通球,初步清管,机械清管作业,最后进行智能内检测;确定海底管道内检测技术方案时,应该进行可行性和风险分析,对异常情况制定相应的应急处置措施。     

基于LedaFlow的深水海管清管模拟分析

清管操作可以清除海底管道中沉积的蜡、沥青质、水合物等杂质,降低管线内压降,提高管道流通能力。使用新型多相流瞬态模拟软件LedaFlow模拟了南海某深水油田清管操作过程,计算得出水下管汇处的压力、压降及清管速度,评估了不同井口产量、生产水流量等参数对清管过程中水下管汇压力的影响,给出了建议的清管策略。该模拟分析为工程实际提供了参考,对保证海底管道的安全运行有重要意义。     

海底油气混输管道严重段塞流问题

严重段塞流是海底油气混输管道常见问题,本文分析了段塞流产生的机理与危害,严重段塞流有四个过程,段塞流对生产设施造成冲击并对下游生产设施造成很大的波动;总结了七种严重段塞流控制方法的原理,分析了各种控制方法在海洋油气田中的适用性。     

BH油田储层保护技术现场应用效果评价研究

采用传统清管器进行天然气凝析液管道的清管作业时存在着液塞量大、清管速度控制难度大等问题,射流清管技术因其可以有效减少清管段塞,实现缓蚀剂等的布设,成为近年来研究的热点。在文献调研的基础上,采用多相流动态模拟软件OLGA建立海底管道清管模型,进行了管道参数、工况参数以及海底环境参数等射流清管过程模拟分析,通过清管速度、压力、液塞流量变化等因素对比分析了射流清管器与传统清管器的清管效果,得到了射流清管效果随旁通率的变化关系,为实际应用提供了指导。     

流体组分含量及入口温度对天然气凝析液输送管道立管系统流体流动特性的影响

天然气凝析液输送过程中海底管道立管系统可能形成严重段塞流.采用多相流模拟软件OLGA 5,分析了天然气凝析液流体组分含量及管道入口温度对立管系统流体流动特性的影响.随着流体中重组分含量的增加和管道入口温度的降低,段塞流段塞长度增大,周期增长,频率减小.应将热力学计算考虑到严重段塞流模型中.     

清管球（器）收球工艺流程优化设计

分析了传统的清管球（器）收球工艺流程及其存在的主要问题，如过球指示器不能准确反映清管球是否通过、清管球达到时间计算不准确、常规三通挡条不能承受较大压力等，在此基础上提出了双挡条三通的收球工艺流程方案．并进行了实验模拟验证。新收球工艺流程能解决原存在问题，可避免收球过程中的卡球事故发生，为海底管道和陆上长输管道的收球流程设计提供了有益的借鉴。     

悬链型管道严重段塞流数值模拟研究

严重段塞流不仅会造成下游分流器溢流或者断流现象,降低油气井产量,而且会缩短管道、管道接头和作业平台的寿命。采用ANSYS-Fluent软件建立了严重段塞流数值计算模型,并通过该软件对全场的关键参数进行实时监控,采用软件中的VOF方法计算了气液相间界面相互作用。建立模型时出口采用压力出口,壁面采用标准壁面函数,气液两相界面构造选用几何重构方法。分析结果表明,严重段塞流立管底部压力波动较强烈,在很短的时间内从50 kPa降到了35kPa,严重段塞流的周期约为364 s;严重段塞流管道出口平均流速在0.533~0.225 m/s之间变化,出口质量流量在10.890~0.006 kg/s之间变化。     

海底油气管道清管作业安全技术措施分析

海底油气管道具有距离长、经过海洋环境复杂等特点,加上油气成分比较复杂,在长时间、长距离的输送过程中,需要对管道内的杂物、积液、积垢进行清扫,以提高管道输送效率,减少摩阻损失和管道内壁腐蚀,延长管道使用寿命。从清管作业过程特点出发,分析了海底油气管道清管作业过程中存在的风险及技术保障措施。