水平渐变管内油水两相流模拟研究

为优化油气集输管道局部管道结构,采用计算流体力学软件对水平渐变管内油水两相流进行数值模拟,对比不同含水率、不同入口流速条件下两相流流型,分析油水两相流在管道内的压力分布规律。结果表明,渐变管内油水两相流流型为水包油流型,管壁主要为油相润湿;渐缩管压力随流向位移持续下降,渐扩管先下降后上升再下降;整体压降速率与含水率成反比,与入口流速成正比。研究结果可以为优化稠油集输管网管道结构、降低管道流动能耗等油水混输问题提供参考。     

管内相分隔高含水油水两相流双参数测量方法

针对目前油田高含水油水两相流流动复杂、通常存在于密闭管道难于在线检测等问题,本文提出了一种基于管内相分隔的高含水油水两相流双参数测量方法。通过旋流器将难以测量的细小、分散油滴集中到管道中心,形成油芯-水环的相分隔状态,引入轴向压差和径向压差,建立两个差压之比的实验关联式,结合电磁流量计和差压方法测量总流量和含水率。通过数值模拟方法对差压的取压位置进行了优化设计,并开展油水两相流双参数测量实验。实验结果表明,在84%～100%高含水率范围内,油水总流量和含水率的测量误差几乎都在±5%以内。这为高含水油水两相流实时测量提供一种新的双参数测量方法和理论指导。     

水平井油水两相流型实验研究

为了研究水平井油水两相在不同流量和不同含水率条件下的流型流态,采用多探头系列仪器组合常规涡轮,在多相流模拟实验室进行水平井油水两相模拟实验。通过实验研究,油水两相在水平井中的流型类别可分为分层流、油包水-水、水包油-水、油包水和水包油五种,建立了流型图,可为水平井生产测井施工设计和状态分析提供流型参数。     

成品油输送管道中颗粒沉积对腐蚀的影响研究

为了延长成品油输送管道的使用寿命,保障管道的正常高效运行,采用多功能管道式多相流动模拟试验装置评价了管道口径、弯头曲率以及管道倾角对固相颗粒沉积的影响,并在此基础之上,评价了固相颗粒沉积对成品油输送管道内壁腐蚀的影响。结果表明：管道口径越大、管道倾角越小,颗粒的沉积临界流速就越大,而随着弯头曲率的不断增大,颗粒的沉积临界流速则呈现出先降低后升高的趋势。油相流动速度越大、固相颗粒的尺寸越大,颗粒沉积对成品油输送管道内壁的腐蚀速率相对就越小;而随着颗粒注入量和含水量的不断增大,颗粒沉积对成品油输送管道内壁的腐蚀速率则呈现出先增大后减小的趋势。建议选择合适的管道口径、弯头曲率以及设置合理的管道倾角,以减少固相颗粒的沉积量,并控制合适的油流速度、固相颗粒含量、固相颗粒尺寸以及含水量,以最大限度地减弱固相颗粒沉积对成品油输送管道内壁的腐蚀程度。     

爬坡管段油水两相界面波动特性数值模拟研究

针对成品油管道低洼处积水排除问题建立了爬坡管段油流携水数值模型,对爬坡管段油水两相界面波动特性进行了数值研究,并实验验证了数值模型的准确性。对模拟结果进行了后处理,采用相关性分析计算出界面波的波速,研究得出不同油相表观流速、管道上倾角、油品物性以及管道直径等因素对相界面波动参数(波长、波振幅、波周期、波速)的影响规律,为进一步解决管道低洼处积水排除问题提供了理论指导。     

水平管内水环输送模拟稠油减阻特性

基于自主设计加工并搭建的水环输送稠油减阻模拟管路系统,采用500^#白油模拟稠油,试验研究了稠油在水环作用下的水平管流阻力特性,分析了油相表观流速（0.3～1.0m/s）、水相表观流速（0.11～0.72m/s）及入口含水率（0.13～0.49）对水润滑管流流型特征及减阻效果的影响。结果表明：环状水膜可有效隔离并润滑油壁界面,油-水两相流流型总体上呈稳定的偏心环状流结构;水环输送可大幅降低管道输送过程中的压降,其压降值仅为相同油流量下纯油输送压降的1/55～1/27;当入口含水率为0.13～0.27时,水环输送的效能显著,输油效率均高于40;油相表观流速和入口含水率的增加会增大单位管长压降,降低水环输送的减阻效果和输油效能。     

胶凝黏附作用对含蜡油包水乳状液蜡沉积的影响

油水两相掺混乳化输送中的蜡沉积问题已经成为了保障集输管道安全运行的研究新热点。目前,含蜡油水乳化体系的蜡沉积问题研究仍处于起步阶段。有别于单相蜡沉积的分子扩散、剪切剥离和老化等蜡沉积机理,含水乳化产生的胶凝黏附效果对蜡沉积厚度变化以及沉积生长规律产生了显著影响。基于对微观层面上的蜡晶和水滴的相互作用的分析,介绍了沉积过程中蜡晶-水滴凝油团的形成和黏附过程,给出了胶凝黏附的作用机理,并结合流动过程中的油壁面温度以及流动过程的剪切剥离作用系统地分析了不同含水率条件下的胶凝黏附作用对蜡沉积的影响,为管道的安全运行提供相关的理论支持。     

离子浓度对含CO_2油水混输管线内腐蚀影响研究

CO2腐蚀是影响海洋石油管线安全的重要隐患,不同离子对CO2腐蚀的影响规律不同,因此研究离子浓度对混输管线CO2腐蚀的影响具有重要意义。本文采用全瞬态多相流软件OLGA,将油水两相流模拟与CO2腐蚀预测的数值仿真相结合,研究了Cl-浓度、HCO3-浓度、缓蚀剂浓度等不同离子浓度对含CO2油水混输管线内腐蚀的影响,结果表明:立管段腐蚀速率随着HCO3-浓度升高呈现明显的线性化趋势;Cl-浓度和缓蚀剂MEG浓度对立管段腐蚀速率的影响规律呈现明显的两段常函数特点,存在明显的临界浓度。     

流体流动对泥页岩孔道影响的数值模拟

文章运用FLUENT软件对不同孔道倾角、不同水相体积分数下泥页岩孔道中液相流体流动进行了模拟,计算得到各参数对孔道的影响。结果表明,当孔道趋于水平、油水两相中水相体积分数越大,流体对泥页岩孔道壁面的作用力越小,流体引起孔道裂解、坍塌的可能性越低。     

固液两相流渐缩管冲刷特性的数值模拟

为研究固液两相流下油气田输送管道渐缩管的冲刷特性,在液固两相流条件下,在Workbench中建立倾角为3°、8°、13°、18°和23°的渐缩管物理模型,利用ANSYS-Fluent软件对渐缩管段进行冲刷特性数值模拟,同时分析入口流速、渐缩段倾角、砂粒浓度、砂粒粒径四个参量对渐缩管段的冲刷破坏规律。结果表明：流速、动压、剪切应力、湍流动能沿渐缩段流动方向逐渐增加,而静压沿渐缩段流动方向逐渐减小,砂粒浓度在渐缩段底部较高。最大冲刷速率随入口流速、渐缩段倾角和砂粒浓度增加而增大,砂粒粒径对冲刷速率的影响较为复杂,随砂粒粒径增加,冲刷速率先减小,后增大,随后又减小,最终趋于平稳。本文固液两相流渐缩管冲刷特性的数值模拟结果可为油气生产中管道变径管段冲刷控制与防护提供有价值的理论指导。     

苏嵯输油管道蜡沉积规律研究

采用差压法设计安装了一个室内环道管流设备,并以此设备对苏嵯管道的不同工况进行了室内结蜡实验。参照苏嵯输油管线现场运行数据,在通过计算得到管壁剪切率、蜡晶溶解度、油品粘度以及径向温度梯度等参数的基础上,采用最小二乘法回归确立了适用于苏嵯输油管线的管道蜡沉积模型。在数据分析和模拟实验结果的基础上,分析了流速、油温以及壁温等因素对苏嵯输油管道结蜡的影响,得出了该条管道的蜡沉积规律,为苏嵯输油管道的实际生产运行提供了参考依据。     

基于FLUENT的混输海管沉积物腐蚀模拟分析

针对三相混输海底管道内腐蚀问题,本文利用ANSYS FLUENT软件建立合适的物理模型进行CFD模拟,探究管道内腐蚀规律。数值模拟结果表明：介质流速会影响腐蚀速率。当流速增加促使流态从层流变为柱塞流时,由沉积物积聚引起的腐蚀加剧,较高的流速往往导致较高的腐蚀速率。研究结果可为海底管道腐蚀防控、管道运行维护提供参考和理论依据。     

油水混输管道砂粒运动规律数值模拟与分析

随油田开发的进行,管道中多相流体的砂含量越来越高,在流体流动过程中,当流速小于可沉积临界流速时砂粒在管道底部发生沉积,可能使管道堵塞,同时增加摩阻,加快管道底部的腐蚀,增大管道运行风险。研究砂粒在管道内的运动规律,从而提出合理的管道运行及清管方案,为管道的安全生产工作提供参考意见,同时也对提高管道输送能力和延长管道寿命有一定的指导意义。利用计算流体力学软件Fluent和基于离散元素法的颗粒系统仿真软件EDEM耦合,对油田油水混输管道中液相流场和砂粒的运动过程实现多参数的数值模拟,分析砂沉积的规律。     

基于FLUENT水平小角度分层流数值模拟研究

为了解释水平井产生测井数据，首先得了解井筒内流体的流动状态。针对水平小角度油水两相流井筒内不同流量及含水率和油相分布状态进行数值模拟并把模拟结果和实验对比，对FLUENT得出的不同流型和各种参数通过实验验证，验证FLUENT仿真时模型建立和条件选取的正确性，并通过与实验结果不相符的模拟结果查找出FLUENT条件设定时的问题所在，从而找出最恰当的设定条件。     

机坪输油管道冲刷腐蚀研究

研究了冲刷腐蚀过程的发生机理,分析了流体的流速、管道的结构、流体中的第二相、流体的流动状态等因素对冲刷腐蚀过程的影响。就机坪输油管道系统中常见的易腐蚀管件90°弯管和T形管的冲刷腐蚀问题展开讨论,采用ANSYS 3.0软件中Fluent模块进行数值模拟,计算在不同工况下管道冲蚀减薄规律和特点,从而解释腐蚀的破坏程度。最后考虑到管材冲刷腐蚀的减薄程度和机坪输油系统的设计使用年限,得出冲刷腐蚀对于机坪输油管道使用寿命的影响。     

油水两相体系流变行为影响因素实验研究

考虑含蜡原油管输过程蜡的沉积机制不但与油水两相体系的乳化特征有关,也相关于两相体系的流变行为,分析了油水体系的乳化转相特征及流变特性,结果表明,除了原油自身组成,温度和含水率是影响油水两相体系流变行为的主要因素,实验油水两相体系的转相点含水率值约为55%,通过确定温度及含水率影响下油水两相体系的流变指数n与稠度系数K,明确了基于幂律斱程描述集输工况环境下油水两相体系流变特性的可行性。     

轴线位置含一柱状油泡时电导传感器敏感场分布特性

对应用于油井井下油水两相流含水率测量的电导传感器敏感场分布特性进行了研究。建立了传感器管道轴线位置含一柱状油泡时敏感场分布的理论模型,利用Schwartz交替迭代法求解了敏感场内的电势分布和电流密度分布,分析了不同油泡大小和所处位置对传感器输出结果的影响。为进一步深入研究电导传感器的响应特性奠定了基础。     

重力式除油罐除油效果影响因素数值模拟研究

不同物性参数的待处理水质会对除油罐的除油效果造成不同程度的影响。针对此问题,采用CFD的专业分析软件Fluent模拟了除油罐内部不同的油水性质流体的流场分布。把除油罐的集水口处油相浓度与进水口处油相浓度的比值作为除油率,来衡量除油罐除油效果的优劣。通过比较不同油滴粒径、水相粘度、油相粘度、沉降时间下油水混合物的水相浓度曲线和除油率来衡量除油罐对油水混合物的分离效果,得出在一定范围内,油水混合物的油滴粒径越大、水相粘度越低、沉降时间越长,除油罐的除油率越高。     

苏里格气田站厂管道腐蚀预测及对策研究

开展了苏里格气田站厂多相流模型研究，分别采用OLGA和Fluent软件对长庆油田苏里格气田某集气站和天然气处理厂易失效的典型管线，开展了气液两相流流态研究，揭示了不同运行条件下的气液两相流流态、流型及其转变规律，开展了CO₂腐蚀和冲刷腐蚀速率模拟计算，进行了多相流管道流流型综合腐蚀速率预测，并开展了管道内腐蚀失效风险评估，明确了管道失效高风险点。基于管道腐蚀速率预测结果和管道失效高风险点分析，提出了有效预防管道失效的技术对策。     

输油管线内气液固三相流中沙粒沉积规律的数值模拟研究

以苏丹油田Palouge油区的输油管线参数为研究对象,基于多相流混合模型,采用Fluent软件对输油管线内的气液固三相流中的沙粒沉积过程进行了数值模拟,研究了流速、含沙量、含水量、压力和原油粘度对沙粒沉积规律的影响。结果表明:沙粒在输油管线中的沉积分为起始沉积段、过渡段和稳定段。平均沉沙量随流速、含水量的增大而减小,随含沙量的增大而增加,压力为0.2MPa和原油粘度为0.1 Pa.s时,分别达到51.80%和45.76%极小值。沉沙量最大位置随流速、含水量而右移,随含沙量增大而左移,随着压力和原油粘度增大存在一临界值(0.2MPa时4.28m和0.1Pa.s时3.68m)。过渡段宽度随流速和压力增大存在一临界值,随含沙量、含水量和原油粘度的增大存在极值(8%时22.56m,20%时21.80m和0.1Pa.s时22.19m)。过渡段压差直接影响了过渡段的宽度。流速和含沙量对其沉积规律的影响最大。