湿气管道水合物形成概率计算

水合物的生成给湿气管道流动安全带来隐患,管道流动安全评价对于保障安全生产和减少损失具有重要意义。湿气管道内水合物形成概率的计算是湿气管线流动安全评价的基础。选择管道入口参数为随机因素,基于可靠性的极限状态法,选用较高精度的Har-PR预测酸性天然气含水量,在湿气管线水力和热力计算基础上,按Chen-Guo模型计算水合物形成条件,以实际流动温度和水合物形成温度之差建立概率极限状态方程,采用组合概率法计算管线的水合物形成概率。分析环道入口数据认为,入口压力、温度符合正态分布,流量符合最大极值分布。示例计算表明:随机变量的均值和标准差都影响着湿气管道的水合物形成概率;湿气管道的水合物形成概率对不同随机工艺参数的敏感性不同;单随机变量样本数和组合随机变量样本总数同时影响着全线的水合物形成概率。     

基于可靠性的海底湿气管道水合物生成概率研究

海上油气集输过程中,天然气水合物的生成可能会造成管线堵塞,威胁到油气田正常生产.借鉴油气管道强度可靠性评价方法,结合前人对水合物生成条件预测模型的研究成果,建立海底湿气管道水合物生成概率计算方法.案例分析表明,管道水合物生成概率随着各随机参数的标准差增加而增加,同时全线水合物生成概率稳定所需的随机样本个数也随之增加.对...     

埋地管道露空后温度变化规律探讨

天然气集气管道常采用湿气输送工艺,其输送过程必须全面考虑温度变化规律,否则极有可能生成水合物,威胁流动安全.基于传热和对流理论,分析了常用计算模型,借助计算软件,探讨了由于施工、塌方等造成埋地管道露空后,管道温度变化规律,同时对比了不同风速下,管道的运行温度.本文的探讨成果,有助于集气管道投产后,评价露空工况下的管道温度降.     

管线断裂失效概率模型选取及分析

以抽检得到的压力管线(样本)缺陷统计数据为依据,采用概率分析方法,通过合理选取不同概率模型,将缺陷分别按离散型及连续型随机变量进行处理,应用在役压力管道失效风险分析系统计算出管线的断裂失效概率。概率安全评定结果表明,这些缺陷引起管道系统的失效风险概率比较低,缺陷的存在不足以威胁安全生产,整个管线仍处于良好状态。     

天然气水合物在管道中的流动沉积特性研究

随着天然气水合物开采及开发技术研究的不断发展,水合物的宏观流动特性研究成为保证天然气水合物顺利输送的必要条件。为此,对天然气水合物在管道中的稳定流动状态及临界堵塞条件进行了研究,以传统的固液双层流动模型为基础,结合天然气水合物在水平管道中的流动特点,提出了天然气水合物稳定流动的判定标准——临界流动速度和临界床层高度,即管道内出现固定床层的临界速度和该速度对应的床层高度;并提出了计算天然气水合物流型及流动参数的方法。在此基础上,对天然气水合物在管道中流动的沉积特性进行了研究,设计正交方案,对比了不同因素对临界沉积速度的影响因子。实验验证结果表明:该方法可以较为准确地描述天然气水合物的流动状态及其特征参数,对判断其安全流动具有一定的指导意义。     

国内外含水合物的深水油气管道多相流理论研究进展

由于深水长距离油气管线的高压低温环境,使得管道内极易生成水合物,而水合物的生成,会对管道的运输和管道内流体的流动产生巨大的影响。本文综述了人们长期以来对水合物生长、温度场计算和多相流理论研究中的重要成果。     

流动体系下水合物生成及其影响的CFD-PBM数值模拟

海底油气混输管线因水合物生成引起堵塞问题备受关注。基于CFD-PBM模拟海底管道实际工况下水合物的生成过程,分析水合物生成对气泡的聚并和破碎行为及各相流速的影响,结果表明:当管道的运行环境达到水合物形成条件时,在气液界面逐渐有水合物生成,并在管壁上方堆积。水合物生成消耗一定量气体,导致压降降幅增大,同时产生的水合热导致局部温度升高,但传热受阻使得流体温度提升较小。没有水合物生成时,气泡以聚并为主,气泡直径分布较窄且相对均匀。水合物生成后,气泡大小分布范围变宽,但主要集中在较小直径范围。水合物在气液界面生成并在管壁上方堆积,导致流速局部分布不均,相间滑脱加剧。研究管道流动体系下水合物生成及其影响为管输水合物浆液的稳定安全流动提供理论参考。     

湿气管道内气-油-水三相界面模型研究

随着普光气田的探测发现,国家加大对湿气田的探索开发。湿气管道内存在三相流动时,界面模型的选取对管线压降与管流平均持液率计算准确性具有一定影响。根据各界面模型对实验数据的计算效果,分析各界面模型的适用条件,为建立完善的湿气管道水力计算模型提供理论依据。     

天然气水合物的生成对浆液流动稳定性影响综述

目前在海底混输管道的水合物风险控制策略中,允许水合物在管道内的生成,以液固浆液流动的形式对海底油气产物进行输送。其中主要通过控制浆液中水合物的生成量和聚集程度,来实现对海底集输管线的流动安全保障。液固浆液流动具有相当复杂的流动特性,固相颗粒的引入对于流体的流动特性影响很大。本文分别综述了拟单相流动体系和气液多相流动体系中水合物颗粒对于管输体系流动稳定性的影响以及水合物对混输管道堵管特性的影响。着重讨论了水合物在管道壁面的生长和沉积特性、水合物与气液流型的耦合关系以及不同体系中水合物的堵管机理。此外,对软件模拟在水合物生成及浆液流动特性研究中的应用做了简单介绍。最后,根据对相关研究结果的总结,指出水合物在壁面生长沉积的微观特性和定量表述、颗粒不同分散形式的临界流速、不同气液流型条件下的水合物生成特性和颗粒行为等是今后水合物相关研究中需要进一步深入探究和明确的问题。     

川气东送天然气管道线路水合物形成预测

为了更好的预测、分析和处理水合物所造成的不良后果,特以川气东送管道为例讨论了天然气水合物的形成原因,提出了输气管线水合物预测模型,并建立了水合物形成预测的压力和温度计算模型,编制了“水合物预测软件”预测该管道线路和场站的水合物形成的条件和易形成水合物的区域.文中通过以上方法很好的预测了川气东送水合物的形成区域及情况,由此可知该预测方法可用于天然气管道线路水合物的形成预测.     

天然气水合物浆体流变性与安全流动边界研究进展

水合物安全流动技术作为一种新型的天然气运输管理方法具有广阔的发展前景,本文在综述国内外天然气水合物安全流动研究的基础上,分析了管道流动天然气水合物生成机理、特点和对油气管道的不利影响以及现有水合物安全流动研究存在的问题,包括实验管道长度较短、着重流动规律的研究而缺乏对流动边界的拓展等。进而对国内外天然气水合物低剂量抑制剂(low dosage hydrate inhibitor,LDHI)在保障天然气水合物安全流动、拓展天然气水合物安全流动边界以及螺旋流携带研究进行了总结评述;随后提出了利用螺旋流悬浮输送技术保障天然气水合物安全流动、拓展流动边界的新型方法。结合实验结果分析表明:螺旋流动从宏观上改变水合物浆体流动特点、有效提高水合物浆液的输送浓度并可拓展水合物安全流动边界。     

输气管道中气油水和水合物的瞬态流动特性数值研究

对输气管道中气油水以及水合物的流动特性进行了四相四组分的数值计算研究。应用了相行为模型以及水合物相平衡模型对多组分的混合流动热力性质和水力特性进行研究。提出了相关的控制方程,并对流体与管壁之间的质量、动量以及热传递物理现象进行了描述。应用交错网格技术和有限差分法对控制方程进行求解,对边界条件和相的消失以及出现做出了很好地描述。用前人的调查结果对本文的模型进行了验证。应用此模型对管道中的流体流动特性进行了数值模拟,并通过分析所得结果对水合物的形成位置或潜在的形成位置进行了预测;通过对油气水以及水合物的水力流动特性进行分析,给出了输气过程中防止水合物的形成的方案。     

水合物浆在管道中的流动安全

摘要：搭建了环境温度控制室,将直径为42mm,长为30m的不锈钢环道安置在其中。借助于实验环道分别进行了固相体积浓度为0～70％、平均流速为0.5～3.6m.s^-1的四氢呋喃水合物浆和HCFC-141b水合物浆的流动实验。发现管道中两种水合物浆的压降梯度随流速的增加而增加;而与水合物体积浓度的关系都存在一个临界值,分别为50.6％和37.5％,当体积浓度小于临界值时,水合物浆压降梯度随体积浓度的增加而很缓慢的增大;当体积浓度大于临界值时,压降梯度随体积浓度的增加而急剧增大。通过与其他研究的比较,以临界水合物体积浓度为判断标准定义了一个流动安全区,当管道中的水合物体积浓度小于临界值,可以认为是安全的,相反则认为管道存在水合物堵塞的威胁。     

湿天然气在上倾管道的气液两相流动特性研究

利用VOF (Volume of Fluid)模型模拟了湿天然气在上倾管道的气液两相流动特性。讨论了管道内气体入口流速对气液两相流动特性的影响。结果表明,当管道内气体入口流速较低时,由于气液界面的切应力小于液相在上倾段的重力分力,因此气体无法将液体携带至管道上倾段。随着气速的增加,气液界面的切应力逐渐增大,气液界面开始出现波纹,气体逐渐将液体携带并完全平铺于管道上倾段。     

油水体系内水合物的生成:温度、压力和搅拌速率影响

水合物在管道内的生成对流动安全保障构成了极大威胁。为研究水合物在油水体系内的生成特性,本文以天然气、柴油、水为实验介质,在高压可视反应釜内开展了一系列不同温度、压力和搅拌速率的水合物生成实验。根据测试实验中温度、压力的变化趋势,首先分析了两种不同实验步骤下水合物的生成过程。然后,基于从反应釜可视窗处观察到的实验现象,研究了温度、压力和搅拌速率对水合物生成和分布位置、水合物生成形态及水合物形态演化过程的影响。实验中,可以观察到水合物的聚集、沉积和壁面膜生长现象。同时,实验还研究了温度、压力和搅拌转速对诱导时间、壁面水合物膜生长速率及气体消耗速率等水合物生成动力学参数的影响。本文研究成果可为油气管道水合物防治技术的发展提供理论支持。     

浙江省级天然气管道第三方破坏失效概率计算方法探讨

第三方破坏不仅取决于管道自身条件,而且还受外部环境、运行管理条件的直接影响,所引起的管道失效概率具有很强的随机性。本文对欧洲输气管道失效数据库提供的相关失效数据进行线性回归分析,结合浙江省级天然气管道运行情况,基于风险评估第三方破坏评分体系与权重确定方法,综合考虑管道环境和运行管理条件,提出了管道第三方破坏失效概率预测模型。运用VB语言编制了计算程序,对8条管线进行计算,计算结果表明:对浙江省级天然气管道失效概率影响最大的因素是管径、壁厚和埋深。所建立的预测模型可作为评判输气管道第三方破坏的量化指标,为浙江省级天然气管道的运行、维护和检测提供参考依据。     

间歇流下二氧化碳水合物生成形态与堵塞机理

为明确二氧化碳水合物在间歇流条件下的生成形态与堵塞机理,采用高压可视实验环路进行了气团流及段塞流体系下的二氧化碳水合物的生成实验,分析了气团流与段塞流下二氧化碳水合物生成及堵塞形态图像。结果表明：气团流下水合物主要生成位置为管道顶部,以持续增长的水合物层的形式逐步减小环路流通面积,最终导致堵塞;段塞流下水合物在液相及管道顶部均有大量生成,但受制于大流量的冲刷,顶部水合物层无法长期存在,破碎落入液相主体中,导致液相主体黏度上升,流动阻力增大,流速下降,进而为液相中絮状水合物的并聚成块提供条件,液相中水合物的不断聚集是段塞流下水合物堵管的主要原因。此外,段塞流下生成的中空水合物球体是一种特殊的水合物形态,这类水合物多形成于液塞区与液膜区交界处。由于其内包裹着气体,故而会浮于液相空间上部,也会受扰动而破碎成片状水合物,但都无法在顶部空间聚集紧实形成致密水合层。     

New approach for evaluating the risk of hydrate formation during transport of hydrocarbon hydrate formers of sI and sII

Classical industrial hydrate risk evaluation schemes are commonly based on water dew-point calculation. This method ignores another (new) route to hydrate formation based on adsorption of water onto rusty surfaces. Maximum allowable water contents in pure and mixtures of hydrate formers of Structures I and II hydrocarbons to avoid the risk of hydrate nucleation during pipeline transport have been studied using both the dew-point method and the new approach of adsorption of water onto hematite (rust). The estimates from this study suggest that the new approach (adsorption of water onto the rusty internal walls of pipelines and equipment) dominates. Thus, this approach could have an impact on designing natural gas dehydration systems. Free energy analysis has also been performed to show which molecule forms hydrate first based on the combined first and second laws of thermodynamics in terms of Gibbs free energy. © 2018 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 65: 1097–1110, 2019     

一种新的天然气管道设计精确解析方程的研究

基于连续性方程及动量方程,导出管道中可压缩流体流动的精确解析方程式.该方程给出了流量、人口压力、出口压力之间的函数关系.该方程对设计计算十分有用.该方程适用与任意管道布局和管道地形,任意大小和方位.工程中许多重要问题都可以用该方程来研究的,它们包括气井井底压力(BHP)的计算、天然气注入计算和长距离天然气管道的设计计算.预测的结果与现场数据极好地吻合了,并且该方程可用来求解很大范围的问题和状况.这些说明了该方程在工程应用上的效能.采用迭代计算算法并用MATLAB编制程序来解决这些应用.