湿天然气管道积液处理方案设计与分析

积液得到必要的处理是湿天然气集气管道日常运行管理中面临的重要任务之一。为了减少集气管道中积液带来的影响和危害,基于OLGA软件的清管工艺瞬态仿真方法,建立了积液在湿气管道中的发展过程预测模型,开展了湿气管道积液沉积以及发展规律分析,在此基础上进行了湿气管道积液处理方案设计和模拟仿真,对所设计积液处理方案的有效性进行了评估。指出在集气管道间增设分离装置可以明显降低集气管道中的积液量和延长管道积液发展直至稳定的持续时间,为减小管道清管频次以及优化末端处理装置容积提供参考;在同等输量以及管道末端压力约束不变条件下,管间增设分离装置可以有效降低管道起点的动力需求,有利于整体工艺流程的节能降耗。     

顺序输送环道中弯管结构对混油量的影响分析

进行室内成品油管道顺序输送混油机理研究的实验环道,不可避免地会遇到弯头,常采用的有90°圆角和圆弧弯头结构。为优化设计顺序输送实验环道,针对90°圆角和圆弧弯头结构,建立二维模型并应用Fluent软件模拟了弯头对顺序输送过程中混油的影响。结果表明,在环道弯头内侧形成的不同尺度的涡流使流场发生较大变化,远离弯管内侧处会形成低流速区,对流过的混油段产生扰动,使混油量增多,从而产生不可控制的混油因素,且90°圆角弯管结构对混油的影响比半圆弧弯管对混油的影响更大,经过90°弯管的混油段长度相较于半圆弧弯管长12%。研究结果对成品油顺序输送实验环道设计具有指导意义。     

常压塔顶换热器出口管道冲蚀特性的数值模拟

针对石化工业常压塔顶(常顶)系统中换热器出口管道的冲蚀失效问题,分别利用工艺仿真软件Aspen和计算流体力学软件,进行工艺计算和热器出口管道的三维流场数值模拟,得到多相流中腐蚀性介质的分布规律和流场结果。研究发现:管道内油气水三相流中均存在腐蚀性介质,其溶于水后形成的腐蚀性溶液对管道壁面产生腐蚀作用,生成的腐蚀产物保护膜在壁面剪切应力的作用下快速的脱落、再生,进而加速了管道的腐蚀破坏;流场中水相主要集中在管道的外侧,水相分率由外侧壁面至内侧壁面逐渐降低,在腐蚀性溶液聚集的外侧壁面,各弯管和直管段剪切应力沿流动方向逐渐增大;沿流动方向第四只弯管内侧由入口至30°之间区域、其它四只弯管外侧壁面沿流向30°至出口段和第三、四只弯管间直管外侧壁面,为水相分率和壁面剪切应力最大区域,即在腐蚀和流体剪切作用下失效的高风险区域,仿真结果与管道测厚结果基本吻合。     

颗粒属性对输气管道渐缩管冲蚀磨损的仿真预测

在输气管道中，气固两相流对管道内壁造成冲蚀磨损，渐缩管中冲蚀磨损情况尤为严重。利用计算流体动力学相关知识，通过CFD仿真软件建立模型，运用流固双向耦合方程，采用标准k⁃ε模型和DPM模型进行分析。探究入口流速、固体颗粒粒径以及颗粒质量流率对渐缩管冲蚀磨损现象的影响，预测渐缩管中易发生冲蚀磨损的位置以及天然气的最佳流速。结果表明，当入口流速从5 m/s增大到25 m/s时，渐缩管最大冲蚀速率先增加后减小再增加；当入口流速为15 m/s时，冲蚀速率降至最小，为1.76×10－6 kg/（m2•s）；当颗粒粒径从0.5 mm增大到4.5 mm时，最大冲蚀速率先由4.23×10－6 kg/（m2•s）增加至7.56×10－6 kg/（m2•s），而后又逐渐减小至2.68×10－6 kg/（m2•s）；在入口流速为15 m/s的情况下，当颗粒质量流率从0.1 kg/s增大到0.6 kg/s时，最大冲蚀速率从1.76×10－6 kg/（m2•s）增加至1.00×10－5 kg/（m2•s）。渐缩管冲蚀磨损区域主要位于渐缩管喉部下壁面、距离喉部2D区域的收缩管段下壁面及2D区域以外的收缩管段上壁面，并且上壁面冲蚀磨损区域近似呈“U”型对称分布。在输气过程中，气体流经渐缩管的最佳入口流速应为15 m/s。为预防冲蚀磨损，颗粒粒径不宜过小，质量流率需控制在合理范围内。     

集输管道弯管内油水两相流压力变化数值模拟

油水两相混合流动是集输管路中经常遇到的现象,研究压力变化规律对集输管道的设计和运行有重要意义。采用VOF模型,在不同含水率和流动速度条件下对油田地面集输管道弯管处的油水两相流进行了数值模拟。对计算结果进行分析的结果可知,两相流的含水率和流动速度对弯管处的压降有很大影响;弯管内两相流的压降随含水率的增大而增大;在弯管内壁压力减小的同时速度增大,在外壁压力增大的同时速度减小;增大流速时,高含水率的油水两相流的压降先减小后增大。     

结构参数对Z型管内油气水多相流影响计算研究

管道中的局部构件可以起到改变流体速度和方向的作用,但同时受到流体的巨大的压力和冲击。通过CFD软件模拟了介质为油气水多相流的组合,管道模型为2个改变流体方向的局部构件加立管的Z型组合管道,分析了局部构件在不同弯折角度下,不同的立管长度和流体以不同的初始速度进入Z型管管壁压力的变化以及不同立管长度下的流型图,结果表明,弯管角度增大,弯管外径壁面受到流体撞击的压力减小,作用面面积增大。增加立管长度后,经过弯头的外径壁面压力值降低。且在管中易形成不易被排出管道的断塞流;增大流体入口速度,一定程度会使弯管外壁压力增大明显,在较大速度时增大流体速度,外壁压力变化不明显。     

适用于致密砂岩储层气湿反转剂筛选与评价

通过接触角测试和可注入性实验对非离子型表面活性剂、含氟阳离子型表面活性剂、氟碳纳米液在致密砂岩储层的气润湿性改变能力和注入性进行评价。结果表明,相对于其他化学剂,氟碳纳米液CRS⁃850具有较好的气润湿反转效果,岩心表面接触角从45.6°增加到92.1°,由强水湿转变为气相润湿;处理前岩心自吸盐水量0.360 8 g,处理后自吸量下降至0.020 6 g,岩心自吸量下降幅度达98.85%。最大自吸速率从0.053 g/min下降至0.002 g/min;气润湿反转剂显著提高岩心内部液相渗流能力,增加气驱渗透率,岩心气驱渗透率恢复效果显著,在气驱盐水基础上提高了501.69%~673.91%,表明气润湿反转剂有利于致密砂岩储层解除液相伤害。     

风载荷作用下浮顶储罐的屈曲模态分析

对风载荷作用下立式储罐发生变形失效的问题进行了研究。应用Workbench软件对浮顶储罐进行建模,利用特征值进行屈曲分析并绘制储罐的屈曲变形图。通过软件读取不同阶数的模态图,分析储罐发生变形的部位和原因,并研究不同风速下储罐迎风面和背风面罐壁应力的变化情况。结果表明,壳体位移以径向位移为主;随着罐壁高度的增加,风载荷引起的应力由以轴向应力为主转变为以周向应力为主;周向角为0°时等效应力总体呈上升趋势,周向角为180°时罐壁所受等效应力呈先减小后增大的趋势。研究结果可为储罐的抗风设计提供参考。     

90°弯管管道螺旋流的数值模拟

利用计算流体力学软件Fluent对90°弯管中的管道螺旋流进行模拟,通过建模和数值计算,研究了弯管中螺旋流的生成、发展和衰减规律。结果表明切向进流角度60°时切向流速最大,这有利于清除弯管中的沉积杂质,同时证明弯管有很好的继旋作用。     

石油沥青质胶态粒子宏观结构尺寸的研究

研究沥青质溶液的胶体结构、胶态粒子的形成、形态和宏观尺寸，对石油的勘探、开发、储运以及加工都具有非常重要的意义。在研究沥青质胶体分散特性的基础上，进一步了研究沥青质胶态粒子的宏观结构尺寸。根据Einstein粘度定律导出以增比粘度计算沥青质胶粒宏观尺寸的方法，确定了胜利沥青溶解于苯、甲苯和四氢呋喃溶剂中沥青质胶粒的大小。结果表明，沥青质在稀溶液中以单分子分散的胶粒形式存在，胶粒的宏观尺寸在8～11nm之间，溶剂和温度对溶剂化层中胶质和芳香分的解离作用很小。     

基于有限元方法的悬空管道稳定性分析

自然灾害中的土体塌陷严重威胁埋地管道的稳定性。为了研究埋地管道在悬空塌陷区的稳定性,基于有限元方法,研究了壁厚、外径不同的埋地弯管在悬空状态下的位移、应变和应力;采用特征值屈曲理论,研究了一定条件下埋地弯管在土体塌陷时所能承受的极限长度。结果表明,减小管道在土体中的埋深、增大管道外径以及壁厚,可以有效降低管道在土体塌陷过程中的位移,管道的应力和应变均发生在塌陷区的中心和两侧固支端的位置;管道外径、壁厚的提高,可以在一定程度上抑制局部应力过高;埋地弯管在采空区的极限长度约为87 m,并且增大管道外径和壁厚可增强埋地弯管在土体塌陷过程中的抗屈曲能力。     

湿陷性黄土地区埋地管道稳定性分析

湿陷性黄土浸水后易产生自重湿陷,黄土的强度会大大降低,并对沿途埋地管道的安全运行产生威胁.为了研究埋地管道在湿陷性黄土地区的稳定性,基于有限元方法,分析了外径和壁厚不同的管道在湿陷时产生的位移、应力和应变;采用特征值屈曲理论,研究了一定条件下埋地管道在黄土灾害中所能承受的极限长度.结果表明,增大管道外径和壁厚、减少管道...     

含蜡热油管道低输量时结蜡对能耗的影响

结蜡现象对含蜡热油管道的运行能耗存在着两个方面的影响。其正面影响是管道结蜡层的存在 ,将降低管道总传热系数 ,使热力费用减少 ;负面影响是结蜡层会使管道的通流截面积减小 ,摩阻增大 ,所耗动力费用增加。特别是当管道长期处于低输量、偏离经济流速运行时 ,结蜡层的存在会对管道的热能及压能消耗产生更为显著的影响。为探讨结蜡层对管道运行经济性的影响规律 ,通过对比低输量下有无结蜡层时的管道能耗费用 ,并以节省的能耗费用最大为目标 ,建立了求解管道低输量运行时的经济结蜡厚度的数学模型。算例的计算结果表明 ,当管道输量低于设计值时 ,都对应着一个经济结蜡厚度 ,使得管道运行的能耗费用最省 ;同时在一定输量范围内 ,当输量下降的幅度越大时 ,其经济结蜡厚度亦随之增加 ,并且所节省的能耗费用亦越多。此模型为确定热油管道低输量时的经济结蜡厚度及经济清蜡方案提供了一定的理论依据     

保温层偏心沉降对架空注汽管线传热影响研究

架空注汽管线保温材料沉降对评估管线散热损失、计算经济效益会产生显著影响.建立了保温材料沉降注汽管线周向传热模型,分析了环境风速、管线管径以及土壤辐射对管线热损失的影响.结果表明,增加风速导致偏心保温管线热损失增加,环境风速增加120％时,管线外保温热损失增加5.9％;在偏心率相同的情况下,管径越大,其空气夹层热损失越小...     

深圳大鹏半岛沿岸海水中~(129)I的分布特征和来源

研究核电站运行时产生并可能向周边海洋环境排放的长寿命放射性核素碘-129(129I)对生态环境的影响,应用超热中子活化分析和加速器质谱分析深圳大亚湾核电基地所处大鹏半岛沿岸海水样品中127I的质量浓度和129I的原子浓度.结果显示,核电站排水渠附近海水中129I的原子浓度(370.9×106/L),以及129I和127I原子浓度比(37.4×10-10)最大,但在5 km外的海域,即被稀释至本底量级水平,表明核电站对周边海洋环境中129I的影响甚微.该区域海水中129I仍主要来源于大气层核试验和核燃料后处理厂释放导致的全球大气放射性落尘,其目前水平对人体的辐照风险尚可忽略.     

High precision voltage reference generator for 16-bit 100MS/s ADC

An output adjustable voltage reference generator for the 16-bit 100MS/s pipelined ADC is presented. An adjustable output voltage, fast-setting, high precision reference voltage buffer is designed by using current summing and floating current control techniques. In order to further improve the PSRR and reduce the output impedance, the push pull output and replica circuit structure is introduced. The prototype 16-bit 100MS/s ADC is fabricated by 0.18μm 1.8V 1P6M CMOS technology.Test results show that the voltage reference generator consumes an area of 1.3mm×2.0mm, and the power consumption is 23mW. The average temperature coefficient of the output voltage is 16×10^-6℃^-1 in the range of -55℃ to 125℃. The 16-bit 100MS/s ADC achieves the SNR of 76.3dBFS and SFDR of 89.2dBc, with 10.1MHz input at the full sampling speed, and it consumes the power of 300mW and occupies an area of 3.5mm×5.0mm.     

油水两相流体系下的CO2腐蚀行为研究

目前常采用注水方式开采石油,但是含水输油管道中常发生CO₂腐蚀现象,因此采用计算流体力学方法（Computational Fluid Dynamics,CFD）,研究了不同含水率、不同流速下的直管和弯管中油水分布情况,确定了输油管道CO₂腐蚀的发生条件,并分析了流速及含水率对壁面剪切力的影响。结果表明,CO₂腐蚀的发生取决于管道内的含水率和流速。当含水率升高时,油品浸润在管道内壁阻止腐蚀的发生;当含水率降低时,积水量增加,导致CO₂腐蚀严重。当流速增大时,管道内发生湍流,因此难以形成积水,降低腐蚀风险。但是,流速增大时会导致壁面剪切力增加,破坏腐蚀产物膜,进而进一步加快腐蚀速率。向下倾斜弯管在重力作用下往往不会发生积水,腐蚀风险低;向上倾斜弯管最容易发生积水,腐蚀风险高;受冲刷作用的影响,弯头端的腐蚀严重。弯头处容易受腐蚀和力学的交互作用,因此腐蚀严重。研究结果对油田集输管道的安全运行具有一定的指导意义。     

结蜡厚度对输油成本的影响

含蜡原油管道 ,尤其是北方的含蜡原油管道 ,普遍存在结蜡现象 ,必须及时进行清蜡才能实现管道的经济运行。当输量高于或等于设计输量时 ,保证完成输送任务是生产中优先考虑的问题 ,因此清蜡后的残余蜡层应尽可能小。当输量低于设计输量时 ,管道运行的经济性上升为主要问题 ,清蜡后的残余蜡层是否还应尽可能小值得研究。在输量一定的情况下 ,随着结蜡层的增厚 ,管道的总传热系数减小 ,热力费用下降 ;同时 ,管道的有效内径减小 ,摩阻变大 ,动力费用增加。为此 ,建立了以输油成本为目标函数 ,以结蜡厚度为决策变量的数学模型 ,从结蜡厚度的角度研究管道的经济运行。采用黄金分割法对模型进行了求解。结果表明 ,对于给定输量 ,存在一个结蜡厚度 ,使得输油成本最小 ;当输量低于设计输量时 ,允许存在一定量结蜡厚度在经济上是合理的     

基于Flowmaster模拟的核电站循环水系统节能优化研究

核电站厂坪高,循环冷却水量大,需要高扬程大流量的循环水泵,因此存在巨大的节能空间。根据现有核电站设备及管道参数拟合管路特性曲线,采用Flowmaster软件搭建了水力仿真模型,计算了变频及阀门调节时循环水泵的功率变化,充分利用虹吸作用和更换循环水管道管材,降低循环水泵扬程。研究结果表明,采取工况转换、虹吸利用、管材更换后,核电站节能效果显著。