天然气水合物生成与流动特性研究进展

随着石油天然气工业不断向深海、极地等极端开采环境发展,天然气水合物已经成为油气开采和输送安全的主要威胁之一。在水合物生成和分解机理、浆液流变特性以及流动压降特性三个方面分别综述了目前的相关研究进展,同时对天然气水合物今后的研究方向提出了几条建议。     

PID控制参数对重力式三相分离器生产工艺的影响

在海上平台的生产过程中,由于油井采出液是天然气、原油、水和矿物杂质等物质的混合物,不能直接外输,需要进行一定的工艺处理后方可外输、储存或销售。三相分离器作为在该处理过程中较为成熟的设备,已在海上平台的生产中得到普遍应用。其中,重力沉降式三相分离器作为基本的分离设备得到了广泛应用。由于海上平台存在大量立管,管内流体可能出现段塞流等不稳定工况,为了保证稳定生产,需要使用一定的控制理论来控制三相分离器的生产过程。PID控制作为成熟稳定的控制理论已普遍应用于现场的生产。因此,对重力沉降式三相分离器及对应压力PID控制器、液位PID控制器的工艺流程及相关参数设置的模拟对于现场生产过程具有一定的指导意义。本文通过对某海上平台现场数据图纸进行深入分析,建立相对应的生产工艺流程模型,利用HYSYS软件模拟该海上平台对于油气处理相关工艺流程的生产过程,验证了PID控制器在生产中保证稳定生产的重要作用。并在基本工况模拟的基础上设计来流不稳定工况进一步验证对比PID控制对于来流波动的控制效果,并针对不同频率、不同气液比的不稳定来流整理分析了PID控制的响应特性。此外,在流程模拟的基础上,针对PID控制系统各...     

倾斜气井积液临界气相流速预测新模型

井筒积液是气井生产过程中常见的现象,特别对于页岩气、致密气等低渗透性气井,积液产生一定的背压会使得气井产量进一步降低,严重情况下会导致气井停产。准确预测气井积液临界气相流速可以指导生产者及时采取积液防治措施。斜井中液膜在重力作用下不均匀分布,使得其内部的积液研究较为复杂。通过对比已有的实验和理论研究,分析认为液膜的反向流动是积液的主要原因,并且起始于井筒横截面底部最厚处的液膜;通过分析斜井井筒中液膜速度分布规律,确定以液膜与井壁剪切应力为0作为积液判定条件。基于环雾流型并考虑斜井井筒中液膜周向不均匀分布、气芯液滴夹带的影响,建立适用于不同管径、不同液相流量的全倾角气井积液预测新模型。利用井斜角为0°～88°的实验数据、直井和斜井的现场生产数据对新模型及已有的6种积液预测模型进行分析验证的结果显示,基于零液壁剪切应力的新模型相比于其他模型更能准确地预测全倾角气井积液临界气相流速。     

水平管道油-气-水三相流动流型试验研究

在气相折算速度0·5~15m/s、液相折算速度0·05~0·5m/s的试验条件下,利用管径为25·7mm的水平管道,进行了含水率分别为10%,20%,40%,55%和70%的油气水三相流动流型试验研究。观察到油基/分离/段塞流型、油基/分散/段塞流型、油基/分散/环状流型、水基/分离/段塞流型、水基/分散/段塞流型和水基/分散/环状流型6种流型。后5种流型与其他研究者类似,但第1种有所不同。     

稠油包水乳状液的表观黏度

以渤海SZ36-1稠油、矿化水为工质配制了2组不同液滴直径的W/O型乳状液,研究了温度、含水率、剪切率和液滴直径对乳状液黏度的影响。结果表明,温度对乳状液表观黏度的影响非常明显,而对相对黏度的影响却较小;同时含水率、剪切率和液滴直径也是影响乳状液黏度的重要因素,低含水率下,剪切率、液滴直径对黏度的影响不明显,而当含水率较高时,剪切率、液滴直径的影响非常突出,乳状液呈现出强烈的剪切稀释特性。利用国内外现有的一些黏度模型对实验获得的黏度数据进行了预测分析,发现Brinkman(1952)模型具有较好的预测精度。     

混输管线气量瞬变过程研究

实验研究表明，混输管线中当气相流量发生突变时，管线压力会有上冲的现象。本文采用中国石油大学（北京）开发的瞬态模拟软件TMFS，对该过程进行了模拟计算。计算表明，入口压力上冲受多种因素影响，管径越小、气量增大越多，上冲值越大，多种因素作用下上冲值会成倍增加，有可能造成压力超高的危险工况。因此，应当对这种瞬变工况给予足够的重视，需要进行瞬态模拟并据此采取相应的防护措施。     

水平管中油水两相流动研究进展

综述了国内外有关水平管线中油水两相流动过程中的流型、反相以及压降计算等方面的研究成果,同时指出了研究中所存在的问题和研究方向,为进一步开展油水两相输送的研究提供参考。     

管道压力骤降所引起的气化过程研究

在长输管道中 ,负压气化是管道不稳定流动的主要现象。管内气相的存在 ,给管道工况分析和控制增加了困难 ,而且它也是事故的诱因。油品负压气化问题比水的气化问题复杂得多。通过设计的一套实验装置 ,对管道在负压气化后压力波动时的气化量 ,其随压力变化的规律 ,气体吸收 ,气泡消失等问题进行了一些实验和理论探讨。从 4个方面将实验过程与管道实际情况进行了比较 ,虽然实验过程与实际管道负压气化过程有一定差异 ,但是实验所产生的物理现象及其结果对实际输油管道的负压瞬变过程有指导意义。理论分析、试验和模拟计算结果表明 ,虽然油品的负压气化过程较快 ,逆向过程较慢 ,但较之于水中溶解气的吸收过程 ,油品的吸收过程还是较快的。油品的气化吸收过程与瞬变时的压力变化和油品的性质有很大的关系。首次将平衡气化曲线用于描述管道的负压气化过程     

水平管路变质量流流动特性研究进展

综述了水平管变质量流流动特性的研究进展。主要是通过对变质量流流型的判别,给出了不同流型下的压降计算模型,并从实验研究、数学解析及数值模拟等方面对水平管内变质量流动特性的研究进行了总结。对水平管中变质量流动特性的研究将有助于指导油田生产,特别是在优化水平井结构、提高油田采收率方面有着更为深远的意义。     

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。