基本信息
- 项目名称：
- 消除与控制严重段塞流新技术
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 现有的消除严重段塞流的方案只是单一地运用旁通管进行气体举升，或者单一地运用文丘里管产生的扰动作用，破坏严重段塞流的形成条件， 不能很好地消除与控制严重段塞流，并且适用范围较为狭窄。 本文在前人研究的基础上，通过深入地理论分析并建立相应的数学模型，提出了综合气举法和扰动法的新装置安装方案。
- 详细介绍：
- 现有的消除严重段塞流的方案只是单一地运用旁通管进行气体举升，或者单一地运用文丘里管产生的扰动作用，破坏严重段塞流的形成条件， 不能很好地消除与控制严重段塞流，并且适用范围较为狭窄。 本文在前人研究的基础上，通过深入地理论分析并建立相应的数学模型，提出了综合气举法和扰动法的新装置安装方案。 在下倾管和立管底部连接一个旁通管，用以借助水平管和下倾管上部的气体来举升立管中的液体，减弱液塞的形成条件并缩小严重段塞流的发生范围；旁通管的存在会减弱严重段塞流的压力波动幅度，有利于减轻立管底部压力载荷、腐蚀及设备冲击损伤，延长设备使用年限；在一定的气相折算流速下，当旁通管削弱严重段塞流后，改变液相折算流速对旁通管消除效果没有影响。 在立管底部安装文丘里管，将上游气室和文丘里管喉部相连，当发生流量急剧增大的情况时，文丘里管的抽吸作用会把大量上游气体抽吸入立管，增大含气率和摩擦作用，同时降低上游压力，削弱流体的冲击作用。 旁通管和文丘里管均可以在一定程度上消除严重段塞流，将二者结合运用时，在正常导通的情况下文丘里管的添加对管路无影响，但可以对流体产生扰动，破坏严重段塞流的形成流型；在喷发时，旁通管和文丘里管会共同作用，显著消除严重段塞流。 新技术具有简单易行，投资少，运行、维护费用低的特点，适用于控制海上油田集输系统立管内和陆上地形有较大起伏的长距离混输管道内的严重段塞流。具有一定的先进性和良好的推广应用前景。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 随着我国陆上油田可采储量的逐渐减少以及开发难度逐渐增大，油气田开采重点将逐步转向海洋，而海洋原油输送时到目前急需解决的一个问题就是严重段塞流，我们希望提出的新装置可以有效解决这一难题。撰写基本思路：通过对严重段塞流这一现象深入研究、了解，以及对现有方法进行利弊分析，在此基础上提出解决该现象的新技术。
科学性、先进性及独特之处
- 1、对原有装置进行了两点改进（增加旁通管和文丘里管），打破了以往只从单一方面着手解决这一问题的定势。 2、将旁通管和文丘里管巧妙结合，不仅可以对严重段塞流起到控制作用，还可以在很大程度上消除严重段塞流。 3、新技术比现存的消除严重段塞流技术应用范围更加广泛。
应用价值和现实意义
- 新装置可以提高海洋油田末期采收率，消除了严重段塞流带来的危害，有巨大的经济效益和社会效益。
学术论文摘要
- 严重段塞流问题产生原因复杂，对海底油田开发及管输危害较大，目前尚无完善有效的解决方法；目前现存的方法只是从单一方面出发，不能很好地消除严重段塞流且具有较大的使用局限；本文研究的新型装置综合了旁通管和文丘里管，通过对严重段塞流形成机理的理论分析，建立了该装置的数学模型。本文提出的新装置能够有效消除严重段塞流现象，有利于提高海底油气田的采收率，并且适用范围更加广泛。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- 1.郜国喜,李勇,张伟,余新启.段塞流产量计算方法探讨[J].气井测试,2004年5月. 2.陈振瑜，何利民，冯叔初. 段塞流试验研究进展[J].油气储运, 2000, 19(12):32-38. 3.罗小明. 气液两相和油气水三相段塞流流动特性研究[D]. 2007年10月. 4.王鑫, 郭烈锦. 气举消除严重段塞流方法的实验研究[J]. 工程热物理学报，2007，28(4):607-610. 5.陈振瑜，何利民，冯叔初. 段塞流试验研究进展[J].油气储运, 2000, 19(12):32-38. 6.陈丽，丁杰等 . 海底油气混输管道严重段塞流的问题分析[J]. 油气储运，2009, 28(05):10-13. 7.罗小明. 气液两相和油气水三相段塞流流动特性研究[D]. 2007年10月.
同类课题研究水平概述
- 经过近几十年的研究，多数研究者认为在油田开发的后期，产量下降，管输油气流量较低时，由于地形起伏及其它因素的影响，在立管内由于液体回流而积聚在立管底部形成液塞，同时底部压力增大，管道自上游输入的气体无法通过，从而形成周期性的强烈段塞流。就管输流体性质而言，流体粘度对强烈段塞流的产生无明显影响，但会影响液塞喷发的速度；管输流体流量较低或流速较小时，产生严重段塞流的可能性较大。就管道设计而言，无论立管前段是下倾管还是水平管，都会出现强烈段塞流。 对于严重段塞流的实验室模拟，已经有较为成熟的理论支撑： 何利民提出利用压力信号测量强烈段塞流特征参数的方法； 刘淼儿等从一维瞬态流体力学方程出发，建立了一个简化的、准平衡态的强烈段塞流数学模型，对段塞长度、段塞周期、流动速度和压力等特征参数的变化进行模拟； 王鑫等提出采用漂移流模型来简化计算模型，预测出气体膨胀流动过程、周期、液塞长度和下倾管中液柱最大长度等参数。 目前现存的消除严重段塞流的方法可分为以下三类： 一是减少立管中液体的比例；具体方法有：气举法、自气举法、泡沫法、泵控制法等； 二是增加立管出口处气体的压力；具体方法有：节流法、增加背压法、气液分离法等； 三是改变进入立管底部流体的流型，消除出现强烈段塞流的必要条件；具体方法有：扰动法。
