海洋深水海底含蜡原油管道中蜡沉积预测和清管模拟

针对含蜡原油管道蜡沉积会引起回接管道的流动安全问题,研究深水含蜡原油管道蜡沉积规律以及控制措施。使用OLGA软件,对中国南海某深水油田2根233 mm水下回接不保温含蜡原油管道中蜡沉积速度、蜡沉积在管壁的厚度以及清管周期等进行模拟分析,综合考虑蜡沉积厚度和蜡沉积引起的压力增加确定清管周期。结果表明:在投产后前2年,清管周期约35 d,从第3年开始,随着含水量大幅增加,清管周期约60 d;单根233 mm管道最大输液量为7 000 m~3/d,输液量高于7 000 m~3/d时需要采用双管输送, FPSO平台上清管所需的最大输液量为4 200 m~3/d(175 m~3/h),发球所需的最大外输泵压力为6 000 kPa。     

多孔介质中蜡沉积规律的实验研究

多孔介质的本身及原油流动特征的复杂性,决定了研究含蜡原油在多孔介质中的蜡沉积规律的困难性。与地面管流状态下蜡沉积规律的实验方法不同,从满足油藏应用出发,结合油层物理理论,提出了等效毛细管的概念,利用天然岩心的油-油驱替实验结果,计算得到高含蜡原油在多孔介质中蜡沉积量、沉积速度等相关参数,实现了多孔介质中的蜡沉积规律的定量化表征。结果表明多孔介质中的蜡沉积量与岩心渗透率的降低比存在较好的线性关系,且随着原油注入PV数的增加,蜡的累计沉积量逐渐趋于稳定。而温度越低,蜡的沉积速度越快,对储层的伤害出现的时间越早,最终的损害程度也最大。     

原油管道内壁蜡沉积模拟软件开发及沉积特性

通过对原油管道蜡沉积过程的详细分析,明确了蜡晶径向扩散与轴向沉积物理模型,建立了蜡沉积数学模型.选用分段迭代法,在VB开发平台上编制并发布了蜡沉积模拟软件,经过单位温降析蜡量计算数据和实测数据对比分析,验证了软件的有效性和计算精度.以涩-仙-敦原油管道为研究对象,采用DSC技术对实际输送原油性质进行了测试,利用编制的蜡沉积模拟软件针对油品出站温度和输量对蜡沉积的影响进行了研究.研究结果表明:油品出站温度升高,管壁初始结蜡位置后移,蜡沉积层最大厚度变化较小,沿线蜡沉积层厚度非线性变化;输量增大,管壁初始结蜡位置后移,蜡沉积层最大厚度明显减小,沿线蜡沉积层厚度非线性变化.     

富气原油在湍流条件下的蜡沉积

采用自动化蜡沉积循环管道流动系统研究含蜡富气原油在现场的温度变化范围内和流动条件下的蜡沉积过程 .将油田现场取得的脱气原油在高压下加气加水配成富气油样 ,分别采用冷却测试和等温测试两种实验过程 ,测试在湍流条件下的蜡沉积规律 .冷却测试过程精确地测试含蜡原油从高于原油析蜡点温度到较低环境温度范围内在现场流速、油温和环境温度下的蜡沉积过程 ,同时结合等温测试过程研究蜡沉积的机理 .实验结果表明 :含蜡原油蜡沉积与环境温度、油温、油温与环境温度的温差有关 ;在湍流条件下 ,剪切效应不容忽视     

湿度对矩形窄通道内细颗粒热泳沉积的影响

通过建立考虑空气含湿量影响的矩形窄通道模型,利用Fortran软件编程及Fluent软件模拟,研究了矩形窄通道内细颗粒的热泳沉积情况,提出了一种利用Fluent软件计算矩形窄通道内热泳沉积率的方法,并与Fortran编程的计算结果进行比较.结果表明,随着空气含湿量增大,热泳沉积率增加;在空气含湿量相同的条件下,热泳沉积率随着颗粒直径减小而增大,随着管道内压力增加而减少,随着温度梯度增大而增加;此外,不同粒子的热物性不同,导致其热泳沉积率不同;所提出的计算方法虽能够反映热泳沉积率随空气含湿量、颗粒直径和压力变化的规律,但其计算结果偏小,可采取增大管道内空气含湿量及减小管道内压力的措施来提高细颗粒的热泳沉积率.     

稠油油藏蒸汽驱过程中储集层微观变化——以辽河盆地西部凹陷欢曙上台阶齐40块为例

在高温高压强碱性蒸汽的长期作用下,辽河油田莲花油层受到了较大的损伤,导致总体产量下降。以齐40块为例,从岩石骨架场、孔喉网络场和黏土矿物三个方面分析了储集层内部微观变化规律。研究结果表明,随着蒸汽的注入孔隙形态向着利于油气驱出的方向发展;与蒸汽驱前相比,距注气井40 m范围内的储集层宏观物性变好,颗粒点-线接触关系减少;喉道半径增加,孔喉连通性变好,喉道分选程度提高。随着注采井距的增加,储集层孔渗性能逐渐变差。井距达到120 m时,储集层的物性明显差于汽驱前,颗粒点-线接触大面积增加,蒸汽对孔隙连通性和喉道半径呈破坏作用。黏土矿物形态变化情况为高岭石由汽驱前的蠕虫状转变为汽驱后的零乱片状并堵塞喉道,影响了油气的运移。根据储集层蒸汽驱前后的微观变化规律,提出了调整井位井网的布置,以减小储集层伤害的技术对策。     

基于VB与MSChart实现蜡沉积预测数据图形化显示

针对现阶段蜡沉积模拟软件计算数据繁冗、不能动态而直观反映原油管道内壁蜡沉积情况的缺点,以及蜡结晶特性和管道非稳态温度场的特点,以面向对象且以事件驱动为机制的可视化程序设计语言Visual Basic 2005(8.0)为平台,选用分段迭代计算方法,利用可与DataGrid对象关联的MSChart控件设计并实现蜡沉积预测数据的图形化显示.对单位温降析蜡量的实测值和计算值进行了对比分析,数据曲线分布规律基本一致,且二者相差最大值约为0.7%,结果表明软件计算结果有效、数据精度较高,且具有监测直观、操作方便的特点.     

含蜡原油结构抑制机理研究

基于含蜡模拟油加抑制剂GY1前后的特征温度、流变参数、析蜡量及微观结构的实验分析,研究含蜡原油结构抑制机理。结果表明:①抑制剂GY1不能阻止蜡结晶与晶核的形成,反而使析蜡量有所增加;②对于含粗晶蜡的模拟油,抑制剂GY1将阻碍其蜡晶生长,使蜡晶尺寸变小、非对称性增大,进而增强蜡晶颗粒相互作用与连接趋势,宏观表现为降凝与降粘效果差;③对于含微晶蜡的模拟油,抑制剂GY1有助于其蜡晶的聚集生长,使蜡晶尺寸变大、表面结合力降低,进而抑制蜡晶颗粒相互作用与连接趋势,宏观表现为降凝降粘效果显著;④含蜡原油结构抑制的机理就是使蜡晶颗粒聚集变大、提高其对称性、降低其分散度、抑制其相互作用与连接的机理。     

压力筛内部纸浆悬浮液流场的数值模拟

为了克服废纸浆压力筛筛浆过程中孔、缝堵塞问题,在分析测试废纸浆在不同浓度下黏度的等流体特性的基础上,通过Unigraphics NX(UG)软件对压力筛内部流场建立模型,运用计算流体动力学软件(ICEM CFD)和FLUENT软件对压力筛内部纸浆悬浮液流场进行数值模拟,得到了压力筛内部筛浆区流场的压力、湍流强度和流速的分布。结果表明:对于常用典型代表性的浆料和结构特征以及运行参数的压力筛,波纹筛板湍流强度最高为306%,而筛孔内湍流强度最高为128%;筛孔进口处最大流速为8.16 m/s,出口处最大流速为3.5 m/s,平均流速约为1.2 m/s;筛框处旋翼头部静压力最大约为1.8×105Pa,旋翼尾部静压力最小约为6.92×104Pa。     

垂直管道水力输送的水击研究与AMESim仿真分析

为降低深海采矿中矿物垂直水力提升中的水击现象,根据垂直管固液两相流的特征,考虑固液两相流密度、浓度、弹性模量等特点,对垂直管水力提升不稳定流开展研究。推导出粗颗粒—匀质浆体两相流提升水击压力波波速方程、连续方程和运动方程,并且基于AMESim软件搭建了垂直管道水击仿真模型。分析了不同管道长度、不同管道直径以及不同颗粒浓度下的水击特性。仿真结果表明:每增加18 m管道长度,平均可以降低约12%的压力峰值,同时减小压力波对管道壁的冲击;每增加10 mm管道直径,也可以降低约7%的压力峰值,但流速增加,紊流强度增大;粗颗粒浓度每增加6%,压力峰值相应增加约2%,与此同时对管道壁的冲击也增加。研究方法及结论对于实际深海采矿中的垂直管道提升具有指导借鉴意义。     

节流孔径对静压圆弧槽干气密封端面流场影响的数值模拟

应用SolidWorks软件分别建立4种不同节流孔径静压干气密封三维几何模型,并运用Gambit软件对4种模型分别进行网格划分.利用Fluent软件对端面流场进行数值模拟,得到流场的压力分布、速度分布以及泄漏量、气膜开启力.同时对节流孔直径与气膜推力泄漏量比值进行优化,获得最佳结构参数.数值结果表明:端面压力在节流孔处最高,向四周逐渐下降,密封气在流经节流孔后形成显著的压力降,随节流孔径的增大泄漏量上升;随节流孔径的增大气膜推力增大.     

含蜡原油柴油顺序输送中柴油对蜡沉积物的冲刷作用

针对含蜡原油成品油在顺序输送中管壁上会产生蜡沉积物的问题 ,利用管流实验环道模拟了 0号柴油对管壁处蜡沉积物的冲刷实验。结果表明 ,柴油对靠近油流 1/ 3厚度的蜡沉积物的冲刷速率远大于对其余 2 / 3厚度的蜡沉积物的冲刷速率 ,说明这两层沉积物的性质和强度明显不同。但在一定油温和油流剪切应力下 ,每层中柴油对蜡沉积物的冲刷速率变化不大。对两层蜡沉积物分别建立了冲刷速率与油流温度及剪切应力关系的经验模型。利用该模型和壁面蜡沉积模型 ,以库尔勒鄯善输油管道为例 ,计算了 0号柴油与原油顺序输送时管道末端受污染超标的柴油的量 ,说明原油批次输送时 ,在管道末段必须采取清管措施 ;否则 ,蜡沉积物对后输柴油的污染相当严重。     

防空穴多级节流器

当节流阀前后压力比过大时,将发生空穴现象,为防止出现空穴,本文提出一种多级节流器的结构,并对其工作原理及设计方法作了详细分析。按该方法设计的节流器曾用于某钢厂真空精炼炉电极的电液伺服控制系统上的乳化液防冻装置中,并取得了良好的效果,每年为国家增产数百万元。     

新型气动节流阀的流体仿真分析

提出了一种新型的气动节流阀。为了分析节流阀的流量特性,本文建立了阀体的仿真模型,针对阀芯不同开口度情况下的模型在ANSYS中进行了流体仿真,得到了节流阀内部的流动情况。通过对仿真结果的分析,可知节流阀可以对出口流量进行有效地控制。     

天然气管道站场泄漏扩散三维动态研究

针对天然气管道站场中天然气的泄漏扩散对安全生产造成的问题,开展了天然气管道站场中天然气泄漏扩散规律研究.采用专业软件模拟的方法,使用FLACS进行模拟,设置边界条件进行求解,研究不同风速、不同风向及不同泄漏速率对天然气泄漏扩散的影响,并结合天然气行业相关标准对天然气管道站场内可燃性气体位置进行优化.研究结果表明,泄漏速...     

直线压缩机气体轴承的性能分析

针对直线压缩机的应用,给出了静压式小孔节流气体轴承的分析模型,运用Fluent流体数值计算软件,分析了气体轴承的几何参数和进出口压力对其承载力及质量流量的影响,并对静态和动态出口压力条件下的气体轴承特性进行了研究和比较,确定了合适的气体轴承特性参数.研究结果可用于气体轴承的设计和直线压缩机间隙密封的改善.     

有压管道孔口消能效率分析

在分析有压管道消能问题的基础上,提出了二种典型实用的孔口消能方式：末端式消能和在线式消能。在研究孔口基本水力特性基础上,结合山西省万家寨引黄工程流量调节阀工程实际,对孔口消能效率及其与孔口流量系数、孔口过流面积和输水管道出口水头的关系进行分析研究。研究结果为类似工程设计提供了技术参考。     

旋流型管壁分配器取样孔分流特性

通过对取样孔的气液两相流的数值模拟和室内试验,探索取样孔的分流特性,考察取样小孔的结构(包括孔数、轴向取样位置、大小、形状和在圆周方向上的开孔位置)对取样的稳定性和均匀性及分流系数的影响.结果表明:液相分流系数与主管气相折算速度关系较小;当主管液相流速大于0.08 m/s,取样孔数目为8,直径为5 mm,位置距离整流器...     

塔河凝析油防蜡剂的研制及防蜡效果评价

高含蜡原油加防蜡剂是改善原油低温流动性能和防止原油在管输过程中结蜡的主要方式之一.塔河油田凝析油析蜡点较高,在冬季地温较低时管道内有大量蜡结晶析出,给管道的安全运行带来隐患.根据塔河凝析油的基本物性,研制了高分子防蜡剂SMAE18,考察了该防蜡剂的最佳加剂条件,并对其在不同条件下的防蜡效果进行了室内实验评价.实验结果表明:该防蜡剂对塔河凝析油具有较好的防蜡效果,但异常降温和短时间的高速剪切作用使其防蜡效果严重降低.加剂塔河凝析油的析蜡点从23℃降为18℃,黏度也下降了30.1%,说明SMAE18防蜡剂也有效地改变了塔河凝析油的低温流动性能.