某油田原油分离器水相出口管线防垢新思路

生产流程管线结垢是油田生产中常见的问题,结垢会堵塞管道、降低设备的处理量,影响油田安全平稳生产。生产现场传统的防垢方法以防垢剂注入为主。针对某海上油田原油分离器水相出口管线结垢问题,通过垢样化验,掌握结垢的成分,从水质状况、流程参数等多方面因素进行全面分析,找到油田管线结垢问题的关键点,通过流程调整、参数优化等措施,使原油分离器水相出口管线结垢问题得到解决,节约了大量的人力物力成本。     

大港油田自来屯掺水管线成垢机理的静态研究

针对大港油田枣园地区自来屯掺水系统水质矿化度高、结垢严重的特点，在对大港油田枣园地区自来屯掺水系统水质及垢样组成的分析基础上，从温度升高，ｐＨ值、各种成垢离子含量、矿化度、管壁粗糙度等因素对成垢量的影响及结垢过程中溶液ｐＨ值的变化进行了详细研究，温度升高，ｐＨ值增大及重碳酸根离子含量增大结垢量明显增加．特别是ｐＨ值增大，成垢量增加更为显著．该实验结果为大港油田枣园地区自来屯掺水管线成垢量的预测、阻垢和清垢提供了依据     

泡沫流体管流流动与换热数值模拟

基于质量、动量和能量守恒方程,建立泡沫流体在圆管内流动与换热的物理模型和数学模型,并利用FLUENT软件进行模拟,得到不同雷诺数下圆管内的压力损失、管道横截面上的速度分布和表观黏度分布,同时回归了不同雷诺数下的摩阻系数和努塞尔数经验关系式.结果表明:管内压力沿管程不断降低,且流速越大压降越大;管内温度沿管程不断升高,且流速越小温升越大;管道横截面上的速度、温度分布不均匀,越接近管壁速度越小,温度越高.     

电磁除垢参数的实验研究

利用麦克斯韦方程和边界条件,计算了交变磁场在水管中的场分布.采用交变磁场的磁感应强度作为参量,用实验的方法得到水管结垢量与磁感应强度之间的关系,从而提出了结垢磁感应强度阈值的概念.根据该阈值计算出不同管径对应的功率阈值,为工程设计提供了参考.此外,对水的参数,如温度、硬度与结垢量的关系进行了实验研究.结果表明,在水的硬度小于700mg/L的范围内,不同的管径对应的结垢磁感应强度阈值相近,功率阈值不同.     

隧道排风系统中弯曲段过滤效率研究

为研究隧道排风系统中弯曲段对汽车尾气所含固体颗粒污染物的过滤效率,以经过验证的颗粒沉积模型为基础,模拟分析排风管段内不同流速颗粒污染物的扩散沉积规律.并结合理论模型中颗粒的受力特点,回归了沉积效率与雷诺数、风道宽度以及颗粒斯托克斯数的经验关联式.结果表明,0.3～10μm的相同粒径颗粒在雷诺数1 000以下的流体中流动时,穿透效率随着雷诺数降低而减低,随着斯托克斯数的增大而降低;由雷诺数和斯托克斯数与风管管径关系,风管直径不低于60 mm时将有效降低颗粒的沉积量.     

油田结垢预测及防垢技术研究

本文简要但介绍了油田地层结垢预测方法 ,分析了结垢成因,并对对目前油田觉坊垢方法进行解析,以供参考。     

管道层流通用方程的推导及试验验证

为分析充填料浆在管道内的运动,根据流变学及流体力学理论,以Herschel-Bulkley(H-B)本构模型推导出管道层流通用方程,确定了流体管道层流临界条件的计算方法.根据所推导的管道层流通用方程,提出了一种流变参数测量方法,并采用工业级的L管实验装置和流变仪分别测定了某非牛顿流体充填料浆的流变参数.实验结果表明:当含屈服应力的非时变性非牛顿流体在管道层流运动时,管壁切应力沿管径线性分布,管壁处速度梯度和雷诺数有最大值、表观黏度有最小值,在管壁处流速为0;管道内存在半径较大的柱塞流区,柱塞流区边界处速度梯度为0;基于管道层流通用方程的管道试验方法与流变仪测定方法所得流变参数计算的流量结果基本一致.     

基于POLYFLOW的管道黏弹性流体流动数值模拟

借助POLYFLOW软件分析了方型截面管道内黏弹性流体的流动参数,研究表明:管道内流体不仅存在着轴向流动,还存在着回流运动,即在流体流动方向存在着二次流动和流层颗粒分散混合现象.     

含固体颗粒竖直弯管段塞流/乳沫状流冲蚀速率预测

气液混输管道中流体流动复杂,流体对管壁冲刷严重,管道中含有固体颗粒极大地加剧了管内介质对管壁的冲击,极易造成管道冲蚀破坏。为研究含固体颗粒管道在段塞流/乳沫状流下的冲蚀速率,提出一种基于段塞体颗粒分布的冲蚀计算方法,在Eulerian坐标系下求解气液混合相连续相流场,Lagrangian坐标系下求解颗粒离散相运动轨迹,利用Oka,et al冲蚀模型及Grant和Tabakoff颗粒-壁面碰撞模型计算管壁冲蚀速率。结果表明:提出的CFD冲蚀计算模型计算结果与实验值最接近,且与Chen等的简化计算方法相比,精确度有较大提高;竖直弯管段塞流/乳沫状流中的固体颗粒主要位于段塞体和液膜中,段塞体和液膜中的固体颗粒分布不均匀,段塞体中固体颗粒含量较多;固体颗粒在段塞体中的分布系数约为0.827。     

颗粒在换热面上沉积的数值模拟

针对换热器设备中颗粒状污垢的沉积问题,借助数值模拟软件FLUENT,对颗粒在管壁面上的沉积量随运行参数变化的规律进行了模拟分析。通过建立弯管的物理模型,并选取标准的k-ε湍流流动模型模拟了固液两相流的流动情况。改变两相流动的速度大小、颗粒粒径大小和圆管壁面的粗糙度,观察并总结颗粒的沉积量随之变化的规律。模拟结果表明,流体速度越小,颗粒粒径越大,颗粒的沉积量越大。壁面粗糙度与沉积量之间没有明显的规律。     

陕北油田X联合站复合清垢技术研究与应用

由于地形与成本制约,陕北油田 X 联合站接收多层系来液,不同层位地层水不相配伍导致联合站内出现管线结垢严重、阻垢困难、成本攀升等一系列问题,严重影响联合站的正常运转。通过对采出水和结垢产物进行组成分析,进一步通过配伍性实验明确不同层位采出水配伍性、结垢物成分和结垢量,研究给出了一种化学阻垢与模拟计算定点机械清垢相结合的复合式清垢工艺,有针对性地解决了现场混层集输的实际问题。结果表明: 不同层位采出液中 CO₃^{2 -}、SO₄^{2 -}、Ca^{2 +}、Mg^{2 +}、Ba^{2 +}、Sr^{2 +}成垢离子含量均较高,延 8、延 10 层位与长 2、长 6 层位地层不配伍并具有较强的结垢趋势; 100 mg/L 的 YS-1 阻垢剂可有效改变晶体结构,使其不易黏附在管壁上; 通过 Fluent 软件模拟计算选择 X 联合站流速最慢、结垢物最易沉积管段安装清管器将松散的垢进行定期清除,解决了由于...     

含蜡原油管输的通用速度分布与温度分布

以控制流体流动的动量方程、能量方程和描述流体流动特性的本构方程作为基本方程组,对定壁面温度和定环境温度两种热边界条件下的含蜡原油圆管流动的速度分布与温度分布进行了解析求解.分析与计算表明:所得解析解普遍适用于含蜡原油的各种流变行为.当屈服应力τ0不等于零时,在管中心存在着柱塞流,柱塞半径r0与τ0成正比;在柱塞内,速度与温度沿径向呈均匀分布;在柱塞外,速度与温度沿径向呈曲线分布.通过实例计算,分析了流变参数对速度与温度分布的影响,为含蜡原油管输中压力损失和热力损失的准确计算奠定了基础.     

埋地热油管道停输温降的CFD模拟

针对埋地热油管道的停输温降过程,分别建立了埋地热油管道的物理模型和数学模型,并应用FLUENT软件模拟了不同土壤导热系数、不同大气温度下的温度场分布。同时在稳态的基础上模拟非稳态,得出停输后温度场、速度场的分布。并对不同油温下的温度分布进行模拟,得出了温度场在不同条件影响下的分布规律。对于优化管道建设和制定科学合理的热油输送工艺具有重要的作用。     

倾斜波纹翅片振荡流热管的三维数值模拟研究

对平板翅片和倾角分别为15°、30°、45°的波纹翅片振荡流热管的流体流动和传热过程进行了数值模拟研究,得到了流体的温度和速度分布,并将其进行比较分析。模拟结果表明波纹翅片振荡流热管的传热效果随着倾角的增大而增强,但同时也增大了压力损失。模拟结果对振荡流热管换热器的强化传热研究有一定的指导意义。     

油田多通路集输管网基于图的遍历算法

油井产出液经多通路油气集输管网输送到集油站,当油井生产动态发生改变时,会影响集输管网内的流量、流向以及压力分布,从而影响油井的产量以及管道使用寿命,所以需要建立能够遍历计算出集输管网内上述参数的方法。实际生产中,多口油井公用集输管网,有枝状、环状或两者组合。环状管网相较于枝状管网,由于其拓扑结构复杂,公用管道内流体流向不确定等因素造成其流量、流向以及压力分布难以计算,所以提出了一种基于图的油田集输管网遍历计算方法,利用邻接表储存管网拓扑结构,广度优先搜索遍历管网迭代计算出流量、流向以及压力分布。运用此方法的计算结果与实际生产情况误差较小,工程应用具有较高的精度,可以成为遍历计算多通路集输管网的有效工具。     

矿井地面固定式液态CO2防灭火工艺流程模拟

根据采空区煤自然发火的实际情况,在分析CO2相态的基础上,为了防止液态CO2在长距离输送过程产生干冰堵管,确定了液态CO2汽化输送的防灭火工艺流程,建立了液态CO2汽化管道输送的热力学模型.利用Aspen HYSYS V7.3软件模拟了液态CO2汽化管道输送过程及影响因素,通过对液态CO2汽化管道输送过程模拟与分析,得出了液态CO2汽化时摩尔流量与加热量、有效输送管长、管道出口温度等之间的关系,确定了加热器功率与管道入口温度、压力和管道出口温度、压力及管道长度之间的关系;根据不同矿井的实际情况,确定合理的加热功率,提高防灭火的效率,优化液态CO2防灭火系统的工艺技术参数,确保系统能够安全稳定地运行,研究成果对促进CO2防治煤层自燃技术体系的完善具有重要的意义.     

柔性压力管道甩击特性数值模拟

柔性压力管道作为一种重要的流体输送工具，以适用性强、安装快捷等特点广泛应用于临时或机动工程中，但随其耐压等级与额定流量不断提高，管道的振甩现象愈发突出，甩击事故时有发生，存在重大安全隐患。利用ANSYS Workbench平台对柔性压力管道脱扣断裂甩击行为进行数值模拟，研究了管道流速、流体物性参数、管道弯曲长度和弯曲半径、约束位置对甩击运动的影响。结果表明：管道的甩击运动具有很强的非线性特征，脱扣端的变形位移和甩击速度最大，固定端的等效应力最大；随管内流速增加，管道甩击的变形位移、甩击速度、等效应力增加，应变能呈高次方变化；随流体密度增加，管道甩击运动的主要参数都线性增加，流体黏度增加，管道甩击更加剧烈；管道长度越长，其运动周期越长；弯曲半径增大，管道甩击运动的主要参数都减小；而管道安全扣的约束位置主要影响了管道运行的长度和弯曲半径，从而对甩击运动产生影响，管道甩击振动由二阶模态主导。     

T型管湍流穿透现象的热流固耦合疲劳分析

在石油、化工、核电等管道系统中存在大量T型管道，由于其主支管流体的流量及温度存在差异导致产生湍流穿透现象，引发T型交汇处温度与速度场波动，进而可能诱发管道热疲劳问题。首先使用大涡模拟（LES）方法计算湍流穿透工况下管道内流场各物理量的时空演变规律，结果表明在支管轴向无量纲高度H=4截面处温度波动最为强烈；然后建立瞬态热流固耦合计算过程，将面压力与体温度动态加载到固体域，得到管道应力分布情况，找出危险点所在位置为轴向H=0截面内壁面；最后使用雨流计数法对危险点应力波动信息进行统计学分析，依据Goodman曲线得到等效对称循环载荷，根据线性疲劳损伤累积准则对危险点疲劳寿命进行评估，最终得到管道的疲劳寿命。     

用差压新方法确定模型环道蜡沉积厚度

用于计算模型环道蜡沉积厚度的传统差压法未考虑测试段流场畸变对测试段压差的影响。利用Fluent软件对测试段的流场和温度场进行了数值模拟 ,考虑到近壁处油温的下降及管内流场的畸变 ,给出了确定蜡沉积厚度的差压新方法。模拟结果表明 ,在测试段管外冷却水的作用下 ,近壁处油温低于管中心附近的油温 ;冷却水与管壁的换热热阻及钢管管壁的导热热阻的存在使贴壁处油温与冷却水的温度有差异 ,离测试段入口越远 ,它们之间的差值越小 ,管内速度分布发生畸变 (近壁处流速减小 ,管中心附近流速增大 ) ,管段压差增大。流场畸变造成管段压降增加近 10 %。