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基本信息

項目名稱：
消除與控制嚴(yán)重段塞流新技術(shù)
小類：
能源化工
簡介：
現(xiàn)有的消除嚴(yán)重段塞流的方案只是單一地運用旁通管進(jìn)行氣體舉升，或者單一地運用文丘里管產(chǎn)生的擾動作用，破壞嚴(yán)重段塞流的形成條件， 不能很好地消除與控制嚴(yán)重段塞流，并且適用范圍較為狹窄。 本文在前人研究的基礎(chǔ)上，通過深入地理論分析并建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，提出了綜合氣舉法和擾動法的新裝置安裝方案。
詳細(xì)介紹：
現(xiàn)有的消除嚴(yán)重段塞流的方案只是單一地運用旁通管進(jìn)行氣體舉升，或者單一地運用文丘里管產(chǎn)生的擾動作用，破壞嚴(yán)重段塞流的形成條件， 不能很好地消除與控制嚴(yán)重段塞流，并且適用范圍較為狹窄。 本文在前人研究的基礎(chǔ)上，通過深入地理論分析并建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，提出了綜合氣舉法和擾動法的新裝置安裝方案。 在下傾管和立管底部連接一個旁通管，用以借助水平管和下傾管上部的氣體來舉升立管中的液體，減弱液塞的形成條件并縮小嚴(yán)重段塞流的發(fā)生范圍；旁通管的存在會減弱嚴(yán)重段塞流的壓力波動幅度，有利于減輕立管底部壓力載荷、腐蝕及設(shè)備沖擊損傷，延長設(shè)備使用年限；在一定的氣相折算流速下，當(dāng)旁通管削弱嚴(yán)重段塞流后，改變液相折算流速對旁通管消除效果沒有影響。 在立管底部安裝文丘里管，將上游氣室和文丘里管喉部相連，當(dāng)發(fā)生流量急劇增大的情況時，文丘里管的抽吸作用會把大量上游氣體抽吸入立管，增大含氣率和摩擦作用，同時降低上游壓力，削弱流體的沖擊作用。 旁通管和文丘里管均可以在一定程度上消除嚴(yán)重段塞流，將二者結(jié)合運用時，在正常導(dǎo)通的情況下文丘里管的添加對管路無影響，但可以對流體產(chǎn)生擾動，破壞嚴(yán)重段塞流的形成流型；在噴發(fā)時，旁通管和文丘里管會共同作用，顯著消除嚴(yán)重段塞流。 新技術(shù)具有簡單易行，投資少，運行、維護(hù)費用低的特點，適用于控制海上油田集輸系統(tǒng)立管內(nèi)和陸上地形有較大起伏的長距離混輸管道內(nèi)的嚴(yán)重段塞流。具有一定的先進(jìn)性和良好的推廣應(yīng)用前景。

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

隨著我國陸上油田可采儲量的逐漸減少以及開發(fā)難度逐漸增大，油氣田開采重點將逐步轉(zhuǎn)向海洋，而海洋原油輸送時到目前急需解決的一個問題就是嚴(yán)重段塞流，我們希望提出的新裝置可以有效解決這一難題。撰寫基本思路：通過對嚴(yán)重段塞流這一現(xiàn)象深入研究、了解，以及對現(xiàn)有方法進(jìn)行利弊分析，在此基礎(chǔ)上提出解決該現(xiàn)象的新技術(shù)。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨特之處

1、對原有裝置進(jìn)行了兩點改進(jìn)（增加旁通管和文丘里管），打破了以往只從單一方面著手解決這一問題的定勢。 2、將旁通管和文丘里管巧妙結(jié)合，不僅可以對嚴(yán)重段塞流起到控制作用，還可以在很大程度上消除嚴(yán)重段塞流。 3、新技術(shù)比現(xiàn)存的消除嚴(yán)重段塞流技術(shù)應(yīng)用范圍更加廣泛。

應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義

新裝置可以提高海洋油田末期采收率，消除了嚴(yán)重段塞流帶來的危害，有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

學(xué)術(shù)論文摘要

嚴(yán)重段塞流問題產(chǎn)生原因復(fù)雜，對海底油田開發(fā)及管輸危害較大，目前尚無完善有效的解決方法；目前現(xiàn)存的方法只是從單一方面出發(fā)，不能很好地消除嚴(yán)重段塞流且具有較大的使用局限；本文研究的新型裝置綜合了旁通管和文丘里管，通過對嚴(yán)重段塞流形成機(jī)理的理論分析，建立了該裝置的數(shù)學(xué)模型。本文提出的新裝置能夠有效消除嚴(yán)重段塞流現(xiàn)象，有利于提高海底油氣田的采收率，并且適用范圍更加廣泛。

獲獎情況

無

鑒定結(jié)果

無

參考文獻(xiàn)

1.郜國喜,李勇,張偉,余新啟.段塞流產(chǎn)量計算方法探討[J].氣井測試,2004年5月. 2.陳振瑜，何利民，馮叔初. 段塞流試驗研究進(jìn)展[J].油氣儲運, 2000, 19(12):32-38. 3.羅小明. 氣液兩相和油氣水三相段塞流流動特性研究[D]. 2007年10月. 4.王鑫, 郭烈錦. 氣舉消除嚴(yán)重段塞流方法的實驗研究[J]. 工程熱物理學(xué)報，2007，28(4):607-610. 5.陳振瑜，何利民，馮叔初. 段塞流試驗研究進(jìn)展[J].油氣儲運, 2000, 19(12):32-38. 6.陳麗，丁杰等 . 海底油氣混輸管道嚴(yán)重段塞流的問題分析[J]. 油氣儲運，2009, 28(05):10-13. 7.羅小明. 氣液兩相和油氣水三相段塞流流動特性研究[D]. 2007年10月.

同類課題研究水平概述

經(jīng)過近幾十年的研究，多數(shù)研究者認(rèn)為在油田開發(fā)的后期，產(chǎn)量下降，管輸油氣流量較低時，由于地形起伏及其它因素的影響，在立管內(nèi)由于液體回流而積聚在立管底部形成液塞，同時底部壓力增大，管道自上游輸入的氣體無法通過，從而形成周期性的強(qiáng)烈段塞流。就管輸流體性質(zhì)而言，流體粘度對強(qiáng)烈段塞流的產(chǎn)生無明顯影響，但會影響液塞噴發(fā)的速度；管輸流體流量較低或流速較小時，產(chǎn)生嚴(yán)重段塞流的可能性較大。就管道設(shè)計而言，無論立管前段是下傾管還是水平管，都會出現(xiàn)強(qiáng)烈段塞流。 對于嚴(yán)重段塞流的實驗室模擬，已經(jīng)有較為成熟的理論支撐： 何利民提出利用壓力信號測量強(qiáng)烈段塞流特征參數(shù)的方法； 劉淼兒等從一維瞬態(tài)流體力學(xué)方程出發(fā)，建立了一個簡化的、準(zhǔn)平衡態(tài)的強(qiáng)烈段塞流數(shù)學(xué)模型，對段塞長度、段塞周期、流動速度和壓力等特征參數(shù)的變化進(jìn)行模擬； 王鑫等提出采用漂移流模型來簡化計算模型，預(yù)測出氣體膨脹流動過程、周期、液塞長度和下傾管中液柱最大長度等參數(shù)。 目前現(xiàn)存的消除嚴(yán)重段塞流的方法可分為以下三類： 一是減少立管中液體的比例；具體方法有：氣舉法、自氣舉法、泡沫法、泵控制法等； 二是增加立管出口處氣體的壓力；具體方法有：節(jié)流法、增加背壓法、氣液分離法等； 三是改變進(jìn)入立管底部流體的流型，消除出現(xiàn)強(qiáng)烈段塞流的必要條件；具體方法有：擾動法。
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