傾斜管內(nèi)油氣兩相流段塞流特性及其識別方法研究.pdf

1、油氣混輸技術在石油工業(yè)中正發(fā)揮著日益重要的作用.油氣混輸技術以其高效率、低成本、環(huán)境適應性強等特點受到石油工業(yè)的廣泛重視,世界各國都在對油氣輸送關鍵技術進行研究攻關,油氣混輸技術已成為十分重要的熱點課題.油氣混輸技術的關鍵性制約難題,是目前還沒有根本掌握油氣流動的特性以及如何控制混輸過程段塞流的發(fā)生.為了提高油氣混輸?shù)男什p少事故發(fā)生,加強對油氣混輸流動特性的研究具有重要的實用價值.油氣混輸流動是典型的兩相流動,同空氣-水兩相流動相比

2、,油氣混輸流動的特殊性在于:受地形起伏影響,混輸管道大多是傾斜的;同時,油氣混輸管道管徑較大,一般在 75mm以上.這兩個因素不僅使得對油氣混輸流動特性研究的難度加大,更造成進行該領域研究的實驗裝置龐大、建設投資大、運行費用高等困難,導致目前對這方面的研究還很不充分.有鑒于此,研究大尺度傾斜管道內(nèi)油氣流動特性對油氣混輸技術具有極為重要的意義.本文利用大型可傾斜油氣水多相流實驗模擬裝置(內(nèi)徑125mm),通過實驗結合理論分析方法探求傾斜管

3、道內(nèi)油氣兩相流流動特性,為進一步的深入研究奠定基礎.本文的主要研究內(nèi)容和結果如下:一、對內(nèi)徑為125mm的傾斜管道內(nèi)油氣兩相流流型及流型轉變特征進行了實驗研究,繪制了相應狀態(tài)下的流型圖;并通過改變管道傾斜角度,研究了傾角變化對管內(nèi)流型分布特征的影響.二、研究了管道傾斜角度、管徑以及流體物性對管內(nèi)兩相流流型分布的影響.由于工程實際中各油田在這三個方面存在明顯差異,因此研究這些因素對管內(nèi)流型分布的影響對研究油氣混輸流動具有重要的意義.本文利

4、用流型預測模型模擬了這些因素對管內(nèi)流型分布的影響,并和實驗結果進行了比較.本文集中研究了液相粘度、氣相密度以及液相表面張力三個因素對管內(nèi)流型分布的影響.上述研究結論不僅為油氣混輸技術中管道管徑及鋪設角度的選取提供了理論依據(jù),也為進一步深入研究油氣混輸管內(nèi)流型變化提供了參考數(shù)據(jù).三、研究了傾斜管道內(nèi)段塞流的轉變速度及其頻率特征,并對段塞流控制技術進行了探討.四、在實驗和理論研究的基礎上,綜合運用小波分析、概率密度函數(shù)(PDF)以及神經(jīng)網(wǎng)絡