李乃良
,
郭烈锦
,
李文升
,
叶晶
,
张西迎
工程热物理学报
实验研究了集输-立管系统中,立管顶部节流条件下S型柔性立管内油气水三相流流型及其转变机理.发现,随着阀门开度的减小,S型柔性立管内依次会出现严重段塞流、类弹状流和类泡状流.背压的升高是促使流型发生转变的原因,升高的背压抵消了立管上游封闭气体的压力,从析抑制了立管内气相的运动速度.本文建立了节流过程中S型柔性立管内流型间转变的模型,与实验数据吻合良好.分析还表明,垂直上升管内得出的气液两相流型的PDF特征不能适用到S型柔性立管中.
关键词:
油气水三相流
,
流型转变
,
节流
,
严重段塞流
,
柔性立管
王鑫
,
郭烈锦
,
何利民
工程热物理学报
在海洋油气集输-上升管路系统模拟实验装置上研究了严重段塞流的液塞运动特征.实验结果表明,液塞首先以较低速度流出上升管,该速度约等于管道入口气液混合速度;然后液塞以较高速度流出,速度值主要受管路系统的结构尺寸及物性影响,该阶段的液塞长度不超过上升管高度.本文还分析了液塞长度、各阶段速度与入口气液流量的关系,给出了拟合关联式.
关键词:
两相流
,
严重段塞流
,
段塞流
,
液塞长度
李文升
,
郭烈锦
,
李乃良
工程热物理学报
在对严重段塞流现象实验研究的基础上,本文采用OLGA软件建立了实验系统的瞬态模型,对水平段长度为114 m,下倾段长度为133m,立管高度为15,3 m,内径为50.8 mm的集输-立管系统中的严重段塞流现象进行了数值研究,给出了相应流型图,并将立管底部压力、立管顶部持液率、段塞周期等严重段塞流特性参数的模拟结果与实验结果进行了对比;本文还对控制严重段塞流现象的立管顶部节流法进行了模拟研究,并与实验结果进行了对比.研究发现,本文的瞬态模型能够较好地模拟出实验中发现的四类流型,但对严重段塞流详细特性参数的模拟不够准确,对顶部节流的模拟与实验结果相差较大,对顶部节流法消除严重段塞流的机理仍需进一步研究.
关键词:
严重段塞流
,
集输-立管系统
,
瞬态模拟
,
顶部节流
李乃良
,
郭烈锦
工程热物理学报
严重段塞流是常见于海洋石油工业集输-立管系统中的一种有害流型,而立管顶部阀门节流是抑制及消除严重段塞流的有效方法.本文对节流法消除严重段塞流的稳定性做了理论分析,给出了节流稳定界限,结果表明,随着节流度的增加,不稳定流动区域会向低气液流速区域移动,而稳定流动区域会扩大.建立了准稳态节流模型,分析了节流阀压降对立管底部压力波动的影响,计算发现液塞回落后立管底部的压力以及下倾管内的液塞长度会随节流阀压降的增加面减小.将计算值与实验数据做了对比,两者吻合良好.
关键词:
节流
,
稳定性分析
,
严重段塞流
,
不稳定流动
,
模型
罗小明
,
何利民
,
马华伟
工程热物理学报
随着海洋油气开采不断向更深的水域发展,深水油气开采通常采用浮式生产系统.柔性上升管的长度和巨大的静水压头将引起严重段塞流,并会造成多种危害.本文对柔性上升管中严重段塞流的流动特性进行了深入的研究.结果表明:柔性上升管中严重段塞流的周期可划分为与竖直上升管类似的4个阶段:液塞形成、液塞流出、液气喷发和液体回流:柔性上升管中严重段塞流的发生范围比竖直上升管系统稍有缩小,柔性上升管系统的布置方式具有限制严重段塞流产生的作用.严重段塞流压力波动幅度的最大值出现在严重段塞流流型区域Ⅰ和过渡区域Ⅱ的转变边界上.
关键词:
严重段塞流
,
柔性上升管
,
流型
,
压力波动
,
周期性
王鑫
,
郭烈锦
工程热物理学报
在模拟集输-上升管路系统的实验装置上,对消除严重段塞流现象的气举法进行了实验研究.实验结果表明,采用上升管下部注气的方法可以消除严重段塞流现象,实现管道出口气液的稳定流动,减小系统的最高压力,同时可以防止上游水平管内出现高频率的长液塞流动.分析发现,当注入气体流量增大到上升管中流型转变为块状流型时就可以消除严重段塞流现象,而气举法所需的最佳注入气量可以采用流型图来判断和计算.
关键词:
两相流
,
严重段塞流
,
段塞流
,
气举
马华伟
,
何利民
,
罗小明
,
安慕华
工程热物理学报
本文在室内的模拟实验系统上对严重段塞流的周期特性进行了实验研究.通过对实验现象和立管底部的压力波动信号分析后发现,严重段塞流的周期主要取决于液塞形成和液塞流出阶段所经历的时间,与气相表观流速,液相表观流速、下倾管倾角等实验参数有关.通过下倾管中的气体在积累阶段质量守恒方程,得到严重段塞流周期计算模型.模型的预测结果与实验测得的周期相比偏小.在较大的气、液相表观流速下,严重段塞流周期计算模型的预测结果比较准确.
关键词:
段塞流
,
严重段塞流
,
周期
,
数学模型
李乃良
,
李文升
,
郭烈锦
,
李清平
工程热物理学报
严重段塞流是常见于海洋石油工业集输-立管系统中的一种有害流型,而立管顶部阀门节流是抑制和消除严重段塞流的有效方法.本文实验研究了对严重段塞流采取节流操作所引起的流型及其转变特性,结果表明,随着阀门开度的减小,节流阀压降增大,背压升高,很大程度上抵消了下倾管内封闭气体的压力,从而抑制了下倾管内气体体积的膨胀,导致下倾管内的大量气体无法在短时间内快速连续地进入立管,而只能以大气泡或小气泡群的形式间歇进入立管,促进了弹状流和泡状流的形成.考虑了气液流速对节流阀压降的影响,建立了节流作用下S型立管内气液稳定流动边界,与实验数据吻合良好.
关键词:
节流
,
严重段塞流
,
流型
,
流型转变
王鑫
,
郭烈锦
,
张西民
,
顾汉洋
,
林长志
,
赵冬建
,
郭富德
工程热物理学报
在模拟集输上升管路系统的实验装置上,研究了多种倾斜管角度下严重段塞流发生规律,给出了流型图.实验发现,倾斜管水平时仍会出现严重段塞流.流动参数分析表明,严重段塞流具有显著的周期性,压力大幅度振荡,气液间歇流出上升管,出口气体速度可能超过入口数十倍,对分离器造成剧烈冲击.研究发现,严重段塞流周期随气液流量增大而减小,并且符合幂律定律.
关键词:
两相流
,
段塞流
,
严重段塞流
王鑫
,
郭烈锦
工程热物理学报
严重段塞流的实验研究表明,在气泡进入上升管底部到运动至出口的过程中,上升管中气泡头部以下流型为弹状流型;当气泡头部流出上升管后,上升管中的流型可看作块状流型.根据实验结果,本文提出了采用漂移流模型简化计算上升管中两相流动、上游管道中气体膨胀满足质量守恒,同时考虑上升管内液体动量守恒的严重段塞流计算模型.计算值与测量值比较表明,模型可以正确预测出气体膨胀流动过程,气体流动时间不受入口气液流量的影响.模型可以准确计算出严重段塞流周期、液塞长度和倾斜管中液柱最大长度等参数.
关键词:
两相流
,
段塞流
,
严重段塞流
