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POT深海油田卧底管—悬链线立管系统严重段塞流特性分析

发布时间:2018-03-09 19:02

  本文选题:卧底管-悬链线立管 切入点:严重段塞流 出处:《东北石油大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:随着海洋开发不断的向深海领域扩展,卧底管-悬链线立管系统已被作为一种有效的集输系统用于深海油田的开发。严重段塞流是悬链线立管系统中形成的一种液塞长度等于或大于立管长度的有害流型,其压力和流量的剧烈波动,会对管线系统及下游生产设备产生不利影响。为研究卧底管-悬链线立管系统中严重段塞流的特性,本文开展了以下工作:根据严重段塞流的形成机理,考虑液体回流质量,推导出适用于卧底管-悬链线立管系统的严重段塞流判定准则,与实验得到的流型图进行对比。结果表明该判定准则可有效判定严重段塞流的发生,分析了各流型间的转换边界,并得出POT深海油田产生严重段塞流时的生产参数范围。针对液塞形成、液塞出流、气液喷发及液体回流四个阶段的不同特点,应用动量守恒方程、质量守恒方程和气体状态方程,考虑流体物性和瞬态效应,结合漂移流动模型,建立了严重段塞流一维瞬态数学模型,该数学模型适用于卧底管-悬链线立管系统。采用龙格-库塔法对微分方程组进行高精度、快速的迭代求解,并与卧底管-悬链线立管系统实验作对比,利用OLGA软件以POT深海油田的实际数据为基础验证模型,计算结果表明,该一维瞬态数学模型可较准确的计算卧底管-悬链线立管系统严重段塞流周期变化内各特征参数。根据一维瞬态数学模型的计算结果,分析了严重段塞流I型、II型、III型周期循环内的流动特性,严重段塞流压力、周期、喷发时间、液塞长度、立管出口液体流速等特征参数随入口气液相折算速度的变化规律。针对现场确定的节流法抑制严重段塞流阀门开度问题,采用OLGA软件模拟不同阀门开度下严重段塞流各特征参数的变化,分析其影响规律,得出适用于POT深海油田的最佳阀门开度。
[Abstract]:As ocean development continues to expand into the deep sea, The submerged tube-catenary riser system has been used as an effective gathering and transportation system for the development of deep-sea oilfields. The serious slug flow is a harmful flow pattern formed in the catenary riser system whose length of liquid plug is equal to or greater than the length of riser. In order to study the characteristics of serious slug flow in the underground tube-catenary riser system, the severe fluctuation of pressure and flow rate will adversely affect the pipeline system and downstream production equipment. In this paper, the following work has been done: according to the formation mechanism of serious slug flow and considering the reflux mass of liquid, the criterion for judging serious slug flow is derived, which is suitable for the submerged tube-catenary riser system. The results show that the criterion can be used to determine the occurrence of serious slug flow effectively, and the transition boundary between the flow patterns is analyzed. The production parameter range of serious slug flow in POT deep-sea oilfield is obtained. According to the different characteristics of the four stages of liquid slug formation, liquid slug outflow, gas-liquid eruption and liquid reflux, the momentum conservation equation is applied. The mass conservation equation and the gas state equation, considering the fluid physical properties and transient effects, combined with the drift flow model, are used to establish a one-dimensional transient mathematical model for serious slug flow. The mathematical model is suitable for the submerged tube-catenary riser system. The Runge-Kutta method is used to solve the differential equations with high accuracy and fast iteration, and the experimental results are compared with those of the submerged tube-catenary riser system. The OLGA software is used to validate the model based on the actual data of POT deep-sea oil field. The calculation results show that, The one-dimensional transient mathematical model can accurately calculate the characteristic parameters of the period variation of the serious slug flow in the deep section of the submerged tube-catenary riser system. According to the calculation results of the one-dimensional transient mathematical model, In this paper, the flow characteristics, pressure, period, eruption time, length of liquid slug in the cycle of severe slug flow type I and type II are analyzed, and the pressure, period, eruption time and length of liquid slug in the cycle of severe slug flow are analyzed. The characteristic parameters such as the velocity of liquid at the outlet of riser vary with the velocity of inlet gas and liquid phase conversion. The throttling method determined in the field is used to suppress the opening of serious slug valve. The OLGA software is used to simulate the change of characteristic parameters of severe slug flow under different valve opening degrees, and the influence law is analyzed, and the optimum valve opening for POT deep sea oil field is obtained.
【学位授予单位】:东北石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TE973.92

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本文编号:1589839

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