含液输气管道的清管器运动过程分析

发布时间：2020-05-13 21:28

【摘要】：随着我国的油气行业不断发展,多相混输技术的应用与研究越来越具有重要意义。含液输气管线的距离日益增长,管道路由起伏多变,与之相关的清管技术也相应地被摆在了重要位置。为了保障含液输气管道的顺利投产以及安全平稳运行,研究其清管规律并分析清管器的运动过程对安全高效地开展清管作业发挥着至关重要的作用。因此,本文从工程适应性的角度研究并建立含液输气管道的清管模型,设计其准稳态算法,通过模拟清管工况对清管器的运动过程进行分析。首先,研究长距离起伏管道两相流动的流型判断方法与持液率压降计算方法,选用三种两相流水力计算模型,模拟准稳态水力热力计算,并将模拟结果与OLGA软件进行对比,优选出误差最小、适用性最高的计算模型。接着,在前人研究的基础上,以输送中低持液率流体的输气管道为研究对象,分析清管器在管道中的受力,建立清管器物理受力模型,与两相流水力热力计算模型耦合进而推导得出清管数学模型,采用Java语言对其进行程序的编制。本文的清管程序不仅能够模拟清管球运行时间、运行位置、入口压力变化等规律,还具备追踪液塞长度,模拟清管过程中各时刻的沿线压力、持液率等两相流体参数分布的功能。最后,利用本文的清管程序进行算例模拟分析,对中低持液率输气管道的清管运行过程中清管器速度与清管器运行时间、清管过程中的入口压力变化、持液率和压降分布以及管道总积液量和液塞长度变化规律等进行分析;同时将模拟得到的清管数据与OLGA软件进行对比验证其准确性。总体上,从工程适应性的角度来看,本文研究的清管程序简便易行,能够满足工程上的精度要求,为工程应用提供技术基础与参考。
【图文】：

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中国石油大学（北京）硕士专业学位论文Minami 对前人所做的研究成果进行归纳分析，并开展瞬态清管的实验和理论研究，，提出 Minami 清管模型[14]。其分段方式类似于 Kohda 模型的三段式，将管道分成三个流动区域。为了对清管以及清管前后整条管道中流体的压力、流量等进行模拟，需要将清管模型与瞬变流模型二者耦合。Minami 等人假定清管器位置坐标和液塞前锋位置坐标为两个移动边界，而跟踪每个时步下的这两个边界位置就是耦合清管模型和瞬变流模型的关键。Minami 等人还利用水力模型预测流型、描述相间滑脱及计算上下游压降，并开发相应的计算机软件以预测瞬态两相流动。

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图 3.2 清管模型Fig. 3.2 Pigging model3.2.3 清管数学模型（1）清管液塞区的数学模型图 3.3 清管模型Fig. 3.3 Pigging model
【学位授予单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE832.36

【参考文献】