渤西油田QK18-1平台多相流容器式段塞流捕集器优化设计技术研究

发布时间：2020-05-20 15:51

【摘要】：渤西油田QK18-2至QK18-1平台之间的海管输送介质属于气液多相流流动,在正常输送和清管条件下,都存在严重段塞流问题,如果不对其进行抑制,将会对下游设备造成危害,影响油田正常生产。段塞流捕集器是消除段塞流的有效设备,也是目前最成熟的方法之一。为了在QK18-1平台上优化设计出经济性好且分离效率高的容器式段塞流捕集器,对容器式段塞流捕集器优化设计技术进行了系统的研究。具体研究内容如下:(1)在对捕集器进行优化设计时,需要知道管道段塞量作为捕集器的设计数据基础。因此,收集渤西油田QK18-2平台至QK18-1平台的基本生产参数,利用OLGA软件建立了管道仿真模型,对管道正常运行工况进行数值模拟。结果表明,海管出现严重段塞流。考虑到清管工况时段塞量会增大,采用OLGA软件对管道建立清管瞬态模型,对其清管瞬态工况进行数值模拟,得到清管段塞量为后续捕集器的尺寸计算、边界条件提供数据基础。(2)得到段塞量后,需对段塞流捕集器进行选型以及内部结构的优选。根据其工作原理、设计方法,首先计算容器式段塞流捕集器初始尺寸,然后考虑直径、长度、挡板倾斜角、隔板个数四个影响因素,运用正交试验设计法,合理确定了各结构参数的因素和水平,提出不同结构参数的组合方案集,为接下来的优化设计建立可靠的样本空间。(3)针对提出的设计方案集,需要知道每一种方案的安全性、经济性以及分离效率。在ANSYS Workbench里建立容器式段塞流捕集器仿真模型,采用Fluent、CFX软件分别对上述设计方案进行容器式段塞流捕集器内部液位波动、分离效率计算,再根据捕集器经济性计算每种方案的成本投入,根据结果对方案进行评价分析,为后面的优化设计提供数据基础。(4)将设计方案组成的样本、数值模拟结果与基于MATLAB遗传算法相结合,以成本投入和分离效率为目标,以罐体直径、罐体长度、挡板倾斜角度、隔板个数共计4个结构参数作为设计变量,建立容器式段塞流捕集器多目标优化函数,并对其进行优化设计。优化后的容器式段塞流捕集器在保证渤西油田生产安全的同时,减少了容器式段塞流捕集器的成本投入。本文有针对性的对容器式段塞流捕集器进行优化设计技术研究,进而确定了渤西油田QK18-1平台上容器式段塞流捕集器的优化结构,不仅有效的消除了段塞流,保证下游设备正常工作;同时降低了捕集器的投资成本,适当考虑分离效率进而减小油田下游管道及设备负荷,同时也为容器式段塞流捕集器结构尺寸优化设计提供了一定的参考。
【图文】：

作等变得十分困难。段塞流也一直是石油和天然气生产的挑际运用带来了极大的危害，须对其控制措施、方法进行深入理的段塞流捕集器。逡逑田ＱＫ１８－１平台的生产情况看，从ＱＫ１８－２过来的海底混输终端（分离器）前液体质量流量随着时间变化幅度很大，一段分离器的流量近似为０），而另外一段时间产生大流量。经模拟、管出口瞬时液体质量流量都会发生很大的波动，在一个变化量为２２．３邋ｍ３，超过了邋Ｖ－１０９分离器的高液位，可能造成分使得油田下游不能正常工作。逡逑塞流的措施来看，目前最成熟的办法就是设置段塞流捕集器。流的一种有效设备。容器式段塞流捕集器（见图１－１）是段于陆上油气分离器，可以有效的分离气、液流体，起到气液临时储存器，，同时起到缓冲作用。捕集器能够很好的稳定段塞相连接的设备提供稳定的气液流量［５］。根据渤西油田ＱＫ１８－１设一台容器式段塞流捕集器。逡逑

图１－２水平管道流型分类图逡逑１９５３年，在Ｋｏｓｔｅｒｉｎ提出的第一个流型图的基础上，Ｂａｋｅｒ［６］采用了不同于Ｋｏｓｔｅｒｉｎ逡逑的埃尔乌斯型分类的方法，绘制了水平管道流型分布图，可用于各种介质，如图１－３所逡逑示。图中的横坐标为＜＾内／／＜；，正比于气相质量速度；纵坐标为Ｇ／似，正比于气、液相逡逑质量速度比。Ｂａｋｅｒ流型图曾经被广泛应用于流型的判别。但是，Ｂａｋｅｒ还特别强调，在逡逑该流型图的边界，实际上是一个相当宽的过渡区，而并非像是看上去的一条线。所以，逡逑如果没有对边界线附近的流型进行准确的判断，管道沿程压降的计算结果，将会有５倍逡逑以上的差距。逡逑悘ｉ＿＿逡逑１逡逑＾邋Ｉ邋（？）邋—？二二：：：：：ｍ２邋二二至邋＿邋：二二二：５邋Ｉ邋—邋一邋ｓ邋二：：：：—＝二二：翔逡逑５逦

本文编号：2672848