段塞流捕集器设计方法研究及其优化
发布时间：2021-02-27 11:33
段塞流捕集器是一种用于接收混输管路中出现的段塞流的初级分离设备,通常布置于混输管路末端,其作用在于消除段塞流和对油气进行简单分离的同时为下游提供稳定输送。我国对于该设备的研究和设计已经有了较为成熟的发展,但是分离效率和经济性等方面仍存在不足。对此,本文深入研究了容器式和管式两大类段塞流捕集器的工作原理和设计方法,旨在提高其分离效率的同时降低设备的成本,完成工作内容如下:（1）以我国渤海A平台和B平台间的混输管路运行参数为例,借助OLGA软件建立了清管模型,将模拟结果与现场反馈的数据对比发现,模拟所得清管产生段塞量与实际较为吻合。（2）由于B平台原有设备难以满足生产需求,因此本文结合现场数据和清管模型所得清管最大段塞量,对于B平台所需容器式段塞流捕集器进行了初步设计,参考前人总结的设计方法对方案进行优化,借助FLUENT软件分别设置了RSM模型、VOF模型和DPM模型对于16组模型进行了比选,最终在确保生产需求的情况下优选成本最低的方案。（3）对于管式段塞流捕集器本文借助国内已有的现场设备结合国内外先进的研究成果提出了两种优化方案,建立模型以后借助FLUENT软件设置了RSM模型和DPM...
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水平管道气液两相流型（1）段塞流的成因
西安石油大学硕士学位论文2害的方法。图1-1水平管道气液两相流型（1）段塞流的成因段塞流的成因较多，许多学者针对这一问题做了大量的研究，在诸多成果中被广泛认可的成因为以下四种[6]：1）水动力段塞流通常气液两相流动在管路内会以分层流的形式向前流动，但是由于气液流速的变化而引起气液界面形成波浪，当液体流量增大时界面上的波浪会因此变得更高，而气体流量增大时又会引起界面上的波动变得剧烈，无论哪种情况导致了波浪触及管路上部壁面，都会使气体流通的部分堵塞而形成液塞，此时流型也由分层流转化为了段塞流。2）地形起伏诱发段塞流管线的高程通常会因为管线跨度大而变化，如图1-2所示，在管线低洼处的下坡段，液体借着下坡加速向低洼处流动，而低洼处后面的爬坡段会使液体形成倒流向低洼处聚集，当气体流通部分被堵塞以后气体压力聚集形成了段塞流。由于我国许多混输管线都建在地势起伏的山区和海底，所以这种现象在国内的混输管路普遍存在[7]。图1-2地形起伏诱发段塞流3）强烈段塞流强烈段塞流通常也被称作严重段塞流[8]，其成因就是气液从水平管向竖直管段流动
第一章绪论3时液体在立管底部聚集堵塞管路，此时液塞后方压力随时间推移而升高，当压力大于液塞在立管中的静压力以后液塞开始上升，当液塞到达立管顶部时迅速排除出，如图1-3所示，这个过程通常被归纳为四个步骤:（a）立管底部堵塞（b）立管排液（c）液塞加速（d）立管排气。这种情况产生的段塞流通常会使流量增大至一般工况的数倍，一旦窜入下游设备中很有可能给设备带来极大冲击，因此对这种段塞流加以控制是很有必要的。图1-3强烈段塞流形成过程4）操作引发段塞流这里提到的操作以开、闭阀门的操作和通球清管为主。值得一提的是对于长距离混输管线来说，通球清管是一种有效的清理管路沿线积液的方法，但是因清管而形成的液塞长度往往是很大的，远远大于日常厂生产中其他方式才产生的段塞，其最大液塞量也与通球的频率有关。（2）段塞流的危害段塞流的危害在上文也曾简单的提过，具体来说主要集中为[9]：1）对混输泵性能的影响。混输泵是油气混输过程中最重要的设备之一，段塞流的存在会使混输泵在交变荷载状态下工作，比如当大段的气相占据整个管道的时候混输泵会处于一种“干转”的工作状态，如若时间过长则将导致啮合螺杆过热，降低混输泵的使用寿命和工作效率。2）对特殊部件的影响。混输管路中的部件本身就与普通管路存在很大区别，这种区别主要体现在工况复杂而对要求的提高，与对管路的危害相似，由于波动的载荷，对部件造成更严重的冲击，导致寿命降低或失效，给整个生产造成安全隐患。3）对下游工艺设备的影响。下游设备的载荷量往往存在一个区间，但是对于段塞流这种难以定性分析的流型，下游设备负担可能忽高忽低，例如分离器的液位，当液体流量过大的时候轻者可能会导致气体管路携带液量增大引起分离效果变差，重者则会引起
【参考文献】：
期刊论文
[1]超大型管式段塞流捕集器的设计与应用[J]. 吉宁,王磊,孙雪琼. 新技术新工艺. 2016(02)
[2]复杂地形条件下油气混输技术研究[J]. 陈倩如,谢媚,郭刚,马佳. 石油和化工设备. 2015(11)
[3]多管式段塞流捕集器可视化试验研究[J]. 宋承毅,谈庆旬. 工程热物理学报. 2015(08)
[4]普光气田集气总站段塞流捕集装置研究与设计[J]. 张军. 石油工程建设. 2015(03)
[5]容器式段塞流捕集器设计[J]. 施辉明,郭德科,刘春发,郑鑫. 天然气与石油. 2014(03)
[6]荔湾气田中心处理平台段塞流捕集器控制方案研究[J]. 孙旭,陈文峰. 新技术新工艺. 2014(04)
[7]严重段塞流现象与立管顶部节流的瞬态模拟[J]. 李文升,郭烈锦,李乃良. 工程热物理学报. 2014(01)
[8]海底油气混输管道中清管段塞的控制方法[J]. 路宏,陈晶华,朱海山,王军. 石油规划设计. 2013(04)
[9]段塞流捕集器[J]. 梁金强,赵晓梅,苏红莉,申莹. 油气田地面工程. 2012(09)
[10]水平管内油气水三相流动规律研究[J]. 宫敬,刘德生. 石油化工高等学校学报. 2011(02)
硕士论文
[1]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[D]. 吴畏.西南石油大学 2018
[2]油气管式段塞流捕集器设计方法研究[D]. 曾婷婷.西南石油大学 2016
[3]弯管中段塞流的数值模拟[D]. 杨君.西安石油大学 2014
[4]湿气管线积液与清管数值模拟研究[D]. 唱永磊.中国石油大学(华东) 2014
[5]油气混输管路中段塞流特性的研究与控制[D]. 吴渊.西安石油大学 2012
[6]段塞流对线路冲击影响的应力分析[D]. 邱湖淼.中国石油大学 2011
[7]管式液塞捕集器研制及性能测试研究[D]. 刘红波.中国石油大学 2009
本文编号：3054170
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水平管道气液两相流型（1）段塞流的成因
西安石油大学硕士学位论文2害的方法。图1-1水平管道气液两相流型（1）段塞流的成因段塞流的成因较多，许多学者针对这一问题做了大量的研究，在诸多成果中被广泛认可的成因为以下四种[6]：1）水动力段塞流通常气液两相流动在管路内会以分层流的形式向前流动，但是由于气液流速的变化而引起气液界面形成波浪，当液体流量增大时界面上的波浪会因此变得更高，而气体流量增大时又会引起界面上的波动变得剧烈，无论哪种情况导致了波浪触及管路上部壁面，都会使气体流通的部分堵塞而形成液塞，此时流型也由分层流转化为了段塞流。2）地形起伏诱发段塞流管线的高程通常会因为管线跨度大而变化，如图1-2所示，在管线低洼处的下坡段，液体借着下坡加速向低洼处流动，而低洼处后面的爬坡段会使液体形成倒流向低洼处聚集，当气体流通部分被堵塞以后气体压力聚集形成了段塞流。由于我国许多混输管线都建在地势起伏的山区和海底，所以这种现象在国内的混输管路普遍存在[7]。图1-2地形起伏诱发段塞流3）强烈段塞流强烈段塞流通常也被称作严重段塞流[8]，其成因就是气液从水平管向竖直管段流动
第一章绪论3时液体在立管底部聚集堵塞管路，此时液塞后方压力随时间推移而升高，当压力大于液塞在立管中的静压力以后液塞开始上升，当液塞到达立管顶部时迅速排除出，如图1-3所示，这个过程通常被归纳为四个步骤:（a）立管底部堵塞（b）立管排液（c）液塞加速（d）立管排气。这种情况产生的段塞流通常会使流量增大至一般工况的数倍，一旦窜入下游设备中很有可能给设备带来极大冲击，因此对这种段塞流加以控制是很有必要的。图1-3强烈段塞流形成过程4）操作引发段塞流这里提到的操作以开、闭阀门的操作和通球清管为主。值得一提的是对于长距离混输管线来说，通球清管是一种有效的清理管路沿线积液的方法，但是因清管而形成的液塞长度往往是很大的，远远大于日常厂生产中其他方式才产生的段塞，其最大液塞量也与通球的频率有关。（2）段塞流的危害段塞流的危害在上文也曾简单的提过，具体来说主要集中为[9]：1）对混输泵性能的影响。混输泵是油气混输过程中最重要的设备之一，段塞流的存在会使混输泵在交变荷载状态下工作，比如当大段的气相占据整个管道的时候混输泵会处于一种“干转”的工作状态，如若时间过长则将导致啮合螺杆过热，降低混输泵的使用寿命和工作效率。2）对特殊部件的影响。混输管路中的部件本身就与普通管路存在很大区别，这种区别主要体现在工况复杂而对要求的提高，与对管路的危害相似，由于波动的载荷，对部件造成更严重的冲击，导致寿命降低或失效，给整个生产造成安全隐患。3）对下游工艺设备的影响。下游设备的载荷量往往存在一个区间，但是对于段塞流这种难以定性分析的流型，下游设备负担可能忽高忽低，例如分离器的液位，当液体流量过大的时候轻者可能会导致气体管路携带液量增大引起分离效果变差，重者则会引起
【参考文献】：
期刊论文
[1]超大型管式段塞流捕集器的设计与应用[J]. 吉宁,王磊,孙雪琼. 新技术新工艺. 2016(02)
[2]复杂地形条件下油气混输技术研究[J]. 陈倩如,谢媚,郭刚,马佳. 石油和化工设备. 2015(11)
[3]多管式段塞流捕集器可视化试验研究[J]. 宋承毅,谈庆旬. 工程热物理学报. 2015(08)
[4]普光气田集气总站段塞流捕集装置研究与设计[J]. 张军. 石油工程建设. 2015(03)
[5]容器式段塞流捕集器设计[J]. 施辉明,郭德科,刘春发,郑鑫. 天然气与石油. 2014(03)
[6]荔湾气田中心处理平台段塞流捕集器控制方案研究[J]. 孙旭,陈文峰. 新技术新工艺. 2014(04)
[7]严重段塞流现象与立管顶部节流的瞬态模拟[J]. 李文升,郭烈锦,李乃良. 工程热物理学报. 2014(01)
[8]海底油气混输管道中清管段塞的控制方法[J]. 路宏,陈晶华,朱海山,王军. 石油规划设计. 2013(04)
[9]段塞流捕集器[J]. 梁金强,赵晓梅,苏红莉,申莹. 油气田地面工程. 2012(09)
[10]水平管内油气水三相流动规律研究[J]. 宫敬,刘德生. 石油化工高等学校学报. 2011(02)
硕士论文
[1]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[D]. 吴畏.西南石油大学 2018
[2]油气管式段塞流捕集器设计方法研究[D]. 曾婷婷.西南石油大学 2016
[3]弯管中段塞流的数值模拟[D]. 杨君.西安石油大学 2014
[4]湿气管线积液与清管数值模拟研究[D]. 唱永磊.中国石油大学(华东) 2014
[5]油气混输管路中段塞流特性的研究与控制[D]. 吴渊.西安石油大学 2012
[6]段塞流对线路冲击影响的应力分析[D]. 邱湖淼.中国石油大学 2011
[7]管式液塞捕集器研制及性能测试研究[D]. 刘红波.中国石油大学 2009
本文编号：3054170
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