凝析天然气管内积液特性研究
发布时间：2021-12-11 21:32
对于凝析天然气管道以及凝析气井而言,积液一直是生产运行中的重要问题。在凝析天然气管道运行过程中,温度压力的变化可能导致凝析液的出现。当凝析天然气管内液相不能被携带出去,在重力作用下,液相会在地势较低的管段或者管道底部的弯头处积聚,从而形成积液,影响凝析气的输送效率,甚至是整个管道的安全。另外,由于凝析气井的开发生产中常常伴随着凝析油或产出水,在凝析气田的开发以及凝析气井的高产期之后,井底压力和产气量会逐渐降低,气井的携液能力变弱,当井内气流不能将所有凝析油、水携带至井外时,这些液相会在井底积聚从而形成积液,影响气井产量甚至导致气井停产。因此,研究凝析天然气管内积液流动规律以及凝析气井的临界携液流量对管道及气井的安全运行、生产以及提高效益具有重要意义。本文利用Fluent软件模拟了500种工况下不同的管径、初始积液量、管道倾斜角、积液性质对凝析天然气管内积液起始条件的影响,从模拟结果得出:管径和管道倾斜角的变化均会给临界气速带来较大的影响,积液运动粘度的变化所带来的影响次之,起始积液量的变化对临界气相速度的影响最小。另外,本文根据能量守恒方程,推导出液滴变形参数与临界韦伯数的函数关系式,...
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
随着气速增加，积液被带离底部弯头的过程
9截面的追踪，且只需求解能量方程和动量方程。2.2模型建立以及网格划分2.2.1模型建立本文借助Fluent的前处理软件DesignModeler建立凝析天然气管内积液流动情况的数值模拟的物理模型，相关尺寸参考文献[8]中的实验参数。文献[8]中所做实验提供了3种不同的倾角（1.3°、1.7°和2.1°）、4组积液量（50、100、200和300ml）和2组积液（水和60%甘油-水溶液），管径为50.8mm，管长为18m。建立好的管道模型如图2-2所示：图2-2凝析天然气管道的物理模型2.2.2流场网格划分常常的网格类型有三角形网格、四边形网格、四面体网格、六面体网格、棱锥网格等。网格类型的选取会直接影响数值模拟的结果。网格又可以分为结构性网格和非结构性网格，结构化网格易于实现区域的边界拟合，适于流体的计算，生成速度快，生成的网格质量高且结构较为简单，适用于规则形状的物理模型。而非结构化可以用于不规则的物理模型。因此，本文在网格划分时将物理模型分为两个直管和衔接直管的弯头部分，其中直管部分采用结构化的六面体进行划分，而中间不规则的弯管部分采用非结构化网格进行划分，如图2-3及2-4所示：西安石油大学硕士学位论文
西安石油大学硕士学位论文10图2-3凝析天然气管道网格划分整体图图2-4凝析天然气管道网格划分局部图2.3Fluent求解器的设置将划分好的网格模型导入Fluent后，在模拟之前需要针对模型以及工况等进行参数设置。2.3.1设置求解器及运行环境（1）选择求解器双精度求解器内存占用量适中，求解时的精度比单精度求解器更高且结果也更准确。本文在进行凝析天然气管内积液模拟时选择双精度基于压力的求解器。另外，本文数值模拟所研究的是凝析天然气管内积液的流动情况，积液的流动是动态的，为非定常流动，在Time选项处应选择Transient选项。（2）设置参考压力本文所有工况下的数值模拟的参考压力均为系统默认值101325Pa。（3）重力选项本文在进行数值模拟计算时考虑重力的影响：在设置Gravity选项时，将X、Z方向
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种预测凝析气井临界携液流量的通用模型[J]. 明瑞卿,张全立,罗淮东,黎小刚,陈刚. 钻采工艺. 2019(06)
[2]基于OLGA瞬态模拟的凝析气管道积液影响因素分析[J]. 王国栋,王春升,张明,郑晓鹏. 油气田地面工程. 2017(04)
[3]长输水管道充水的气液两相流数值模拟[J]. 郭永鑫,杨开林,郭新蕾,付辉,王涛. 水利水电技术. 2016(09)
[4]深层凝析气藏气井积液预测方法优选[J]. 周朝,吴晓东,刘雄伟,黄成,陈彪. 新疆石油地质. 2015(06)
[5]一种预测气井连续携液临界条件的通用模型[J]. 熊钰,张淼淼,曹毅,鲜波,卢怡. 水动力学研究与进展A辑. 2015(02)
[6]预测盆5凝析气藏气井临界携液量方法及应用[J]. 汪政明,王晓磊,张赟新,李彦岭. 新疆石油天然气. 2014(03)
[7]考虑实际界面张力的凝析气井临界携液流量计算方法[J]. 李治平,郭珍珍,林娜. 科技导报. 2014(23)
[8]气井及凝析气井连续携液模型的统一[J]. 苑志旺,杨莉,郭平,杨宝泉,罗银富. 科学技术与工程. 2013(35)
[9]考虑气体连续携液及液滴直径影响的气井新模型[J]. 谭晓华,李晓平. 水动力学研究与进展A辑. 2013(01)
[10]基于VOF模型的泵站压力管道气液两相流数值模拟[J]. 冯磊,姚青云. 中国农村水利水电. 2012(12)
博士论文
[1]水平井井筒气液两相流动模拟实验研究[D]. 王琦.西南石油大学 2014
硕士论文
[1]湿天然气管道底部弯头积液特性的数值研究[D]. 马瑶.西安石油大学 2017
[2]湿天然气管道低含液率气液两相流液滴夹带机理研究[D]. 雷雨.西安石油大学 2015
[3]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
[4]东胜气田地面集输管道积液规律及水合物防治技术研究[D]. 谭林林.西南石油大学 2013
[5]苏里格气田集输管道湿气输送技术研究[D]. 侯山.西安石油大学 2011
[6]复杂地形条件下湿气集输管路积液规律的研究[D]. 谷琼.中国石油大学 2011
[7]水平管内气液两相流流型数值模拟与实验研究[D]. 赵铎.中国石油大学 2007
本文编号：3535438
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
随着气速增加，积液被带离底部弯头的过程
9截面的追踪，且只需求解能量方程和动量方程。2.2模型建立以及网格划分2.2.1模型建立本文借助Fluent的前处理软件DesignModeler建立凝析天然气管内积液流动情况的数值模拟的物理模型，相关尺寸参考文献[8]中的实验参数。文献[8]中所做实验提供了3种不同的倾角（1.3°、1.7°和2.1°）、4组积液量（50、100、200和300ml）和2组积液（水和60%甘油-水溶液），管径为50.8mm，管长为18m。建立好的管道模型如图2-2所示：图2-2凝析天然气管道的物理模型2.2.2流场网格划分常常的网格类型有三角形网格、四边形网格、四面体网格、六面体网格、棱锥网格等。网格类型的选取会直接影响数值模拟的结果。网格又可以分为结构性网格和非结构性网格，结构化网格易于实现区域的边界拟合，适于流体的计算，生成速度快，生成的网格质量高且结构较为简单，适用于规则形状的物理模型。而非结构化可以用于不规则的物理模型。因此，本文在网格划分时将物理模型分为两个直管和衔接直管的弯头部分，其中直管部分采用结构化的六面体进行划分，而中间不规则的弯管部分采用非结构化网格进行划分，如图2-3及2-4所示：西安石油大学硕士学位论文
西安石油大学硕士学位论文10图2-3凝析天然气管道网格划分整体图图2-4凝析天然气管道网格划分局部图2.3Fluent求解器的设置将划分好的网格模型导入Fluent后，在模拟之前需要针对模型以及工况等进行参数设置。2.3.1设置求解器及运行环境（1）选择求解器双精度求解器内存占用量适中，求解时的精度比单精度求解器更高且结果也更准确。本文在进行凝析天然气管内积液模拟时选择双精度基于压力的求解器。另外，本文数值模拟所研究的是凝析天然气管内积液的流动情况，积液的流动是动态的，为非定常流动，在Time选项处应选择Transient选项。（2）设置参考压力本文所有工况下的数值模拟的参考压力均为系统默认值101325Pa。（3）重力选项本文在进行数值模拟计算时考虑重力的影响：在设置Gravity选项时，将X、Z方向
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种预测凝析气井临界携液流量的通用模型[J]. 明瑞卿,张全立,罗淮东,黎小刚,陈刚. 钻采工艺. 2019(06)
[2]基于OLGA瞬态模拟的凝析气管道积液影响因素分析[J]. 王国栋,王春升,张明,郑晓鹏. 油气田地面工程. 2017(04)
[3]长输水管道充水的气液两相流数值模拟[J]. 郭永鑫,杨开林,郭新蕾,付辉,王涛. 水利水电技术. 2016(09)
[4]深层凝析气藏气井积液预测方法优选[J]. 周朝,吴晓东,刘雄伟,黄成,陈彪. 新疆石油地质. 2015(06)
[5]一种预测气井连续携液临界条件的通用模型[J]. 熊钰,张淼淼,曹毅,鲜波,卢怡. 水动力学研究与进展A辑. 2015(02)
[6]预测盆5凝析气藏气井临界携液量方法及应用[J]. 汪政明,王晓磊,张赟新,李彦岭. 新疆石油天然气. 2014(03)
[7]考虑实际界面张力的凝析气井临界携液流量计算方法[J]. 李治平,郭珍珍,林娜. 科技导报. 2014(23)
[8]气井及凝析气井连续携液模型的统一[J]. 苑志旺,杨莉,郭平,杨宝泉,罗银富. 科学技术与工程. 2013(35)
[9]考虑气体连续携液及液滴直径影响的气井新模型[J]. 谭晓华,李晓平. 水动力学研究与进展A辑. 2013(01)
[10]基于VOF模型的泵站压力管道气液两相流数值模拟[J]. 冯磊,姚青云. 中国农村水利水电. 2012(12)
博士论文
[1]水平井井筒气液两相流动模拟实验研究[D]. 王琦.西南石油大学 2014
硕士论文
[1]湿天然气管道底部弯头积液特性的数值研究[D]. 马瑶.西安石油大学 2017
[2]湿天然气管道低含液率气液两相流液滴夹带机理研究[D]. 雷雨.西安石油大学 2015
[3]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
[4]东胜气田地面集输管道积液规律及水合物防治技术研究[D]. 谭林林.西南石油大学 2013
[5]苏里格气田集输管道湿气输送技术研究[D]. 侯山.西安石油大学 2011
[6]复杂地形条件下湿气集输管路积液规律的研究[D]. 谷琼.中国石油大学 2011
[7]水平管内气液两相流流型数值模拟与实验研究[D]. 赵铎.中国石油大学 2007
本文编号：3535438
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