球形胶凝原油颗粒掺热水输送融化特性研究

发布时间：2023-04-12 03:25

　　低产井产液的出口温度远低于原油凝点,环状集油流程中即使掺入高温水原油仍不能很快融化,使得凝油堵塞管道,油井不能正常运行。通过对胶凝原油进行剪切流态化处理使原油呈颗粒状,实现水—原油不加热水力悬浮输送。然而,有些采油区块长距离或长时间输送后仍出现胶凝原油末端重新聚集或井口压力升高现象,这些区块胶凝原油流态化处理后仍需掺热水输送。因此,研究球形胶凝原油颗粒在水中的融化特性对原油安全集输及节能降耗具有重要意义。本文从胶凝原油与热水的融化换热机理入手,研究了胶凝原油在热水中的融化特点;进行圆筒形容器内胶凝原油颗粒融化数值模拟,研究原油半径、水温、油温对原油融化的影响,并通过实验验证模拟结果;进行管输条件下胶凝原油颗粒与水耦合换热融化的模拟计算,分析流速、密度、潜热、比热容对颗粒融化特性的影响;进行管输条件下胶凝原油颗粒与水对流换热融化的数值模拟研究,分析原油半径、水温、油温及流速对原油融化特性及油滴流动形态的影响。研究结果表明,假设胶凝原油物性为常数时,固、液相原油间主要依靠导热方式进行热量传递,任一时刻原油融化的固液界面近似为同心圆;半径越小、水温和初始油温越高、流速越大,颗粒融化速度越快;...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
创新点摘要
第一章 绪论
    1.1 研究背景、目的及意义
    1.2 .国内外研究现状
        1.2.1 相变潜热研究现状
        1.2.2 相变传热问题的实验研究现状
        1.2.3 相变传热问题的模拟研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第二章 定温加热球形胶凝原油颗粒融化的数值研究
    2.1 原油的物性参数
        2.1.1 原油的密度
        2.1.2 原油的比热容
        2.1.3 原油的凝点
        2.1.4 原油的融化潜热
    2.2 物理模型及数学模型的建立
        2.2.1 物理模型的建立
        2.2.2 数学模型的建立
    2.3 相变过程的模拟分析
        2.3.1 网格划分及无关性验证
        2.3.2 FLUENT计算参数的设置
    2.4 模拟结果的分析
    2.5 本章小结
第三章 油水无滑移约束融化换热特性的数值研究
    3.1 物理模型及数学模型的建立
        3.1.1 物理模型的建立
        3.1.2 数学模型的建立
    3.2 相变过程的模拟分析
        3.2.1 网格划分及监测面的设置
        3.2.2 FLUENT计算参数的设置
    3.3 模拟结果的分析
        3.3.1 温度分布及液相分数云图
        3.3.2 胶凝原油颗粒内部不同位置的温度变化分析
        3.3.3 半径对融化过程的影响分析
        3.3.4 水温对融化过程的影响分析
        3.3.5 初始油温对融化过程的影响分析
    3.4 模拟结果的验证及误差分析
        3.4.1 实验验证
        3.4.2 误差分析
    3.5 本章小结
第四章 油水有滑移约束融化换热特性的数值研究
    4.1 物理模型及数学模型的建立
        4.1.1 物理模型的建立
        4.1.2 数学模型的建立
    4.2 相变过程的模拟分析
        4.2.1 网格划分
        4.2.2 FLUENT计算参数的设置
    4.3 模拟结果的分析
        4.3.1 胶凝原油颗粒内部不同位置的温度变化分析
        4.3.2 水流速度对融化过程的影响分析
        4.3.3 原油密度对融化过程的影响分析
        4.3.4 原油潜热对融化过程的影响分析
    4.4 本章小结
第五章 油水有滑移非约束融化换热特性的数值研究
    5.1 物理模型及数学模型的建立
        5.1.1 物理模型的建立
        5.1.2 数学模型的建立
    5.2 模拟结果的分析与讨论
        5.2.1 融化特性的影响因素分析
        5.2.2 流动形态的影响因素分析
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
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致谢



本文编号：3790328