本文選題：臥底管-懸鏈線立管　切入點：嚴(yán)重段塞流　出處：《東北石油大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著海洋開發(fā)不斷的向深海領(lǐng)域擴展,臥底管-懸鏈線立管系統(tǒng)已被作為一種有效的集輸系統(tǒng)用于深海油田的開發(fā)。嚴(yán)重段塞流是懸鏈線立管系統(tǒng)中形成的一種液塞長度等于或大于立管長度的有害流型,其壓力和流量的劇烈波動,會對管線系統(tǒng)及下游生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)生不利影響。為研究臥底管-懸鏈線立管系統(tǒng)中嚴(yán)重段塞流的特性,本文開展了以下工作:根據(jù)嚴(yán)重段塞流的形成機理,考慮液體回流質(zhì)量,推導(dǎo)出適用于臥底管-懸鏈線立管系統(tǒng)的嚴(yán)重段塞流判定準(zhǔn)則,與實驗得到的流型圖進(jìn)行對比。結(jié)果表明該判定準(zhǔn)則可有效判定嚴(yán)重段塞流的發(fā)生,分析了各流型間的轉(zhuǎn)換邊界,并得出POT深海油田產(chǎn)生嚴(yán)重段塞流時的生產(chǎn)參數(shù)范圍。針對液塞形成、液塞出流、氣液噴發(fā)及液體回流四個階段的不同特點,應(yīng)用動量守恒方程、質(zhì)量守恒方程和氣體狀態(tài)方程,考慮流體物性和瞬態(tài)效應(yīng),結(jié)合漂移流動模型,建立了嚴(yán)重段塞流一維瞬態(tài)數(shù)學(xué)模型,該數(shù)學(xué)模型適用于臥底管-懸鏈線立管系統(tǒng)。采用龍格-庫塔法對微分方程組進(jìn)行高精度、快速的迭代求解,并與臥底管-懸鏈線立管系統(tǒng)實驗作對比,利用OLGA軟件以POT深海油田的實際數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)驗證模型,計算結(jié)果表明,該一維瞬態(tài)數(shù)學(xué)模型可較準(zhǔn)確的計算臥底管-懸鏈線立管系統(tǒng)嚴(yán)重段塞流周期變化內(nèi)各特征參數(shù)。根據(jù)一維瞬態(tài)數(shù)學(xué)模型的計算結(jié)果,分析了嚴(yán)重段塞流I型、II型、III型周期循環(huán)內(nèi)的流動特性,嚴(yán)重段塞流壓力、周期、噴發(fā)時間、液塞長度、立管出口液體流速等特征參數(shù)隨入口氣液相折算速度的變化規(guī)律。針對現(xiàn)場確定的節(jié)流法抑制嚴(yán)重段塞流閥門開度問題,采用OLGA軟件模擬不同閥門開度下嚴(yán)重段塞流各特征參數(shù)的變化,分析其影響規(guī)律,得出適用于POT深海油田的最佳閥門開度。
[Abstract]:As ocean development continues to expand into the deep sea, The submerged tube-catenary riser system has been used as an effective gathering and transportation system for the development of deep-sea oilfields. The serious slug flow is a harmful flow pattern formed in the catenary riser system whose length of liquid plug is equal to or greater than the length of riser. In order to study the characteristics of serious slug flow in the underground tube-catenary riser system, the severe fluctuation of pressure and flow rate will adversely affect the pipeline system and downstream production equipment. In this paper, the following work has been done: according to the formation mechanism of serious slug flow and considering the reflux mass of liquid, the criterion for judging serious slug flow is derived, which is suitable for the submerged tube-catenary riser system. The results show that the criterion can be used to determine the occurrence of serious slug flow effectively, and the transition boundary between the flow patterns is analyzed. The production parameter range of serious slug flow in POT deep-sea oilfield is obtained. According to the different characteristics of the four stages of liquid slug formation, liquid slug outflow, gas-liquid eruption and liquid reflux, the momentum conservation equation is applied. The mass conservation equation and the gas state equation, considering the fluid physical properties and transient effects, combined with the drift flow model, are used to establish a one-dimensional transient mathematical model for serious slug flow. The mathematical model is suitable for the submerged tube-catenary riser system. The Runge-Kutta method is used to solve the differential equations with high accuracy and fast iteration, and the experimental results are compared with those of the submerged tube-catenary riser system. The OLGA software is used to validate the model based on the actual data of POT deep-sea oil field. The calculation results show that, The one-dimensional transient mathematical model can accurately calculate the characteristic parameters of the period variation of the serious slug flow in the deep section of the submerged tube-catenary riser system. According to the calculation results of the one-dimensional transient mathematical model, In this paper, the flow characteristics, pressure, period, eruption time, length of liquid slug in the cycle of severe slug flow type I and type II are analyzed, and the pressure, period, eruption time and length of liquid slug in the cycle of severe slug flow are analyzed. The characteristic parameters such as the velocity of liquid at the outlet of riser vary with the velocity of inlet gas and liquid phase conversion. The throttling method determined in the field is used to suppress the opening of serious slug valve. The OLGA software is used to simulate the change of characteristic parameters of severe slug flow under different valve opening degrees, and the influence law is analyzed, and the optimum valve opening for POT deep sea oil field is obtained.
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE973.92

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