【摘要】：濕氣集輸是天然氣開發(fā)常用工藝,遇地形起伏易產(chǎn)生積液和段塞流。人們對低持液率多起伏集輸管路段塞流的產(chǎn)生、發(fā)展認識不足。高含硫天然氣集輸系統(tǒng)需要非介入式積液監(jiān)測技術。為了揭示積液在起伏濕氣管線中的積累和分布情況,論文研究了起伏管路段塞流流動機理。在內(nèi)徑40mm,長30m的起伏實驗環(huán)路上對低持液率氣液兩相流動進行了系統(tǒng)的實驗研究,并提出基于超聲回波特性的濕氣管線積液監(jiān)測技術。起伏管線中不同氣液流速條件下的兩相流實驗表明,不同管段中的流型存在差異,管段之間通常存在著流型轉(zhuǎn)變。通過對低持液率向上傾斜管中的兩相流動進行研究發(fā)現(xiàn),管線低洼處液位達到一定高度后會形成液塞,開始階段形成的液塞會迅速耗散回流,液塞長度逐漸增加,當液塞達到一定長度后離開管線低洼處。實驗發(fā)現(xiàn)低持液率起伏管線中形成液塞的機制有三種,分別為:波生長機制、對流擠壓機制、波合并機制。通過波生長機制形成液塞時符合TaitelDukler提出的分層流與間歇流的分界準則,此分界準則與向上傾斜管線中段塞流與環(huán)狀流的分界準則之間存在差距,此差距區(qū)域內(nèi)的段塞流是通過波合并機制形成的。濕氣起伏管線中液塞的耗散主要是由于最小穩(wěn)定液塞長度和液塞穩(wěn)定性所造成的。結(jié)合低持液率起伏管線中的氣液流動實驗,理論分析了段塞流和分層流管段中的液相及壓力分布。兩個起伏條件下的實驗表明,下游向上傾斜管線中的流動主要影響著上游管段中的壓力變化,而上游向上傾斜管段則通過液量影響著下游向上傾斜管段中液塞的形成。不同氣液流速條件下的實驗表明,隨著氣體折算速度的增大起伏管線定點處的平均壓力值增加,但是壓力值變化的斜率會因流型不同而存在變化。壓差監(jiān)測實驗表明液塞頭部進入測壓管段和液塞尾部離開測壓管段的時間點比較明確且能夠與理論分析相對應。通過對向上傾斜管中形成液塞特征參數(shù)的變化規(guī)律進行研究發(fā)現(xiàn),隨著氣速的增加,液塞平移速度開始是顯著增大的,當表觀氣速增大到一定值時,液塞平移速度隨著氣速的增大基本不變,此時管線中的流型為偽段塞流。當氣體表觀速度較小時,液塞長度的分布在7-12D的范圍內(nèi)。隨著表觀氣速的增大,液塞長度將集中于7-9D的范圍內(nèi)。在恒定液速條件下,液塞持液率隨著氣體速度的增大而減小。而在恒定氣速條件下,液速變化對液塞持液率的影響并不明顯。氣體表觀速度較小時,液塞頻率的概率密度分布曲線為對數(shù)正態(tài)分布,氣體表觀速度較大時,液塞頻率的概率密度分布曲線基本符合標準正態(tài)分布。為了能夠更加準確地掌握起伏濕氣管線中的液相分布規(guī)律,在對傳統(tǒng)積液監(jiān)測技術進行詳細分析的基礎上提出了基于超聲回波特性的積液監(jiān)測技術。理論分析及ANSYS數(shù)值模擬表明,當檢測位置處管道內(nèi)壁接觸的介質(zhì)分別為天然氣和水時,同一次數(shù)的管道外表面回波信號會僅因內(nèi)部界面處的透射率不同而差異明顯,而且隨著回波次數(shù)的增加,超聲回波的差異會越來越顯著。應用超聲波設備及多相流環(huán)道進行了室內(nèi)實驗研究,結(jié)果表明利用超聲回波的特性能夠進行流型識別和積液高度檢測,并且測量精度可達±3mm。現(xiàn)場實驗進一步證明了基于超聲回波特性積液監(jiān)測方法的可靠性。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：中國石油大學(華東)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TE866

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 王婭莉;;管線危險性與可靠性評價系統(tǒng)[J];當代石油石化;1993年11期

2 佐藤信義,景星;管線的腐蝕診斷與壽命預測[J];中國設備管理;1989年04期

3 言伯祥;;現(xiàn)代管線檢測技術[J];國外油田工程;1989年03期

4 李偉子;煤氣爐上、下吹管線改造與探討[J];中氮肥;1997年06期

5 駱恒;何志明;;啤酒生產(chǎn)中氣體管線的殺菌[J];啤酒科技;2002年12期

6 胡淑娟;;對氣管線更換的經(jīng)濟性和可靠性分析[J];國外油田工程;1989年01期

7 宣征南,韓建宇;管線振動的計算分析[J];廣東石油化工高等專科學校學報;1997年01期

8 何振岐,周裕銀,石成江,劉錄,王正;錦州石化公司二套催化蒸氣管線振動改造[J];石油化工高等學校學報;1997年02期

9 趙杰;李峰;劉錄;;超高壓管線系統(tǒng)結(jié)構的動力振動特性優(yōu)化研究[J];振動與沖擊;2013年17期

10 ;儀表及管線蒸汽伴熱和絕熱保溫設計技術規(guī)定(報批稿)[J];煉油化工自動化;1982年01期

相關會議論文 前2條

1 陳照和;李云振;蘇洋;;超高壓蒸汽管線合于使用評價[A];壓力管道技術研究進展精選集——第四屆全國管道技術學術會議[C];2010年

2 孫玉梅;;城市自來水供水管網(wǎng)的數(shù)據(jù)組織與應用[A];天津市測繪學會四屆十次理事會論文集[C];2004年

相關重要報紙文章 前3條

1 呂建軍;利用GIS技術 管理城市供水管線系統(tǒng)[N];科技日報;2001年

2 陳向陽 周瑾亮;我市首創(chuàng)市政公用“4+1”管理模式[N];常州日報;2006年

3 記者 董娜;急雨——多個地段內(nèi)澇 排水——管線整體滯后[N];齊齊哈爾日報;2010年

相關博士學位論文 前2條

1 李玉浩;變地形濕氣管線積液分布規(guī)律及監(jiān)測技術研究[D];中國石油大學(華東);2015年

2 曹斌;多類型復雜管線系統(tǒng)規(guī)劃布置與圖形處理的關鍵技術研究[D];浙江大學;2002年

相關碩士學位論文 前5條

1 涂俊;往復式壓縮機管線氣流脈動的研究[D];北京化工大學;2016年

2 趙景陽;盾構隧道垂直下穿既有管線的擾動效應研究[D];太原理工大學;2017年

3 王瑩;往復壓縮機管線振動耦合特性分析與控制[D];北京石油化工學院;2015年

4 佟保林;冰區(qū)海洋平臺上部管線系統(tǒng)抗振設計研究[D];大連理工大學;2008年

5 翟雪奎;基于Uniscope平臺的三維管線可視化系統(tǒng)研究[D];中國石油大學（華東）;2012年

，

本文編號：2382698