【摘要】：渤西油田QK18-2至QK18-1平臺之間的海管輸送介質屬于氣液多相流流動,在正常輸送和清管條件下,都存在嚴重段塞流問題,如果不對其進行抑制,將會對下游設備造成危害,影響油田正常生產(chǎn)。段塞流捕集器是消除段塞流的有效設備,也是目前最成熟的方法之一。為了在QK18-1平臺上優(yōu)化設計出經(jīng)濟性好且分離效率高的容器式段塞流捕集器,對容器式段塞流捕集器優(yōu)化設計技術進行了系統(tǒng)的研究。具體研究內容如下:(1)在對捕集器進行優(yōu)化設計時,需要知道管道段塞量作為捕集器的設計數(shù)據(jù)基礎。因此,收集渤西油田QK18-2平臺至QK18-1平臺的基本生產(chǎn)參數(shù),利用OLGA軟件建立了管道仿真模型,對管道正常運行工況進行數(shù)值模擬。結果表明,海管出現(xiàn)嚴重段塞流�？紤]到清管工況時段塞量會增大,采用OLGA軟件對管道建立清管瞬態(tài)模型,對其清管瞬態(tài)工況進行數(shù)值模擬,得到清管段塞量為后續(xù)捕集器的尺寸計算、邊界條件提供數(shù)據(jù)基礎。(2)得到段塞量后,需對段塞流捕集器進行選型以及內部結構的優(yōu)選。根據(jù)其工作原理、設計方法,首先計算容器式段塞流捕集器初始尺寸,然后考慮直徑、長度、擋板傾斜角、隔板個數(shù)四個影響因素,運用正交試驗設計法,合理確定了各結構參數(shù)的因素和水平,提出不同結構參數(shù)的組合方案集,為接下來的優(yōu)化設計建立可靠的樣本空間。(3)針對提出的設計方案集,需要知道每一種方案的安全性、經(jīng)濟性以及分離效率。在ANSYS Workbench里建立容器式段塞流捕集器仿真模型,采用Fluent、CFX軟件分別對上述設計方案進行容器式段塞流捕集器內部液位波動、分離效率計算,再根據(jù)捕集器經(jīng)濟性計算每種方案的成本投入,根據(jù)結果對方案進行評價分析,為后面的優(yōu)化設計提供數(shù)據(jù)基礎。(4)將設計方案組成的樣本、數(shù)值模擬結果與基于MATLAB遺傳算法相結合,以成本投入和分離效率為目標,以罐體直徑、罐體長度、擋板傾斜角度、隔板個數(shù)共計4個結構參數(shù)作為設計變量,建立容器式段塞流捕集器多目標優(yōu)化函數(shù),并對其進行優(yōu)化設計。優(yōu)化后的容器式段塞流捕集器在保證渤西油田生產(chǎn)安全的同時,減少了容器式段塞流捕集器的成本投入。本文有針對性的對容器式段塞流捕集器進行優(yōu)化設計技術研究,進而確定了渤西油田QK18-1平臺上容器式段塞流捕集器的優(yōu)化結構,不僅有效的消除了段塞流,保證下游設備正常工作;同時降低了捕集器的投資成本,適當考慮分離效率進而減小油田下游管道及設備負荷,同時也為容器式段塞流捕集器結構尺寸優(yōu)化設計提供了一定的參考。
【圖文】：

作等變得十分困難。段塞流也一直是石油和天然氣生產(chǎn)的挑際運用帶來了極大的危害，須對其控制措施、方法進行深入理的段塞流捕集器。逡逑田ＱＫ１８－１平臺的生產(chǎn)情況看，從ＱＫ１８－２過來的海底混輸終端（分離器）前液體質量流量隨著時間變化幅度很大，一段分離器的流量近似為０），而另外一段時間產(chǎn)生大流量。經(jīng)模擬、管出口瞬時液體質量流量都會發(fā)生很大的波動，在一個變化量為２２．３邋ｍ３，超過了邋Ｖ－１０９分離器的高液位，可能造成分使得油田下游不能正常工作。逡逑塞流的措施來看，目前最成熟的辦法就是設置段塞流捕集器。流的一種有效設備。容器式段塞流捕集器（見圖１－１）是段于陸上油氣分離器，可以有效的分離氣、液流體，起到氣液臨時儲存器，，同時起到緩沖作用。捕集器能夠很好的穩(wěn)定段塞相連接的設備提供穩(wěn)定的氣液流量［５］。根據(jù)渤西油田ＱＫ１８－１設一臺容器式段塞流捕集器。逡逑

圖１－２水平管道流型分類圖逡逑１９５３年，在Ｋｏｓｔｅｒｉｎ提出的第一個流型圖的基礎上，Ｂａｋｅｒ［６］采用了不同于Ｋｏｓｔｅｒｉｎ逡逑的埃爾烏斯型分類的方法，繪制了水平管道流型分布圖，可用于各種介質，如圖１－３所逡逑示。圖中的橫坐標為＜＾內／／＜；，正比于氣相質量速度；縱坐標為Ｇ／似，正比于氣、液相逡逑質量速度比。Ｂａｋｅｒ流型圖曾經(jīng)被廣泛應用于流型的判別。但是，Ｂａｋｅｒ還特別強調，在逡逑該流型圖的邊界，實際上是一個相當寬的過渡區(qū)，而并非像是看上去的一條線。所以，逡逑如果沒有對邊界線附近的流型進行準確的判斷，管道沿程壓降的計算結果，將會有５倍逡逑以上的差距。逡逑悘ｉ＿＿逡逑１逡逑＾邋Ｉ邋（？）邋—？二二：：：：：ｍ２邋二二至邋＿邋：二二二：５邋Ｉ邋—邋一邋ｓ邋二：：：：—＝二二：翔逡逑５邐

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