塔里木油田哈拉塘區(qū)域的輸油管道的輸送介質(zhì)為含水原油,管道的流速較低,并且油水兩相不存在乳化現(xiàn)象,因此在輸送過(guò)程中油相中的水滴會(huì)沉積在管道底部形成水相,并且該地區(qū)地形較復(fù)雜、局部起伏大,因此其中水相容易沉積在管道低洼處形成積水。這些積水沉積在管道中會(huì)帶來(lái)許多問(wèn)題:首先,由于管道的一部分被積水占據(jù),導(dǎo)致油相的流通面積減小從而增大輸送過(guò)程中的磨阻,使管道的運(yùn)行成本增加;同時(shí),管道中的積水也會(huì)加速管道內(nèi)壁的腐蝕,縮短管道的使用年限;最后,在管道進(jìn)行清管時(shí),其中的積水會(huì)隨著清管器排出,若管道內(nèi)的積水總量大于下游處理設(shè)施的處理能力就可能造成下游設(shè)備的損壞。所以,必須定時(shí)對(duì)管道進(jìn)行清管以排出其中的積水,可是清管周期若制定過(guò)短會(huì)增加管道清管成本降低管道經(jīng)濟(jì)性,而過(guò)長(zhǎng)又會(huì)面臨積水帶來(lái)的種種問(wèn)題。針對(duì)這一問(wèn)題,本文首先通過(guò)對(duì)水滴沉降的研究確定油相中水滴的沉降規(guī)律,之后通過(guò)流型和油水兩相流模型確定油流的攜水能力,最終建立管道積水預(yù)測(cè)模型,并根據(jù)管道的積水情況建立合理的清管周期制定方法。具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)為了研究油流中水滴的沉降量,首先使用對(duì)數(shù)正態(tài)分布函數(shù)建立了油流中水滴尺寸分布模型并通過(guò)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比的方式驗(yàn)證了模型精度,然后通過(guò)納維-斯托克斯方程推導(dǎo)了不同尺寸水滴沉積速率的表達(dá)式,同時(shí)根據(jù)其他學(xué)者的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲面回歸得到油流中攜帶水滴總量的經(jīng)驗(yàn)公式,最后綜合上述公式建立了計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)水滴沉降總量的模型。(2)管道中流體的流型對(duì)后續(xù)的工藝計(jì)算以及模型選擇有很大的影響,因此確定管道內(nèi)流體的流型是建立油水兩相流模型的前提。本文總結(jié)了目前國(guó)內(nèi)外常用的四種流型判別模型,并且收集了國(guó)內(nèi)外學(xué)者共15組實(shí)驗(yàn)研究數(shù)據(jù),針對(duì)哈拉塘地區(qū)管道的運(yùn)行工況對(duì)模型進(jìn)行比選,最終分別確定了水平、上坡和下坡管道的流型判別模型,并對(duì)目標(biāo)區(qū)域的管道進(jìn)行了流型判別。(3)對(duì)國(guó)內(nèi)外常用的油水兩相流模型進(jìn)行了考察,通過(guò)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比選的方法選取了精確度最高的模型由于計(jì)算管道中水相的流速及流量。并且綜合之前建立的模型,基于準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)的思想建立了管道積水預(yù)測(cè)模型,以塔三聯(lián)外輸管道為例對(duì)管道中積水進(jìn)行了計(jì)算,同時(shí)通過(guò)OLGA軟件模擬的方法,對(duì)建立的積水模型進(jìn)行了驗(yàn)證。(4)針對(duì)管道的積水狀況,建立了結(jié)合經(jīng)濟(jì)性和下游設(shè)備安全性兩方面考慮的清管周期制定方法,并且通過(guò)此方法求得了塔三聯(lián)外輸管道的最佳清管周期。本文針對(duì)目標(biāo)區(qū)域管道的特點(diǎn)進(jìn)行了管道內(nèi)積水研究,進(jìn)而建立了積水管道清管周期制定方法,不僅可以為塔里木油田清管周期制定提供依據(jù),也可為其他積水輸油管道制定清管周期提供思路和借鑒。
【學(xué)位單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TE832.36
【部分圖文】：

圖１－７水相在管道起伏低洼處沉積??

圖１－６油流中的水滴開(kāi)始沉降??

圖１－５充分混合的分散流??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2878747