段塞流捕集器是一種用于接收混輸管路中出現(xiàn)的段塞流的初級分離設(shè)備,通常布置于混輸管路末端,其作用在于消除段塞流和對油氣進(jìn)行簡單分離的同時為下游提供穩(wěn)定輸送。我國對于該設(shè)備的研究和設(shè)計已經(jīng)有了較為成熟的發(fā)展,但是分離效率和經(jīng)濟(jì)性等方面仍存在不足。對此,本文深入研究了容器式和管式兩大類段塞流捕集器的工作原理和設(shè)計方法,旨在提高其分離效率的同時降低設(shè)備的成本,完成工作內(nèi)容如下:（1）以我國渤海A平臺和B平臺間的混輸管路運(yùn)行參數(shù)為例,借助OLGA軟件建立了清管模型,將模擬結(jié)果與現(xiàn)場反饋的數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn),模擬所得清管產(chǎn)生段塞量與實(shí)際較為吻合。（2）由于B平臺原有設(shè)備難以滿足生產(chǎn)需求,因此本文結(jié)合現(xiàn)場數(shù)據(jù)和清管模型所得清管最大段塞量,對于B平臺所需容器式段塞流捕集器進(jìn)行了初步設(shè)計,參考前人總結(jié)的設(shè)計方法對方案進(jìn)行優(yōu)化,借助FLUENT軟件分別設(shè)置了RSM模型、VOF模型和DPM模型對于16組模型進(jìn)行了比選,最終在確保生產(chǎn)需求的情況下優(yōu)選成本最低的方案。（3）對于管式段塞流捕集器本文借助國內(nèi)已有的現(xiàn)場設(shè)備結(jié)合國內(nèi)外先進(jìn)的研究成果提出了兩種優(yōu)化方案,建立模型以后借助FLUENT軟件設(shè)置了RSM模型和DPM... 

【文章來源】：西安石油大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

水平管道氣液兩相流型（1）段塞流的成因

西安石油大學(xué)碩士學(xué)位論文2害的方法。圖1-1水平管道氣液兩相流型（1）段塞流的成因段塞流的成因較多，許多學(xué)者針對這一問題做了大量的研究，在諸多成果中被廣泛認(rèn)可的成因為以下四種[6]：1）水動力段塞流通常氣液兩相流動在管路內(nèi)會以分層流的形式向前流動，但是由于氣液流速的變化而引起氣液界面形成波浪，當(dāng)液體流量增大時界面上的波浪會因此變得更高，而氣體流量增大時又會引起界面上的波動變得劇烈，無論哪種情況導(dǎo)致了波浪觸及管路上部壁面，都會使氣體流通的部分堵塞而形成液塞，此時流型也由分層流轉(zhuǎn)化為了段塞流。2）地形起伏誘發(fā)段塞流管線的高程通常會因為管線跨度大而變化，如圖1-2所示，在管線低洼處的下坡段，液體借著下坡加速向低洼處流動，而低洼處后面的爬坡段會使液體形成倒流向低洼處聚集，當(dāng)氣體流通部分被堵塞以后氣體壓力聚集形成了段塞流。由于我國許多混輸管線都建在地勢起伏的山區(qū)和海底，所以這種現(xiàn)象在國內(nèi)的混輸管路普遍存在[7]。圖1-2地形起伏誘發(fā)段塞流3）強(qiáng)烈段塞流強(qiáng)烈段塞流通常也被稱作嚴(yán)重段塞流[8]，其成因就是氣液從水平管向豎直管段流動

第一章緒論3時液體在立管底部聚集堵塞管路，此時液塞后方壓力隨時間推移而升高，當(dāng)壓力大于液塞在立管中的靜壓力以后液塞開始上升，當(dāng)液塞到達(dá)立管頂部時迅速排除出，如圖1-3所示，這個過程通常被歸納為四個步驟:（a）立管底部堵塞（b）立管排液（c）液塞加速（d）立管排氣。這種情況產(chǎn)生的段塞流通常會使流量增大至一般工況的數(shù)倍，一旦竄入下游設(shè)備中很有可能給設(shè)備帶來極大沖擊，因此對這種段塞流加以控制是很有必要的。圖1-3強(qiáng)烈段塞流形成過程4）操作引發(fā)段塞流這里提到的操作以開、閉閥門的操作和通球清管為主。值得一提的是對于長距離混輸管線來說，通球清管是一種有效的清理管路沿線積液的方法，但是因清管而形成的液塞長度往往是很大的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于日常廠生產(chǎn)中其他方式才產(chǎn)生的段塞，其最大液塞量也與通球的頻率有關(guān)。（2）段塞流的危害段塞流的危害在上文也曾簡單的提過，具體來說主要集中為[9]：1）對混輸泵性能的影響。混輸泵是油氣混輸過程中最重要的設(shè)備之一，段塞流的存在會使混輸泵在交變荷載狀態(tài)下工作，比如當(dāng)大段的氣相占據(jù)整個管道的時候混輸泵會處于一種“干轉(zhuǎn)”的工作狀態(tài)，如若時間過長則將導(dǎo)致嚙合螺桿過熱，降低混輸泵的使用壽命和工作效率。2）對特殊部件的影響。混輸管路中的部件本身就與普通管路存在很大區(qū)別，這種區(qū)別主要體現(xiàn)在工況復(fù)雜而對要求的提高，與對管路的危害相似，由于波動的載荷，對部件造成更嚴(yán)重的沖擊，導(dǎo)致壽命降低或失效，給整個生產(chǎn)造成安全隱患。3）對下游工藝設(shè)備的影響。下游設(shè)備的載荷量往往存在一個區(qū)間，但是對于段塞流這種難以定性分析的流型，下游設(shè)備負(fù)擔(dān)可能忽高忽低，例如分離器的液位，當(dāng)液體流量過大的時候輕者可能會導(dǎo)致氣體管路攜帶液量增大引起分離效果變差，重者則會引起

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]超大型管式段塞流捕集器的設(shè)計與應(yīng)用[J]. 吉寧,王磊,孫雪瓊.  新技術(shù)新工藝. 2016(02)
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[4]普光氣田集氣總站段塞流捕集裝置研究與設(shè)計[J]. 張軍.  石油工程建設(shè). 2015(03)
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[10]水平管內(nèi)油氣水三相流動規(guī)律研究[J]. 宮敬,劉德生.  石油化工高等學(xué)校學(xué)報. 2011(02)

碩士論文
[1]渤西油田QK18-1平臺多相流容器式段塞流捕集器優(yōu)化設(shè)計技術(shù)研究[D]. 吳畏.西南石油大學(xué) 2018
[2]油氣管式段塞流捕集器設(shè)計方法研究[D]. 曾婷婷.西南石油大學(xué) 2016
[3]彎管中段塞流的數(shù)值模擬[D]. 楊君.西安石油大學(xué) 2014
[4]濕氣管線積液與清管數(shù)值模擬研究[D]. 唱永磊.中國石油大學(xué)(華東) 2014
[5]油氣混輸管路中段塞流特性的研究與控制[D]. 吳淵.西安石油大學(xué) 2012
[6]段塞流對線路沖擊影響的應(yīng)力分析[D]. 邱湖淼.中國石油大學(xué) 2011
[7]管式液塞捕集器研制及性能測試研究[D]. 劉紅波.中國石油大學(xué) 2009



本文編號：3054170