深海油氣管道由于長期運行在深海的低溫高壓條件下,因此極易發(fā)生水合物堵塞現(xiàn)象,從而造成經(jīng)濟損失和安全危害。目前,避免水合物生成和水合物管理是主流的深水油氣管道流動安全保障技術。前者需要大量消耗抑制劑從而增加管道運行成本,因此后者在經(jīng)濟性上具有絕對優(yōu)勢而逐漸成為行業(yè)關注的熱點。水合物管理法允許管道內(nèi)存在水合物而不發(fā)生沉淀,相關研究表明管道內(nèi)流體存在一個臨界流速——高于此流速則管道內(nèi)水合物不發(fā)生堵塞——該臨界流速在流固輸運領域被定義為極限沉淀速度,即管道內(nèi)顆粒不發(fā)生沉淀的臨界流速。因此,研究水合物在管道內(nèi)的極限沉淀速度可對保障油氣管道中流體流動安全起到指導作用。應用理論模型和實驗測量兩種方法對氣主導管道中水合物極限沉淀速度進行了研究。基于對初始靜止的顆粒受力分析得到極限沉淀速度理論模型,該模型主要考慮拖曳力、升力、湍流力、凈重力、粘附力和摩擦力對水合物顆粒的作用。基于三種移除機制（滑動、滾動和懸�。⿲呐袚�(jù)得到相應的極限沉淀速度方程,基于等式變換對方程進行了無量綱化。分析方程的主要參數(shù)發(fā)現(xiàn)粒徑、管道壁面粗糙度和管道內(nèi)干濕度是影響極限沉淀速度的重要參數(shù)。隨著粒徑的增大,極限沉淀速度-粒徑曲線... 

【文章來源】：大連理工大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 深海油氣管道流動安全
    1.2 極限沉淀速度
        1.2.1 液固管道和氣固管道常見流態(tài)
        1.2.2 極限沉淀速度定義
        1.2.3 常見表征方式及模型分類
    1.3 不同主導流體下流動安全問題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 油主導管道流動安全研究
        1.3.2 水主導管道流動安全研究
        1.3.3 氣主導管道流動安全研究
        1.3.4 水合物極限沉淀速度研究
    1.4 本文研究內(nèi)容與技術路線圖
2 極限沉淀速度計算模型
    2.1 近壁面流速分布
        2.1.1 邊界層方程
        2.1.2 速度分布
        2.1.3 當?shù)亓魉倥c平均流速
    2.2 驅動力
        2.2.1 拖曳力
        2.2.2 升力
        2.2.3 湍流力
    2.3 阻礙力
        2.3.1 粘附力
        2.3.2 凈重力
        2.3.3 摩擦力
        2.3.4 其他受力
    2.4 極限沉淀速度方程建立
        2.4.1 顆粒移除機制
        2.4.2 力臂和力矩計算
        2.4.3 極限沉淀速度方程的建立
    2.5 本章小結
3 極限沉淀速度模型分析與驗證
    3.1 影響因素分析
        3.1.1 粒徑的影響
        3.1.2 管徑的影響
        3.1.3 顆粒形狀的影響
        3.1.4 液橋的影響
        3.1.5 粗糙度的影響
        3.1.6 輸運流體的影響
    3.2 模型驗證
    3.3 無量綱化
    3.4 本章小結
4 極限沉淀速度實驗研究
    4.1 極限沉淀速度實驗系統(tǒng)
        4.1.1 實驗裝置和材料
        4.1.2 實驗方法與步驟
    4.2 玻璃顆粒移除實驗
        4.2.1 無液橋作用下玻璃顆粒移除實驗結果
        4.2.2 液橋作用下玻璃顆粒移除實驗結果
    4.3 冰顆粒移除實驗
    4.4 本章小結
結論
參考文獻
附錄A 符號表
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]天然氣油基水合物漿液流動實驗[J]. 呂曉方,王瑩,李文慶,王麟雁,丁麟,高峰,宮敬.  天然氣工業(yè). 2014(11)
[2]多相混輸管道水合物生成及其漿液輸送[J]. 宮敬,史博會,呂曉方.  中國石油大學學報(自然科學版). 2013(05)
[3]基于Surface Evolver模擬液橋斷裂距離[J]. 于洋,王學衛(wèi),吳群.  醫(yī)用生物力學. 2011(05)



本文編號：3262100