相平衡計算是多相流水力計算和分析的基礎,而對于海底多相混輸管道,高壓、低溫的環(huán)境使管道內有蠟和水合物同時生成的風險,因此相態(tài)模擬對于海底管道流動安全保障具有重要意義。本文針對含有蠟和水合物的復雜體系進行相平衡模擬研究,并將研究成果應用至課題組自主開發(fā)的相平衡模擬軟件中,豐富和完善了該軟件的計算功能。理論研究方面,對比分析了基于物料守恒和基于Gibbs自由能最小化的計算方法,創(chuàng)新了集相數(shù)判斷和閃蒸計算兩過程于一體的算法;利用ChenGuo模型和vdW-P模型進行純水體系、含鹽體系和含醇體系的水合物生成條件計算;分別采用ChenGuo算法和基于Gibbs自由能最小化算法開展了油-氣-水-水合物復雜體系相平衡計算研究。在上述基礎上,結合Yang的蠟析出熱力學模型,對蠟和水合物共存體系的相態(tài)行為進行計算分析,總結了油-氣-水-水合物-蠟復雜多相體系的相平衡規(guī)律。軟件成果方面,首先完善了課題組相平衡模擬軟件中的閃蒸模塊,豐富了該部分的算法選擇;其次獨立開發(fā)水合物計算子模塊,提供了水合物生成條件和生成曲線預測、水合物臨界最低加劑量計算、含水合物體系閃蒸計算等功能。 

【文章來源】：中國石油大學(北京)北京市211工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：121 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題的研究背景與意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
    1.3 本課題的研究內容
第2章 相平衡理論模型及算法實現(xiàn)
    2.1 相穩(wěn)定性分析
        2.1.1 基于物料守恒的相數(shù)判斷
        2.1.2 基于切平面的相穩(wěn)定性分析法
    2.2 閃蒸計算算法
        2.2.1 基于物料守恒的閃蒸計算
        2.2.2 基于Gibbs自由能最小化的閃蒸計算
    2.3 相穩(wěn)定性分析和閃蒸集為一體的創(chuàng)新算法
    2.4 基礎熱力學模型
        2.4.1 Wilson模型
        2.4.2 PT+Kurihara模型
        2.4.3 Yang模型
    2.5 軟件設計與開發(fā)
        2.5.1 功能設計與邏輯架構設計
        2.5.2 軟件實現(xiàn)及圖形界面
    2.6 計算結果及分析
        2.6.1 閃蒸和相穩(wěn)定性計算對比
        2.6.2 “一體化”閃蒸算法
        2.6.3 不同模型對含抑制劑體系水的活度計算對比
    2.7 本章小結
第3章 含水合物體系的相平衡計算
    3.1 水合物生成條件計算
        3.1.1 vdW-P模型
        3.1.2 ChenGuo模型
        3.1.3 水合物結構類型判斷
        3.1.4 含醇類抑制劑體系水合物生成條件計算
        3.1.5 含鹽體系水合物生成條件計算
    3.2 水合物熱力學抑制劑臨界最低加劑量計算
    3.3 含水合物體系的閃蒸算法
        3.3.1 ChenGuo算法
        3.3.2 基于Gibbs自由能最小化算法
    3.4 軟件實現(xiàn)
        3.4.1 功能設計與邏輯架構設計
        3.4.2 軟件實現(xiàn)及圖形界面
    3.5 計算結果及分析
        3.5.1 純水體系水合物生成條件
        3.5.2 含醇體系水合物生成條件
        3.5.3 含鹽體系水合物生成條件
        3.5.4 熱力學抑制劑臨界最低加劑量
        3.5.5 油-氣-水-水合物四相閃蒸計算
    3.6 本章小結
第4章 蠟和水合物共存體系閃蒸計算及相互影響分析
    4.1 油-氣-蠟多相閃蒸計算
    4.2 蠟和水合物相互影響分析
        4.2.1 輕組分含量對水合物生成的影響
        4.2.2 輕組分含量對蠟相析出的影響
        4.2.3 蠟晶析出對水合物生成的影響
        4.2.4 水合物生成對蠟晶析出的影響
        4.2.5 含水量對蠟固相生成的影響
    4.3 本章小結
第5章 結論和建議
    5.1 本文主要結論
    5.2 油-氣-水-水合物-蠟復雜體系相平衡研究展望
    5.3 軟件開發(fā)完善建議
參考文獻
附錄A 測試數(shù)據(jù)和計算結果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]多相體系蠟析出計算模型研究[D]. 楊居衡.中國石油大學(北京) 2018

碩士論文
[1]混輸管道相態(tài)平衡模擬計算研究[D]. 王嘉琪.中國石油大學（北京） 2017
[2]海底管道液烴存在及蠟晶析出對水合物生成影響研究[D]. 張凱.中國石油大學 2011
[3]海底混輸管道水合物生成對析蠟的影響研究[D]. 王巍.中國石油大學 2011



本文編號：3636566