本文關(guān)鍵詞：起伏天然氣管道持液率預(yù)測與清管規(guī)律研究

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【摘要】：我國天然氣資源常常分布于山地和丘陵地帶,導(dǎo)致管道走勢起伏多變。受重力的影響,井口產(chǎn)出的液烴和水會在管道低洼處聚集,堵塞管道,所以需要定期清管。了解管道的積液分布和積液量是進行清管分析的基礎(chǔ),管道壓力變化、液塞體體積和清管時間是清管分析的重要組成部分。為此,本文基于氣液兩相流理論和數(shù)值模擬的相關(guān)知識對起伏管道中持液率的計算方法和清管過程進行了研究,并編制了清管過程模擬程序,取得的主要成果如下：(1)氣液兩相流持液率的計算結(jié)果很大程度上與采用的流型判別方法和壓降計算方法相關(guān),后者為前者提供必要的計算參數(shù)和條件。為此,首先利用6種傾角(-21°、-11°、0°、150、30°、600)、4種管徑(14.8mm、25mm、26mm、40mm)中的實驗數(shù)據(jù)對Mukherjee-Brill流型判別法、Barnea流型判別法和Xiao-Brill流型判別法的判別準確率進行了評價,并結(jié)合水平、上傾和下傾管道中的流型特點建立了適用于起伏管道的氣液兩相流流型判別模型：對于水平和下傾管路,采用Mukherjee-Brill流型判別法進行流型判斷,對于上傾管路,采用Barnea流型判別法進行流型判斷；其次,結(jié)合實驗數(shù)據(jù),對多種持液率相關(guān)式在水平、上傾管和下傾管中的計算誤差進行了評價,依據(jù)評價結(jié)果,選擇G.H.Abdul-Majeed持液率相關(guān)式進行水平管持液率的計算,選擇BBE(Beggs-Brill-Eaton)組合模型對上傾管和下傾管持液率進行計算；選用Mukherjee-Brill壓降相關(guān)式計算管道的壓力變化,在原有基礎(chǔ)上,對其分層流的壓降計算方法進行了改進和優(yōu)化,根據(jù)持液率的不同,采用DCM模型(Double Circle Model)和FLAT模型(Taitel分層流模型)相結(jié)合的方式求取分層流界面的幾何參數(shù),并結(jié)合Ullmann和Brauner 的研究成果對分層流的剪切應(yīng)力算法進行了改進。最后,依據(jù)以上研究成果建立了氣液兩相流穩(wěn)態(tài)計算模型并給出了相應(yīng)的求解方法。(2)對McDonald-Baker清管模型和Minami模型進行了簡要的分析和評價；依據(jù)清管過程中各管段的特點將管道分為兩相流再生區(qū)、干氣區(qū)、液塞區(qū)和下游兩相流區(qū)四個區(qū)域,針對每個區(qū)域建立了封閉的數(shù)學(xué)模型；著重對液塞體在管道中的運動形態(tài)進行了分析,討論了滿管流形態(tài)液塞體與分層流形態(tài)液塞體間的轉(zhuǎn)換條件,并建立了兩種液塞體形態(tài)的數(shù)學(xué)模型�；谝陨铣晒⒘诉m用于起伏管道的準穩(wěn)態(tài)清管模型。(3)基于(1)、(2)中的研究成果,編制了清管過程模擬程序,程序可對清管過程中管道壓力、清管器位置和液塞體含液量隨時間的變化情況進行模擬。(4)利用編制的程序?qū)Τ忠郝屎颓骞軙r間隨傾角的變化規(guī)律進行了分析,發(fā)現(xiàn)：當(dāng)氣液相流量和壓力不變時,在-30°～30°的傾角范圍內(nèi),持液率受傾角影響明顯,而在其他范圍內(nèi),傾角變化對持液率的影響較��；相對于下傾管道來說,水平和上傾管道中的持液率更易受到液相流量變化的影響；清管器運行時間的主要影響因素包括管道長度以及管道上傾段的傾角,下傾段的傾角變化對清管時間的影響較小。利用所編程序?qū)?條集氣管線的清管過程進行了模擬分析：首先,確定了管道初始狀況下的積液量和積液分布狀況；接著計算了清管過程中管道入口壓力、清管器位置和液塞體含液量隨時間的變化情況。通過此實例說明了本文模型可以為管道的設(shè)計與維護提供相應(yīng)的參考依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：起伏管道 持液率 清管模型 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE973
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 研究目的與意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 流型判別理論的發(fā)展現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 持液率計算方法的發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 壓降計算方法的發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.2.4 清管模型發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.2.5 多相流模擬軟件的發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.3 本文研究內(nèi)容與技術(shù)路線16-18
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容16-17
• 1.3.2 技術(shù)路線17-18
• 第2章 起伏氣液管道持液率計算方法評價研究18-52
• 2.1 氣液兩相流流型判別方法的評價18-31
• 2.1.1 流型的劃分方式18-19
• 2.1.2 流型轉(zhuǎn)化的影響因素分析19-22
• 2.1.3 流型判別的數(shù)學(xué)模型22-25
• 2.1.4 流型判別方法的評價25-31
• 2.2 氣液兩相流持液率相關(guān)式的評價31-40
• 2.2.1 持液率的影響因素分析31-33
• 2.2.2 常用的持液率計算方法33-36
• 2.2.3 持液率相關(guān)式的準確度評價36-40
• 2.3 氣液兩相流壓降計算方法的研究40-48
• 2.3.1 壓降損失的組成40-41
• 2.3.2 分層流壓降計算方法41-47
• 2.3.3 泡狀流與彈狀流壓降計算方法47-48
• 2.3.4 環(huán)狀流壓降計算方法48
• 2.4 關(guān)于溫度影響的說明48-49
• 2.5 穩(wěn)態(tài)模型的邊界條件與計算方法49
• 2.6 穩(wěn)態(tài)模型的計算效果評價49-51
• 2.7 本章小結(jié)51-52
• 第3章 起伏管道清管模型研究52-70
• 3.1 清管模型的分析與評價52-54
• 3.1.1 McDonald-Baker模型的分析與評價52-53
• 3.1.2 Minami模型的分析與評價53-54
• 3.2 起伏氣液管道清管模型的建立54-67
• 3.2.1 模型概述54-55
• 3.2.2 兩相流再生區(qū)數(shù)學(xué)模型55-58
• 3.2.3 干氣區(qū)數(shù)學(xué)模型58-60
• 3.2.4 液塞區(qū)數(shù)學(xué)模型60-66
• 3.2.5 下游兩相流區(qū)數(shù)學(xué)模型66-67
• 3.3 清管模型的求解流程67-69
• 3.4 本章小結(jié)69-70
• 第4章 程序的編制與計算結(jié)果分析70-83
• 4.1 軟件開發(fā)環(huán)境簡介70
• 4.2 程序結(jié)構(gòu)與功能70-74
• 4.2.1 管道的存儲71-72
• 4.2.2 對節(jié)點工況的模擬72-73
• 4.2.3 全局變量的設(shè)置73
• 4.2.4 清管器屬性設(shè)置73-74
• 4.3 軟件的計算結(jié)果分析74-82
• 4.3.1 模型的適用性驗證74-75
• 4.3.2 對持液率與清管時間影響因素的研究75-78
• 4.3.3 清管過程模擬分析78-82
• 4.4 本章小結(jié)82-83
• 第5章 結(jié)論與建議83-85
• 5.1 結(jié)論83-84
• 5.2 建議84-85
• 致謝85-86
• 參考文獻86-91
• 附錄91-105
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論女及科研成果105

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：645640