宋尚飞等-中国石油大学(北京)-油-气-水-水合物多相管道瞬态流动机理模型研究

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Session 4 - Oral 10 

油-气-水-水合物多相管道瞬态流动机理模型研究

宋尚飞,史博会*,石国赟,宫敬*

中国石油大学(北京)机械与储运工程学院/天然气水合物国家重点实验室/油气管道输送安全国家工程实验室/石油工程教育部重点实验室/城市油气输配技术北京市重点实验室

摘要:气体水合物是由水分子和小分子气体分子在较高的压力和较低的温度条件下形成的一种复杂的非化学计量型晶体。随着我国石油工业不断向深海进军,深海油气田开发过程中的高压和低温条件更有利于水合物的生成。水合物的存在会使得液相黏度大大增加,增大管路压降。同时,水合物也会黏附于管道壁面,缩小管道的流通面积。这些现象都会增加油气输运过程中的水合物堵塞风险,给油气田工业的正常运行带来极大的危害。作为重要的流动安全保障问题之一,天然气水合物在油气输运系统中的流动和堵塞风险已经引起了学术界和工业界的极大关注。在油基管道流动体系中,油相为液相的主要组成部分,而水相则以水滴的形式分散在液相中,形成油包水乳状液。当管道处于水合物生成区之后,水合物开始在水滴表面生成。水合物浆液管道流动体系是一个涉及气、液、固与相变反应的多相复杂流动体系。目前管道水合物浆液流动的数值模拟研究中大部分用欧拉方法将水合物相描述为连续相,然而,实际上水合物相在液相中是分散相,并且不同尺寸的水合物颗粒具有不同的生成/分解动力学特征。本文从水合物颗粒分散相特性出发,依据粒径对水合物颗粒进行分类处理,结合水合物生成/分解动力学模型,应用欧拉-拉格朗日法模拟水合物颗粒的个数、粒径以及运移规律,耦合双流体模型和温度方程,建立了适用于油基体系的水合物浆液多相瞬态流动机理模型。采用交错网格对控制方程进行离散,基于压力基算法,实现了多相流动、水合物颗粒生成/分解动态变化与水合物颗粒运移等多物理场的耦合求解,获得水合物浆液输送管道水合物含量的变化规律,为定量分析水合物浆液输送的堵塞风险提供理论基础。

关键词:气液固流动;流动保障;水合物浆液;瞬态模型;


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  • cyy_0 cyy_0
    2021-12-29

    你好,可以分享一下ppt文件吗?

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