陈锋等-常州大学-流化开采的海域非成岩天然气水合物螺旋输送

Session 3 - Oral 14 

流化开采的海域非成岩天然气水合物螺旋输送数值模拟研究

陈锋，吕晓，王树立，荆澍

常州大学 石油工程学院,江苏 常州 213000

摘要：为了提高水合物固态流化开采技术中海底水平管道内水合物浆液输送的安全性和高效性，提出利用螺旋流的切向速度来提升输送能力，建立了CFD/Fluent数值模型。管道内采用导流条全程起旋，导流条安放角为23°，设置水合物颗粒初始浓度和进口雷诺数，系统地分析了颗粒初始浓度从10%~40%和初始雷诺数从5000~20000的管内速度场、压力场、颗粒浓度分布规律。结果表明，水合物浆液在管内截面流速关于圆心呈120°旋转对称分布，水合物初始浓度越大，管道内速度最大值区域越小；在模拟的液固体系中，水合物颗粒初始浓度越小或雷诺数越大，管道内浆液流动摩阻越大；雷诺数越大，螺旋流携液效果越好，管内各截面上水合物浓度无规则分布，但水合物颗粒在全管段无沉积。本次研究所控制的两个主要因素中，雷诺数对导流条沿程起旋水平管道内的浆液流动摩阻影响较大。对比不添加导流条的直管，利用导流条全程起旋能延长水合物输送距离、拓展流动安全边界。

关键词：水合物；螺旋流；导流条；全程起旋；数值模拟