凝析天然氣海管清管段塞預(yù)防技術(shù)研究

【摘要】：隨著海上凝析氣田的開(kāi)發(fā)和開(kāi)采，單管氣液混輸工藝技術(shù)被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。而管線中凝析液積累會(huì)對(duì)管線輸送造成一系列不利影響。針對(duì)天然氣管道凝析液積聚問(wèn)題，通常采用定期清管的方法解決。但是，清管器行進(jìn)過(guò)程中在其下游不斷積聚大量液體，將會(huì)在管道末端形成很長(zhǎng)的段塞，當(dāng)段塞前鋒進(jìn)入段塞流捕集器可能導(dǎo)致捕集器發(fā)生溢流風(fēng)險(xiǎn)，影響油氣田的穩(wěn)定生產(chǎn)。本文將從清管設(shè)備和清管工藝兩個(gè)方面研究減小清管段塞的技術(shù)措施。 針對(duì)新型清管設(shè)備旁通清管器結(jié)構(gòu)的研究，可以通過(guò)建立的旁通清管物理模型計(jì)算旁通孔的最大允許直徑；為了增加天然氣通過(guò)旁通孔后對(duì)下游液塞的射流分散作用，建議旁通清管器按如下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)加工：孔數(shù)為單孔、安裝位置設(shè)在清管器中央、噴嘴為漸縮型、漸縮噴嘴的傾角設(shè)置在15°~35°間、骨架材料用鈦合金。 將旁通清管器與常規(guī)清管器的運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行仿真模擬研究，對(duì)比發(fā)現(xiàn)使用旁通清管器會(huì)減慢清管器速度，延長(zhǎng)清管時(shí)間，有效減小清管段塞流量，減小終端氣缺量，進(jìn)而減小清管作業(yè)對(duì)下游流程的影響；并且旁通分?jǐn)?shù)越大，這種效應(yīng)愈強(qiáng)。 通過(guò)OLGA軟件從生產(chǎn)工藝調(diào)整和清管工藝設(shè)計(jì)兩個(gè)角度研究減小清管段塞的新工藝。研究發(fā)現(xiàn)先用最大輸量工況提產(chǎn)攜液，然后再瞬變至最小輸量工況進(jìn)行清管的變產(chǎn)量清管工藝可以有效降低清管段塞流量。環(huán)向清管方案可以直接利用平臺(tái)壓縮氣對(duì)管道吹掃后進(jìn)行清管，通過(guò)平臺(tái)壓縮氣流量的調(diào)整能有效減小清管段塞對(duì)平臺(tái)設(shè)施的影響。同時(shí)，本文將OLGA軟件對(duì)穩(wěn)態(tài)工況和常規(guī)清管工況的模擬計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)確度高，計(jì)算結(jié)果對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)操作將具有重要指導(dǎo)意義。 【關(guān)鍵詞】：海底管線 模擬研究 旁通 清管 段塞 OLGA
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)（華東）
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TE973
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-21
• 1.1 課題研究的背景及意義8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-20
• 1.2.1 清管器應(yīng)用及發(fā)展9
• 1.2.2 清管數(shù)學(xué)模型的發(fā)展9-14
• 1.2.3 清管數(shù)值模擬計(jì)算軟件14-19
• 1.2.4 國(guó)內(nèi)外解決清管段塞的方法19-20
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容20-21
• 第二章 清管段塞預(yù)防技術(shù)基礎(chǔ)理論21-34
• 2.1 清管段塞計(jì)算理論21-22
• 2.2 清管段塞解決技術(shù)22-24
• 2.2.1 旁通清管器工作機(jī)理22-23
• 2.2.2 旁通清管器優(yōu)勢(shì)23-24
• 2.3 旁通清管器設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)24-33
• 2.3.1 旁通清管器的運(yùn)動(dòng)模型24-26
• 2.3.2 氣體通過(guò)旁通孔的氣體速度與壓降計(jì)算26-28
• 2.3.3 氣體通過(guò)旁通孔的溫降計(jì)算28-29
• 2.3.4 旁通清管器的啟動(dòng)過(guò)程分析29-31
• 2.3.5 旁通孔結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論基礎(chǔ)31-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第三章 旁通清管器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究34-44
• 3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)34
• 3.1.1 管線相關(guān)參數(shù)34
• 3.1.2 清管器特征參數(shù)34
• 3.2 旁通清管器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)34-43
• 3.2.1 旁通孔大小計(jì)算35-36
• 3.2.2 旁通孔開(kāi)孔方式設(shè)計(jì)36-43
• 3.3 本章小結(jié)43-44
• 第四章 凝析氣管線中旁通清管仿真44-58
• 4.1 基礎(chǔ)參數(shù)44-46
• 4.1.1 管線結(jié)構(gòu)參數(shù)44
• 4.1.2 管線運(yùn)行參數(shù)44
• 4.1.3 管線路由數(shù)據(jù)44-46
• 4.1.4 輸送介質(zhì)組分46
• 4.2 模型建立46-50
• 4.2.1 幾何模型46-47
• 4.2.2 網(wǎng)格劃分47-48
• 4.2.3 組分介質(zhì)預(yù)處理48
• 4.2.4 初始條件的設(shè)置48-49
• 4.2.5 邊界條件的設(shè)置49-50
• 4.2.6 清管器設(shè)置50
• 4.2.7 其他參數(shù)設(shè)置50
• 4.3 水合物生成風(fēng)險(xiǎn)分析50-52
• 4.3.1 水合物生成條件預(yù)測(cè)51
• 4.3.2 氣體通過(guò)旁通孔的節(jié)流溫降計(jì)算51-52
• 4.3.3 小結(jié)52
• 4.4 旁通清管仿真結(jié)果分析52-57
• 4.4.1 管線入口壓力52-53
• 4.4.2 清管速度53-54
• 4.4.3 終端累計(jì)液量54-55
• 4.4.4 終端液體流量55
• 4.4.5 終端氣體流量55-56
• 4.4.6 小結(jié)56-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 第五章 控制清管段塞的新工藝研究58-69
• 5.1 變產(chǎn)量清管工藝研究58-65
• 5.1.1 工藝調(diào)整理論基礎(chǔ)58
• 5.1.2 管線基礎(chǔ)數(shù)據(jù)58-60
• 5.1.3 變產(chǎn)量運(yùn)行計(jì)算分析60-62
• 5.1.4 變產(chǎn)量清管計(jì)算分析62-65
• 5.2 環(huán)向清管工藝研究65-68
• 5.2.1 從遠(yuǎn)離淺水平臺(tái)海管水下端清管的方案66-67
• 5.2.2 清管設(shè)施在淺水平臺(tái)上的清管方案67-68
• 5.2.3 小結(jié)68
• 5.3 本章小結(jié)68-69
• 結(jié)論69-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 致謝74

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