油气管式段塞流捕集器设计方法研究
作者单位:西南石油大学
学位级别:硕士
导师姓名:李长俊
授予年度:2016年
学科分类:0820[工学-石油与天然气工程] 080706[工学-化工过程机械] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 082003[工学-油气储运工程]
摘 要:随着气液两相混输技术的不断发展,混输管路在海洋、极地、沙漠、近海气田得到了大量运用,段塞流流型愈加常见。段塞流会影响正常管路输送、损坏下游设备,因此在段塞运行下的混输管路终端设置段塞流捕集器,以消除段塞流对下游设备的冲击,同时保证下游不间断供气。段塞流捕集器常用类型为管式和容器式,虽然目前我国已有管式段塞流捕集器自主知识产权的设计方法,但仍然存在偏流、设计方法保守等问题,造成设备的不完全利用以及经费的不必要投入,因此本文对管式段塞流捕集器设计方法进行研究,以期不断提高其工作效率同时合理降低经费投资。本文主要针对管式段塞流捕集器设计方法的研究,完成了以下工作:(1)本文从设备结构入手,分析了各结构工作任务以及设备的工作原理,探讨了设备的气液分离机理,从而明确了设计关键参数。(2)对典型设计方法进行了对比分析,并采用这些设计方法对番禹30-1至珠海终端海底管线末端处理厂的管式段塞流捕集器进行设计,从工作性能、经济性两方面对所设计捕集器结构展开设计方法的评价,发现了现有设计方法存在的问题:偏流系数不够精确以及分离段长度计算方法保守。(3)基于多相流管式段塞流捕集器中流场分析方法,将偏流系数与分离段长度计算方法与我国管式段塞流捕集器设计规范结合,提出了管式段塞流捕集器设计方法。采用OLGA软件建立了清管模型,根据不同结构下每根平行管束承担的流量负荷细化了偏流系数;采用FLUENT软件RSM模型和DPM模型建立了圆管内液滴沉降模型,拟合液滴沉降距离与气相流速、内径、气相密度之间的变化规律,得到了分离段长度计算方法。(4)应用了更新的设计方法并对其进行了评价,设备达到设计要求分离效率。因此得出结论:在保证完成分离任务的基础上减小设备尺寸以减少经费投资的目的是可实现的。通过以上研究,本文提出了设计方法更新,以期不断提高段塞流捕集器的设计水平,提高捕集效率,减小经费投资,加快实现管式段塞流捕集器设计生产国产化。