地形起伏湿气管道积液与清管数值模拟

作     者：孙乐园 

作者单位：西安石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：肖荣鸽

授予年度：2021年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082003[工学-油气储运工程] 

主      题：湿气管道 影响因素 积液规律 临界流量 清管模拟 

摘      要：起伏湿天然气集输管道在长时间运行过程中,管内积液量经过一段时间的累积和随着输送距离的增加呈上升趋势,并逐渐积聚在管道沿线低洼处,管道内严重的积液问题,会造成管道输送效率降低、加剧管道内腐蚀等诸多问题。因此,本文开展地形起伏湿气管道内积液规律和清管过程特性研究十分必要。本文为解决湿气管道内积液相关问题,通过对双流体模型进行分析,以基本微分方程为基础,利用OLGA软件分别建立了某气田实际湿气管道气液两相流积液与清管仿真模型。根据单因素控制变量法研究不同影响因素下管道内积液量的变化规律,且通过正交试验设计深入分析各个影响因素对积液量的影响程度,结果表明:不同工况条件下对积液量影响程度依次为:管径、入口气量、出口压力、气体质量含液率、管道入口温度。利用OLGA软件对初步确定的三种清管前的吹扫方案进行实时动态模拟,发现3种方案均可降低管内积液量,但先降低管道出口压力再增加管道输气量的方案3经吹扫作业后的管内剩余积液量最少。在Turner对垂直气井中临界流速预测方法的研究基础上引入了地形起伏管道中的倾角,对管内液滴进行受力分析,推导出地形起伏管道中不形成积液的临界流速计算式,并采用OLGA软件验证计算公式的准确性,模拟每组流量下的管内积液分布情况,从而验证了临界流速计算公式的准确性,可以为地形起伏湿气管道现场运行过程中的积液控制提供理论依据。对不同清管输量和旁通清管器旁通率下的清管过程进行实时动态模拟,详细分析清管过程中的清管器速度、管道特殊点压力、管道出口排液量等清管参数的变化情况,确定清管最佳参数,以达到降低清管作业风险的目的。利用MATALB软件编制BWRS方程和管输效率程序来计算管道输气效率,并结合管道上下游压降作为是否清管的依据,探寻最佳清管周期,保证现有湿气集输管道系统的安全高效运行并为以后类似的新建湿气集输管线的最优化运行提供经验指导。