凝析天然气海管清管段塞预防技术研究

【摘要】：随着海上凝析气田的开发和开采，单管气液混输工艺技术被越来越广泛的应用。而管线中凝析液积累会对管线输送造成一系列不利影响。针对天然气管道凝析液积聚问题，通常采用定期清管的方法解决。但是，清管器行进过程中在其下游不断积聚大量液体，将会在管道末端形成很长的段塞，当段塞前锋进入段塞流捕集器可能导致捕集器发生溢流风险，影响油气田的稳定生产。本文将从清管设备和清管工艺两个方面研究减小清管段塞的技术措施。 针对新型清管设备旁通清管器结构的研究，可以通过建立的旁通清管物理模型计算旁通孔的最大允许直径；为了增加天然气通过旁通孔后对下游液塞的射流分散作用，建议旁通清管器按如下结构设计加工：孔数为单孔、安装位置设在清管器中央、喷嘴为渐缩型、渐缩喷嘴的倾角设置在15°~35°间、骨架材料用钛合金。 将旁通清管器与常规清管器的运动过程进行仿真模拟研究，对比发现使用旁通清管器会减慢清管器速度，延长清管时间，有效减小清管段塞流量，减小终端气缺量，进而减小清管作业对下游流程的影响；并且旁通分数越大，这种效应愈强。 通过OLGA软件从生产工艺调整和清管工艺设计两个角度研究减小清管段塞的新工艺。研究发现先用最大输量工况提产携液，然后再瞬变至最小输量工况进行清管的变产量清管工艺可以有效降低清管段塞流量。环向清管方案可以直接利用平台压缩气对管道吹扫后进行清管，通过平台压缩气流量的调整能有效减小清管段塞对平台设施的影响。同时，本文将OLGA软件对稳态工况和常规清管工况的模拟计算结果与现场实际数据进行对比发现准确度高，计算结果对于现场操作将具有重要指导意义。 【关键词】：海底管线 模拟研究 旁通 清管 段塞 OLGA
【学位授予单位】：中国石油大学（华东）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TE973
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-21
• 1.1 课题研究的背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-20
• 1.2.1 清管器应用及发展9
• 1.2.2 清管数学模型的发展9-14
• 1.2.3 清管数值模拟计算软件14-19
• 1.2.4 国内外解决清管段塞的方法19-20
• 1.3 本文主要研究内容20-21
• 第二章 清管段塞预防技术基础理论21-34
• 2.1 清管段塞计算理论21-22
• 2.2 清管段塞解决技术22-24
• 2.2.1 旁通清管器工作机理22-23
• 2.2.2 旁通清管器优势23-24
• 2.3 旁通清管器设计理论基础24-33
• 2.3.1 旁通清管器的运动模型24-26
• 2.3.2 气体通过旁通孔的气体速度与压降计算26-28
• 2.3.3 气体通过旁通孔的温降计算28-29
• 2.3.4 旁通清管器的启动过程分析29-31
• 2.3.5 旁通孔结构优化理论基础31-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第三章 旁通清管器结构设计研究34-44
• 3.1 基础数据34
• 3.1.1 管线相关参数34
• 3.1.2 清管器特征参数34
• 3.2 旁通清管器结构设计34-43
• 3.2.1 旁通孔大小计算35-36
• 3.2.2 旁通孔开孔方式设计36-43
• 3.3 本章小结43-44
• 第四章 凝析气管线中旁通清管仿真44-58
• 4.1 基础参数44-46
• 4.1.1 管线结构参数44
• 4.1.2 管线运行参数44
• 4.1.3 管线路由数据44-46
• 4.1.4 输送介质组分46
• 4.2 模型建立46-50
• 4.2.1 几何模型46-47
• 4.2.2 网格划分47-48
• 4.2.3 组分介质预处理48
• 4.2.4 初始条件的设置48-49
• 4.2.5 边界条件的设置49-50
• 4.2.6 清管器设置50
• 4.2.7 其他参数设置50
• 4.3 水合物生成风险分析50-52
• 4.3.1 水合物生成条件预测51
• 4.3.2 气体通过旁通孔的节流温降计算51-52
• 4.3.3 小结52
• 4.4 旁通清管仿真结果分析52-57
• 4.4.1 管线入口压力52-53
• 4.4.2 清管速度53-54
• 4.4.3 终端累计液量54-55
• 4.4.4 终端液体流量55
• 4.4.5 终端气体流量55-56
• 4.4.6 小结56-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第五章 控制清管段塞的新工艺研究58-69
• 5.1 变产量清管工艺研究58-65
• 5.1.1 工艺调整理论基础58
• 5.1.2 管线基础数据58-60
• 5.1.3 变产量运行计算分析60-62
• 5.1.4 变产量清管计算分析62-65
• 5.2 环向清管工艺研究65-68
• 5.2.1 从远离浅水平台海管水下端清管的方案66-67
• 5.2.2 清管设施在浅水平台上的清管方案67-68
• 5.2.3 小结68
• 5.3 本章小结68-69
• 结论69-71
• 参考文献71-74
• 致谢74

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