



下載本文檔
版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡(jiǎn)介
高含水期氣液兩相流試驗(yàn)環(huán)道平均持液率的研究
終端液塞捕集器尺寸的確定原油管道管道的運(yùn)行中,突出的問(wèn)題是管道中的液體積聚,管道介質(zhì)在管道的較低位置,導(dǎo)致管道壓降,管道過(guò)流區(qū)的減少,管道的傳輸能力降低。解決方案是對(duì)管道進(jìn)行管道清洗液。清管頻率和管道終端液體采集量之間的關(guān)系非常重要。因此,應(yīng)廣泛研究不同場(chǎng)景下管道的集液量,充分反映管道頻率和集液裝置的尺寸,降低運(yùn)營(yíng)和施工成本。管道的固定量取決于管道的平均取液率。目前,采用的儀測(cè)量方法只能測(cè)量特定部件的固定率,不能測(cè)量整個(gè)試驗(yàn)環(huán)的平均固定率。管道的平均取液率是確定管道頻率和集液器(檢測(cè)器)尺寸的基本數(shù)據(jù)的管道平均取液率的有效和現(xiàn)實(shí)方法。通過(guò)對(duì)管道持續(xù)率的大量測(cè)試,我們獲得了管道平均持續(xù)率的計(jì)算方法,從而實(shí)現(xiàn)了實(shí)際生產(chǎn)。1系統(tǒng)工作原理及流場(chǎng)分析清管試驗(yàn)在石油大學(xué)(華東)多相流試驗(yàn)環(huán)道上進(jìn)行,試驗(yàn)裝置流程如圖1所示,試驗(yàn)管路清管裝置包括發(fā)球裝置、收球筒和末端儲(chǔ)液罐.經(jīng)離心泵增壓、調(diào)節(jié)閥調(diào)壓、液體質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量的液相和由壓縮機(jī)增壓、調(diào)節(jié)閥調(diào)壓、氣體流量計(jì)計(jì)量的壓縮空氣進(jìn)入氣液混合器,混合后進(jìn)入長(zhǎng)約354m、管徑為81mm的試驗(yàn)環(huán)道,其中試驗(yàn)環(huán)道內(nèi)環(huán)道可增加長(zhǎng)為40m的能夠在-30°~+30°范圍調(diào)節(jié)角度的U形管,用來(lái)研究管路的起伏特性.環(huán)道上安裝了溫度、壓力、截面含氣率、流型等流動(dòng)特性測(cè)量裝置.管道終端安裝有管束式捕集器和容積式捕集器.氣液兩相流出試驗(yàn)環(huán)道后進(jìn)入液塞捕集器進(jìn)行氣液分離,分離后的液體流回液體儲(chǔ)罐,氣體直接放空.整個(gè)系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了微機(jī)自動(dòng)控制和數(shù)據(jù)采集.通球試驗(yàn)中,采用快速切換閥門方法使流出管道的液體進(jìn)入旁接計(jì)量罐,從而直接測(cè)量管道內(nèi)的集液量.此次試驗(yàn)選擇了4種液相介質(zhì):水、-10#柴油、柴油水混合物以及Hvzw150潤(rùn)滑油,通過(guò)水平環(huán)路和附帶起伏環(huán)路的清管試驗(yàn),研究了流動(dòng)參數(shù)和液相介質(zhì)物性對(duì)平均持液率的影響.2平均持液率測(cè)算通過(guò)清管可直接得到管道中的集液量,并據(jù)此計(jì)算管道平均持液率.H?l=A?lA[BFQ](1)Η?l=A?lA[BFQ](1)假設(shè)管道內(nèi)沿線持液率相等,則平均持液率為H?l=4QpigπLD2[BFQ](2)Η?l=4QpigπLD2[BFQ](2)下面以試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)針對(duì)介質(zhì)、流動(dòng)參數(shù)、管路條件等因素對(duì)平均持液率的影響規(guī)律進(jìn)行分析討論.2.1利用煙氣混輸管路的水力清管從圖2可以看出:液相折算速度保持不變時(shí),隨著管路入口氣相折算速度增大,管道平均持液率不斷減小.氣相速度的增大使氣液相的剪切力也相應(yīng)地增大,氣相對(duì)液相的攜帶能力增強(qiáng),導(dǎo)致更多的液體被氣體帶出管道,實(shí)際上這一現(xiàn)象在文獻(xiàn)以及本次研究進(jìn)行的氣相流量瞬變?cè)囼?yàn)中都得到了證實(shí).在實(shí)際生產(chǎn)中,經(jīng)常采用這一原理進(jìn)行油氣混輸管路的水力清管操作.2.2平均持液率變化由圖3可知:當(dāng)氣相折算速度保持不變時(shí),隨著管路入口液相折算速度增大,平均持液率不斷增大.只增加液相流量而不增強(qiáng)氣相的攜帶能力,導(dǎo)致越來(lái)越多的液體滯留在管內(nèi),使管道中的集液量逐漸增加,管道中平均持液率不斷增大.2.3起伏點(diǎn)對(duì)管道平均持液率的影響圖4中θ表示環(huán)路中U形管段的起伏角度,單位為(°).試驗(yàn)介質(zhì)為水和空氣.從圖中可以看出:無(wú)論環(huán)路是否有起伏,隨著管路入口氣相折算速度增大,管道平均持液率均減小.而對(duì)相同工況,水平環(huán)路平均持液率要小于起伏環(huán)路平均持液率.這說(shuō)明管路起伏將導(dǎo)致管道平均持液率增加.管道沿線出現(xiàn)起伏時(shí),起伏點(diǎn)前由于高程阻力增加,使管道中平均持液率增加,而起伏點(diǎn)后,受重力影響,管道內(nèi)的平均持液率要降低.因此,整個(gè)管道的平均持液率是由兩段管道共同作用而決定的,也即管道中的平均持液率與起伏點(diǎn)的位置有關(guān),本文研究的試驗(yàn)裝置起伏段距離入口為240m,即起伏點(diǎn)前管道長(zhǎng)度要比起伏點(diǎn)后的管段長(zhǎng),從而導(dǎo)致整個(gè)管道的平均持液率增加.2.4不同介質(zhì)對(duì)平均持液率的影響圖5給出了不同工況下管道內(nèi)的平均持液率隨液相介質(zhì)的變化規(guī)律.圖中按照流型選取了6種工況,如表1所示.根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,其他3種液相介質(zhì)(mixture為柴油水混合物)條件下平均持液率隨氣相折算速度、液相折算速度以及管路起伏的變化規(guī)律與液相介質(zhì)為水的試驗(yàn)規(guī)律非常相似,只是數(shù)據(jù)大小有些區(qū)別.氣液相介質(zhì)對(duì)平均持液率的影響主要體現(xiàn)在液相黏度和氣液相間表面張力的變化上.液相的黏度越大,氣液間表面張力越大,氣相對(duì)液相的攜帶能力就越小,平均持液率也就越大.潤(rùn)滑油的運(yùn)動(dòng)黏度(40℃,32mm2·s-1)遠(yuǎn)大于水(40℃,1mm2·s-1)、柴油(40℃,3mm2·s-1)及柴油水混合物的運(yùn)動(dòng)黏度,同時(shí)潤(rùn)滑油與空氣之間的表面張力也比其他介質(zhì)高,所以在相同的工況下,介質(zhì)為潤(rùn)滑油時(shí)管道中的平均持液率就高于其他介質(zhì)的情況,這與圖5中所顯示的一致.此次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)液相介質(zhì)為柴油和水時(shí),管路的平均持液率的相對(duì)大小與工況有關(guān),當(dāng)液相折算速度wsl=0.081m·s-1時(shí),柴油的平均持液率大于水的平均持液率;而當(dāng)液相折算速度wsl=0.145m·s-1時(shí),柴油的平均持液率小于水的平均持液率.這種不同主要是由于流型的差異造成的,wsl=0.081m·s-1時(shí)均為分層流,而wsl=0.145m·s-1時(shí)則均為段塞流.由于試驗(yàn)中柴油水混合物中含油比較少,油水混合物的物性與水的物性相差不大,因而得到的水和柴油水混合物兩種情況下的平均持液率基本相同.3通過(guò)分析平均儲(chǔ)存率的灰色相關(guān)性,計(jì)算關(guān)系式的確定3.1灰色關(guān)聯(lián)分析主要影響因素值影響平均持液率的因素非常多,很難對(duì)其進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)處理,而且現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用關(guān)心的也只是一些主要影響因素,因而應(yīng)該找出影響平均持液率的主要因素,進(jìn)而確定出各種工況下管路的平均持液率.鄧聚龍教授提出的灰色理論方法可對(duì)有限的、表面無(wú)規(guī)律的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,從而找出系統(tǒng)本身所具有的特征.本文借助于灰色關(guān)聯(lián)理論分析各種工況下平均持液率的主要影響因素,以便深入分析各主要因素的影響程度.根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)分析方法,本文選取各種試驗(yàn)工況下的平均持液率為參考數(shù)列.對(duì)于對(duì)比數(shù)列則是根據(jù)試驗(yàn)分析以及前人的文獻(xiàn)經(jīng)驗(yàn)針對(duì)管道中的平均持液率選擇了8個(gè)影響比較大的量綱1數(shù)來(lái)作為對(duì)比數(shù)列,進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析,即:氣相折算速度準(zhǔn)數(shù)(Ngw)、液相折算速度準(zhǔn)數(shù)(Nlw)、液相性質(zhì)準(zhǔn)數(shù)(Nl)、管徑準(zhǔn)數(shù)(Nd)、液相雷諾數(shù)(Rel)、Froude數(shù)(Fr)、Euler數(shù)(Eu)以及Weber數(shù)(We).上述8個(gè)量綱1數(shù)反映了管道結(jié)構(gòu)、流體物性以及流動(dòng)特性,相應(yīng)的灰色關(guān)聯(lián)度如表2所示.由表2可知,各量綱1數(shù)對(duì)平均持液率的影響順序?yàn)?Ngw>Nlw>Rel>Eu>We>Nd>Nl>Fr.3.2回歸關(guān)系式的驗(yàn)證根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)的分析結(jié)果,本文選擇對(duì)平均持液率影響最大的3個(gè)量綱1數(shù)進(jìn)行回歸擬合,即:氣相折算速度準(zhǔn)數(shù)(Ngw)、液相折算速度準(zhǔn)數(shù)(Nlw)以及液相雷諾數(shù)(Rel),得到的關(guān)系式如下.H?l=0.5623?0.0597lnNgw+0.0446lnNlw?0.0164lnRel[BFQ](3)Η?l=0.5623-0.0597lnΝgw+0.0446lnΝlw-0.0164lnRel[BFQ](3)為了驗(yàn)證回歸關(guān)系式的準(zhǔn)確性,下面選擇在錦州收集到的JZ20-2海底管道現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)回歸關(guān)系式進(jìn)行驗(yàn)證.JZ20-2海底管道管徑304.8mm,管長(zhǎng)51km,全線高程-15~27m,環(huán)境溫度為3.1℃,管道輸送的介質(zhì)組成中甲烷占81.23%.JZ20-2管道在5個(gè)流量下進(jìn)行了5次通球清管實(shí)驗(yàn),通球后清出的管道內(nèi)集液量及平均持液率的驗(yàn)證結(jié)果如表3所示.從表3可以看出,根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合的關(guān)系式與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)相比,誤差最大的也只有14.86%,這一誤差對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用是可以接受的,因而本文得到的關(guān)系式可以用來(lái)預(yù)測(cè)實(shí)際運(yùn)行管道的集液量和平均持液率.4持液率的計(jì)算本文選擇4種液相介質(zhì),通過(guò)大量的清管試驗(yàn)得到了平均持液率隨氣、液相折算速度、液相介質(zhì)物性以及管路起伏情況等多種因素的變化規(guī)律,利用灰色關(guān)聯(lián)理論分析了平均持液率的各種影響因素,回歸了平均持液率的計(jì)算關(guān)系式并對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證,得到以下結(jié)論.(1)管路平均持液率隨液相折算速度增加而增加,而隨氣相折算速度增加而減小.(2)管路中出現(xiàn)起伏段會(huì)造成平均持液率增加.(3)液相介質(zhì)為潤(rùn)滑油的試驗(yàn)管道平均持液率最大;液相為水和柴油的試驗(yàn)管道平均持液率與管路的流型有關(guān):分層流時(shí),液相為柴油的平均持液率大;而段塞流時(shí),液相為水的平均持液率大;液相為油水混合物的平均持液率與液相為水的平均持液率相差不多.(4)根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)分析,各個(gè)量綱1數(shù)對(duì)平均持液率的影響程度順序?yàn)?Ngw>Nlw>Rel>Eu>We>Nd>Nl>Fr.(5)本文根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)果選取
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 護(hù)理題庫(kù)試題及答案解析
- 初三數(shù)學(xué)二次函數(shù)能力提升強(qiáng)化試卷及答案
- 銀行從業(yè)考試章節(jié)及答案解析
- 船舶安全生產(chǎn)考試題庫(kù)及答案解析
- 遼寧水利建造師安全員B卷題庫(kù)及答案解析
- 醫(yī)院護(hù)理消防考試題庫(kù)及答案解析
- 證券從業(yè)資格考試無(wú)座位及答案解析
- 煙草安全培訓(xùn)資格題庫(kù)及答案解析
- 南通護(hù)理招聘考試題庫(kù)及答案解析
- 垌鄉(xiāng)安全工程師考證題庫(kù)及答案解析
- MOOC 頸肩腰腿痛中醫(yī)防治-暨南大學(xué) 中國(guó)大學(xué)慕課答案
- 媒介素養(yǎng)概論 課件 第0-2章 緒論、媒介素養(yǎng)、媒介素養(yǎng)教育
- 2024年米粉項(xiàng)目實(shí)施方案
- 頂管頂力計(jì)算
- 綜合實(shí)踐活動(dòng)課程的設(shè)計(jì)與實(shí)施
- 《影視鑒賞》教學(xué)課件 《影視鑒賞》第三章
- 職工三級(jí)安全教育卡模版
- 新疆民族團(tuán)結(jié)模范人物
- 供應(yīng)鏈金融業(yè)務(wù)培訓(xùn)課件
- 幼兒教育政策法規(guī)解讀-高職-學(xué)前教育專業(yè)課件
- 污染場(chǎng)地環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理與原位地下水修復(fù)技術(shù) 陳夢(mèng)舫
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論