过程成像技术在多相混输计量方面的应用

油、气、水三相混输的流量计量和流态识别等问题仍然是石油工业中亟待解决的重要问题.本文主要讨论基于过程成像的多相计量技术的发展现状、技术特点及其在多相计量方面的应用前景,分析、比较了现有典型的基于过程成像的多相计量技术.     

多相流技术在凝析气管道输送中的应用

多相流技术是当前管道输送技术发展的一个重要方面.多相流技术在降低管道投资,减少运行费用方面的显著特点已使其越来越多地用于油气管道输送.在海洋油气田开发中,为简化平台处理工艺、减少管道投资,油气输送多采用多相流输送.凝析气是多元组分的气体混合物,以饱和烃组分为主,在开采,输送过程中的凝析和反凝析现象显著,这使凝析气的管道输送不同于气体或液体的单相输送,凝析气的气液混相输送是多相流输送的一种特例.针对东海平湖油气田海底输气管道采用多相流技术输送凝析气的实例,分析了凝析气混相输送管道压降、输量和持液率的关系,并指出了预测管路温度下降值是管路安全运行的必要条件.通过对平湖凝析气管道的运行分析,强调工艺配套是多相流技术成功应用的重要条件.     

水下油气田虚拟计量技术应用

虚拟计量是基于计算机系统和油气水多相流体力学的数字化测量技术,其核心原理为:通过普通的通信协议和控制系统,获取井筒、水下采油树、水下管汇和海底管道上压力、温度信息,综合目标油气田流体的特性参数,建立目标油气田的多相流体在井筒、油嘴和海底管道内的多相流数值计算模型,通过对质量、动量及能量方程的求解,获得各个油气井的单相产量。水下虚拟计量技术既可以用于水下油气田产量的计量,也可以作为在线多相计量装置的参考评价系统,从而大大节省水下油气田开发费用。目前这一技术已经应用在国外油气田开发中,我国崖城13-4气田首次在国内应用这一创新技术。该技术在满足生产需求的同时,大大降低了海上油气田开发投资。     

多相流作用下水下刚性跨接管流致振动特性数值模拟方法研究

跨接管内一般为油、气、水混合的多相流动,目前多相流作用下的管道振动研究多为实验研究,运用计算结构力学CSD和计算流体力学CFD结合的流固耦合方法对多相流内流作用下的倒置U形跨接管流致振动问题进行研究,得到管道内的多相流分布和管道动力响应,可用于多相流内流作用下水下跨接管的设计及跨接管振动疲劳寿命分析。     

油气水复合式分离器样机实验

本文介绍了油气水分离技术方面的研究工作,分析了复合式油气水分离器的核心部件螺旋管和T型管对分离器性能的影响和作用,以及螺旋管侧壁开孔的大小、数量和位置的影响.通过试验得出适当增加h/d的值,如h/d≈20,直管直径为DN40,高度900,在大粘度下分离效果更好.联合实验表明,对一定配比的油水混合液(含水率60～80%)经T型管、螺旋管分离后,油中含水可小于1%.     

复合式油气水分离器研究

油气水的高效分离是陆上和海上油田在油气生产、输送、存储中关注的问题,复合式分离方法是近期的发展方向."十五"期间中国海洋石油总公司与中国科学院重大科技合作项目中列入了该研究课题.本文回顾了自2001年开始的五年来中国科学院力学研究所在新型复合式分离器研制方面开展的研究工作以及取得的进展.首先通过文献总结、专利调研和国内现场考察,提出了集重力、离心、膨胀于一体的复合式分离方法,采用以实验为主,结合数值模拟计算的研究路线.2003年力学所建成了模拟油气水分离的实验装置.2004年对离心和重力膨胀的关键部件--螺旋管、梯型管等进行了不同粘度、不同流速、不同油水配比条件下的油水分离实验.得到了螺旋管回转半径、开孔数量、孔径、方向,T型管垂直管的高度、数量、管径等对分离效果的影响.配合直管和螺旋管的数值模拟,得到了上述重要分离部件的设计准则,然后按工业使用分离器处理量的1/10缩尺比例,2005年设计制造了高效的复合式油水分离器.3月底,长4.5m、宽2.2m、高2.5m,全部由不锈钢制成的样机在力学所安装完毕.在粘度1～1500Mpa s,油水混合液流速变化范围为0.2～1.5m/s,油水配比为10%～90%范围内进行了分离器的实验室样机试验,达到了分离后油中含水率小于1%的当代国际先进水平.目前将设计全尺寸的复合式分离器,用于陆上油田工业现场试验以考核它的最终指标.     

模拟PID控制器对平台分离器段塞的控制

考虑到混相输送极易在管道的立管段形成严重段塞流,影响管道和下游油气水处理设备的正常工作,造成巨大的经济损失,利用OLGA多相流瞬态模拟软件对海底管道进行段塞流预测,并通过OLGA软件模拟PID控制器对严重段塞流的自动控制。结果表明,利用PID控制器能够有效进行严重段塞流的控制,推荐在管道设计时应用OLGA软件先进行段塞流的预测,再通过OLGA软件进行PID控制系统的参数设计。     

胜利埕岛东区油气混输工艺设计总结

本文介绍了国内外滩海油田油气集输工艺的现状,针对埕岛油田东区的地理位置和油藏特点,详细论述了海上平台部分以油气混输为主要特点,中心平台与陆上终端相结合的集输模式,意在为滩海油田的开发模式提供一个新的设计理念.     

基于虚拟计量技术的单井计量系统设计

考虑到单井计量是油气田开发生产中所起的监测油井的产液量、产油量和产气量,并通过产量的动态分析得知井下油藏地质变化情况和生产异常,为生产决策提供准确的数据支持的作用,而且水下生产系统单井计量设备投资施工和维护费用高,需综合考虑各方因素选择合适的计量方案,尽可能降低成本,结合中国南海某气田水下生产系统的具体情况,介绍虚拟计量技术,通过预先建立好的软件模型来对单井的油、气、水产量进行计量。     

油水两相流动压降的实验研究

本文通过实验观察了油水两相在倒U型管和水平管中的流动.实验管线为从入口到分离器长约28 m,内径50 mm的透明有机玻璃管,其中包含一个倒U型管.文中针对不同表观流速和油相百分比,给出了实验管段的压降曲线;对比油水的单相流动和混合流动,得出油水两相流动的压降大于单相水的压降,而小于单相油压降的结论.