长输管线设备安装缺陷与故障处理的毕业论文.docx

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1、长输管线设备安装缺陷与故障处理的毕业论文目录1 才 11.1 研究目的11.2 国内外研究现状21.3 本文研究的内容和成果9第2章计算过程102.1 沿程压降102.2 流态判别公式一贝克分流法1112.3 液相为非牛顿流体时剪切速率的确定112.4 计算步骤12第3章原油、天然气和水的物性参数133.1 溶解油气比133.2 原油体积系数143.3 天然气的压缩系数153.4 原油和气相的密度173.5 原油、水、天然气间的表面张力173.6 含水原油的流变指数18第4章软件编制及计算结果分析194.1 计算一口井的过程194.2 软件程序编制234.3 评价的依据244.4 本研究中所用

2、的误差参数244.5 评价的结果244.6 误差分析25结论26致谢27参考文献28附录29附程序29附表33第1章概述矿场气液混输管线的压降计算，属于多相流问题。常温输送工况下的压降计算只是它们的一个特例。压降的大小不但与参数有关，而且与管道的几何尺寸和多相之间所组成的流动形式有关。输送温度的大小对压降起主导作用。由北三复线实验表明：液相压降与输送温度成反比，如列宾宗公式所示。气液两相流混输管路温度对压降的影响比较复杂。输送温度小于70时，气体分子间碰撞速度减缓，液相粘度增大较快，压降随温度的减小而增大，液相对摩阻起主要作用。油气比是决定流动形态的重要因素，溶解气的存在会使管路压降减小。两相

3、在水平管中流动时液相时，介质与管壁的相互作用主要是液相来完成，且液相流速总是滞后气相流速因此混输管路压降的大小主要受液相粘度的制约。在一定管道内，输量越大，管线越长，或管径越小，压降越大。对于两相流不同学者提出了不同的流型。这里主要以两相介质分布的外形据贝克分流法将其液两相流分成7种形态：泡状流、气团流、层状流、波状流、冲击流、环状流、雾状流。在前人工作的基础上，李德选等人据贝克的这种分流法,判断出流型取相应的阳和夕值，自己总结了压降的计算公式。在李氏算法中，由于是常温输送对于全线的计算，为了简便起见忽略了温度的影响统一使用平均温度值，并且采用气液相混合物的平均流速。1.1 研究目的在石油开采

4、后，为了使油管中油、气、水混输管路处于最优的工作状态，节省投资以提高输送效率，有必要开展水平管中油、气、水混合物流动规律的研究,对压降进行计算。油气水三相混输管广泛应用于石油、化工及其它相关的行业中，尤其在油田开采过程中和采用油气水三相混输的管道上，由于其流动特性和研究成果可以优化管道设计，降低管道造价，确保管道的安全运行，因此对实际工程具有重要意义。而混输管路的常温输送工艺流程具有如下特点：(1)简化井口，完善联合站，中间不开口，节约能源，为原油稳定、轻油回收、降低集输系统油气损耗创造了条件。（2）去掉了井口、计量站的加热设备，节约能源，管理方便，有利用于安全生产。（3）与加热流程相比减少了

5、工程量，可节省建设投资并降低成本。（4）可使计量站内流程进一步简化，减少局部压降。油田输送管网的投资约占油田地面总投资的三分之一，输送能耗约占生产总能耗的五分之二。所以说常温输送是充分利用地层能量，减少能源消耗，节约投资，降低生产成本，提高经济效益的有效途径。在矿场技术工艺中实行常温输送，就是利用井口余热、余压对油水气混合物进行不加热输送。常温输送工艺不但节能、节资，而且是实现全密闭集输工艺的关键环节。本文在对含水原油进行大量研究，并整理出含水原油的流变参数与含水率的相关规律的基础上，针对大庆油田原油集输管道中油、气、水多相流动的压降变化规律，对原油集输管道的水力计算进行初步探讨。利用李氏算法

6、对大庆油田70口井及集输实测生产数据进行计算对比，对不同的含水率的原油输送进行了计算校核，并对贝克流型图中用的取值范围进行了扩充以减少误差。1.2 国内外研究现状1.2.1 对流型的研究在油气水三相混输的管路内，学者们对流型的定义存在较大的分歧。部分人认为三相流的流型与两相流的流型基本相同，两相流的流型图可以用于描述三相流如Baker流型图。另一部分人认为三相流的流型较多影响因素复杂，两相流的流型划分或者流型图不能用于判断三相流。对于三相流，早在1955年，Sobocinski就研究了油气水三相流，发现在低流量下三相分层流动，而在高流量下出现了分散流，因而提出了划分三相流型的观点。随后，对三相

7、流型的划分进行大量研究并取得了较快的进展。1992年，美国的Acikgoz和Lahay等学者发布了油气水三项流流型和体积含气率的研究成果。根据油基和水基的不同，他们提出并划分了油基分散气团流、油基分散段塞流、油基分散分层流、油基分散分层/波浪流、油基分离分层/波浪流、油基分离波状分离一环状流、油基分离/分散分离一环状流、水基分散段塞流、水基分散段塞流、水基分散分层/波状流、水基分离/分散分层一环状流和水基分散分层一环状流10种流型。在上述工作的基础上，建立了水平管中油气水三相流的流型图。由于涉及油基和水基的变化，因此油气水三相流流型之间的过渡和气液两相流也不同，显得更加复杂。1993-1996

8、年，美国俄亥俄大学以Jepson为首的课题连续撰文，论述了他们在油气水方面的研究成果，包括流型、压降、分层流液膜厚度和段塞频率等内容。他们将流型划分成三类7种，即分层流（包括分层光滑流、分层波浪流和波浪流）、间歇流（包括气团流、段塞流和你段塞流）和环状流。通过比较他们发现Taitel/dulker（1976）流型划分法不能预测三相流的流型变化。三相流与气液两相流相比，随着油相的增加，段塞流在较低的液速下出现，这明显的反映了液相的组成对流型的过渡的影响。1997年，Hewitt等学者在高压多相流设备上进行了三相流的试验，研究了流型、压力梯度和相分率。对于油气水三相流动，他们依照有水和气液关系划分

9、了8种流型，类似Acikgoz提出的流型称谓，观察到了油基分离环状流，给出了不同压力下的三张流型图。经过比较可以发现，压力的增加使得分层流的区域扩大。由于实验条件的不同，虽然从表面上看与Acikgoz的流型相似，但观察的结果并不符合Acikgoz的流型图，存在相当大的差别。1998-1999年，吴浩江、李斌和周芳等学者对水平管中的油气水三项进行了流行分析，以新的术语定义了水平管中油气水流动的7种流型（见表1）。为了简化流型的划分，对油水之间的关系采用了分离和弥散两种形式加以描述。表1流型图序号流型简称基准相油-水关系气-液关系1油基分离弹状流O-S-SL2水基弥散弹状流W-D-SL3油基弥散弹

10、状流O-D-SL4分离分离波状分层流o-s-st. W5油基弥散波状分层流O-D-St. W6油基弥散环状流0-D-A7水基弥散波状分层流W-D-St. W2000年，周云龙等人发表了油气水三相流流型的研究成果。试验采用压降变化判断液相是油包水（W/0）型还是水包油型（0/W）型，并在保持气相流量和液相总流量不变的条件下，增加了含水率，使流型从W/0转变到0/W型。由于三相流的流型比两相流复杂，除了常见的气液两相流流型外，还出现了一些新的流型。以油包水（W/0）和水包油（0/W）型划分了以下流型。（1）油包水型（W/0）,包括泡状流、分层流、波状分层流、气弹状流和环状流。（2）水包油型（0/W

11、）,包括泡状流、平滑分层流、波状分层流、弹状流和环状流。在此基础上，建立了含水率为0.25、0.5、0. 75时的流型图，理论模型与试验结果基本吻合。气液两相流的研究是一个经典的研究课题。国内外的学者作了大量的研究。国外早在20世纪初就已经开展了石油工业油气多相规律的研究，他们主要研究了两相流的分类、流型图、管内压降的分布、管内压降的分布、温度场的分布、不同流型下换热规律、气一液两相间的传质、传热规律。1949年洛克哈特（Lochart）和马蒂内利（Martinelli）最先提出了水平管中压降的一般规律。它是早期应用较广一种计算方法。1945-1967年间，贝克（Baker）发表了一系列有关油

12、气混输管道压降计算的文章。Baker所写的“石油和天然气”中对管线中的多相流进行了阐述。贝克认为在计算两相流压降前应先判断流型。I960年，休斯顿大学的杜克勒等从1960年开始进行了较大规模的两相流研究。通过大量的收集资料和相似原理的应用，他们提出了计算水平气液两相流压降的新方法。1967年，Orkiszewski推广了Griffithfallis的工作方法，建立了翻盖所有流型的垂直管两相流压降计算方法。泡状流用Griffith方法，段塞流中的密度用Griffith-Wallis方法，摩阻压力梯度用Orkiszewski的方法，段塞流与雾状流的过度区和雾状流均用Duns-Ros方法。Oriki

13、szewski采用了Hagedorn的原始数据，并定义了一个随液体类型、黏度和管径、流速的变化的系数，这个系数称为液体分布系数几 他认为液体分布系数T隐含说明了这一物理现象，即段塞流中的液体分布为液塞、气泡周围的液膜和气泡中的液滴。这些液体分布的变化都将改变总的摩擦损失，这种摩擦损失基本上由液塞和液膜来决定。当气泡举升速度为零时，流型变成雾状流。这种方法使Griffith-Wallis的段塞流计算延伸到高流量范围。1972年，Aziz-Govier-Fogarasi在Govier等人研究的基础上，提出了比Duns-Ros更确切、简单的流动型态分布图。这种分布图流型转变界限明确，有表达式，计算机

14、处理方便。通过这种型态图识别流型被证明是较好的方法之一。Aziz等人是从气液两相流动机理分析出发，得出泡状流和段塞流压降计算方法的。在泡状流中，扩散在连续油中的小气泡以及混合物的运动，反映了泡状流的特征，气液相的密度差异使气泡的速度比液相速度和整个气液混合物的平均速度更快。在段塞流中，流量的增加使大量的小气泡碰撞，合并成帽状气泡，即泰勒气泡，气泡间液体的运动形成了段塞。Aziz-Govier-Fogarasi在密度和摩擦损失项中，通过气液两相分离作用，引入当地气相体积因素。显示了Aziz相关式与均相流动模型在方法上的差异。这种方在理论上是合理的，已成为石油工业界广泛接受的方法之一了。1974年，格雷戈里(Gregory)、曼德汉(Mandhane)和阿济兹(Aziz)使用曼德汉等的流型分布图确定流态，总结出了不同流态下最佳计算方法。1976年,泰特尔(Taitel)和杜克勒对水平和接近水平的气液两相管流进行分析，得出了很巧妙的模型。1981年,穆贾沃(Mujawar)和饶(Rao)发表了题为“水平管中气体一非牛顿液体两相流动”的文章。他们对洛克哈特一马蹄内利相关规律加以改进，将其扩展到气体一非牛顿两相流动，并进行室内实验研究，推导出了所有流动区域压降和持液率的计算公式。1982年,