發(fā)布時間：2018-05-17 07:26

  本文選題：氣液混輸 + 稠油　； 參考：《西南石油大學》2017年碩士論文

【摘要】：稠油作為一種重要的能源,在石油天然氣勘探開發(fā)以及國家能源戰(zhàn)略儲備中占有重要的地位。由于稠油黏度高、密度大,且流動性差,常規(guī)輸送工藝難以滿足其安全經濟高效的管輸要求。受流體摻氣減阻的啟發(fā),同時考慮到一些偏遠分散油井及海洋平臺多將伴生氣放空或燃燒處理,若將這些氣體與稠油混輸,可望實現(xiàn)稠油的減阻節(jié)能輸送。為此,論文提出稠油摻氣阻力特性研究的思路及方法,探討稠油摻氣減阻的條件及主要影響因素,探索稠油管輸減阻的新方法,為促進稠油摻氣輸送技術發(fā)展奠定理論基礎。論文采用數值模擬與室內實驗相結合的研究手段,對稠油摻氣輸送阻力特性以及相關問題開展深入研究:采用數值模擬方法,通過建立海管模型,研究了摻氣介質、氣液比和管徑對壓降、溫降、氣液相流速、持液率和流型的影響;采用220#白油、440#白油作為模擬用油,測試并分析其物性、特性的變化規(guī)律;選擇空氣作為實驗模擬摻氣介質,設計合適的摻氣系統(tǒng),建立小型實驗環(huán)道裝置模擬稠油摻氣輸送,系統(tǒng)研究了稠油摻氣過程中的流動行為,探討了其流動過程中的摻氣壓降、流型等變化規(guī)律;對比分析相關壓降模型描述稠油摻氣流動實驗的適用性。研究結果表明:(1)稠油隨摻氣量的增加,沿程壓降均逐漸增大,持液率逐漸降低,并逐步出現(xiàn)段塞流;摻氣介質為伴生氣時壓降最小,為二氧化碳時最大;通過摻氣壓降值的相對大小比對,不斷縮小各摻氣介質的最優(yōu)摻氣區(qū)間,在模擬區(qū)間內得到氮氣和空氣的最優(yōu)摻氣比均為為1:1,二氧化碳的最優(yōu)摻氣比為0.65:1,伴生氣的最優(yōu)摻氣比為1.2:1;(2)220#和440#模擬油在測試溫度10～60℃下均具有良好的牛頓流體特性,并且在10～30℃下黏度隨溫度的升高而降低明顯;(3)實驗范圍內220#白油摻氣減阻率大多在20%以下,最大減阻率不超過60%,且采用T型三通摻氣方式的減阻率總體高于采用Y型三通摻氣方式的獲得的減阻率;在同一種摻氣方式下,440#白油與220#白油相比,整體減阻率更高,在相同的減阻率下氣液比更高,但低氣液比減阻效果更好;(4)在實驗工況下,220#白油T型摻氣在氣液比為24.02時減阻率最大,為49.24%;Y型摻氣時在氣液比為4.35時減阻率最大,為39.13%;440#白油Y型摻氣在氣液比為0.96時減阻率最大,為33.76%。同時,由第2章的模擬結果可知,在軟件模擬工況范圍內,摻入空氣的最優(yōu)摻氣比為1:1,稠油黏度亦與本章模擬油黏度相近,說明液相黏度是影響最優(yōu)摻氣比的主要因素之一;(5)理論計算值主要分布在較低的壓降區(qū)間,而實驗值主要分布在較高的壓降區(qū)間;當流體的黏度一定時,其數據點主要分布在低氣液比范圍內,氣液比數值越小,計算的壓差值與模擬結果之間的誤差越小,黏度越高模型的適用性越差;(6)杜克勒Ⅱ法更適合描述文中流體摻氣流動過程,同時也驗證了杜克勒Ⅱ法壓降公式適用的黏度范圍和流量范圍較杜克勒I法更廣。
[Abstract]:Heavy oil, as an important source of energy, occupies an important position in oil and gas exploration and development and national energy strategic reserve. Due to the high viscosity, large density and poor fluidity of heavy oil, it is difficult to meet the safe and efficient pipeline transportation requirements by conventional transport technology. In oil wells and offshore platforms, most of the associated gas is released or burned. If these gases are mixed with heavy oil, it is expected to realize the energy saving and energy saving transportation of heavy oil. Therefore, the paper puts forward the thought and method for the study of the resistance characteristics of heavy oil, discusses the conditions and main influencing factors of the drag reduction of heavy oil, and explores a new method to reduce the resistance of heavy oil pipes. The theoretical foundation for the development of heavy oil aeration transport technology is laid. In this paper, numerical simulation and laboratory experiments are used to carry out a thorough study on the resistance characteristics and related problems of heavy oil aeration transport. By using the numerical simulation method and through the establishment of the sea pipe model, the air and liquid ratio and the pipe diameter are studied for the pressure drop, temperature drop and gas and liquid. The effect of phase flow rate, liquid holdup and flow pattern, using 220# white oil and 440# white oil as simulated oil, test and analyze its property and characteristics, choose air as an experimental analog aeration medium, design a suitable aeration system, establish a small experimental loop device to simulate heavy oil aeration transport, and systematically study the flow of heavy oil in the process of aeration. Dynamic behavior, the variation law of air pressure drop and flow pattern in the flow process is discussed, and the applicability of the correlation pressure drop model is compared and analyzed. The results show that (1) the pressure drop along the range increases gradually with the increase of the amount of gas, the liquid holding rate decreases gradually, and the slug flow gradually appears, and the aeration medium is associated gas. The minimum time pressure drop is the maximum of carbon dioxide; the optimum aeration interval of each aeration medium is narrowed by the relative size ratio of the air pressure drop. The optimum aeration ratio of nitrogen and air is 1:1, the optimum aeration ratio of carbon dioxide is 0.65:1, and the optimal aeration ratio of associated gas is 1.2:1 in the simulated interval; (2) 220# and 440# simulation The oil has good Newton fluid characteristics at the test temperature of 10~60 C, and the viscosity decreases with the increase of temperature at 10~30 C. (3) the drag reduction rate of 220# white oil is mostly below 20% and the maximum drag reduction rate is not more than 60% within the experimental range, and the drag reduction rate of T type three through aeration is generally higher than that of Y type three. In the same aeration mode, the overall drag reduction rate of 440# white oil is higher than that of 220# white oil, and the gas to liquid ratio is higher at the same drag reduction rate, but the low gas solution is better than the drag reduction effect. (4) under the experimental conditions, the maximum drag reduction rate of 220# white oil T aeration is 49.24% when the gas to liquid ratio is 24.02, and the Y type aeration is in the gas to liquid ratio when the Y type aeration is used. The maximum drag reduction rate at 4.35 is 39.13%, and the maximum drag reduction rate of 440# white oil Y aeration is 33.76%. at the gas liquid ratio of 0.96. The simulation results of the second chapters show that the optimal mixture ratio of air is 1:1, and the viscosity of heavy oil is similar to that of this chapter, indicating that the viscosity of liquid is the optimal mixture ratio. One of the main factors: (5) the theoretical calculation is mainly distributed in the lower pressure drop interval, and the experimental value is mainly distributed in the higher pressure drop interval. When the viscosity of the fluid is fixed, the data point is mainly distributed in the range of low gas liquid ratio, the smaller the gas liquid ratio, the smaller the error between the calculated pressure difference and the simulation result, the higher the viscosity model. The worse the applicability is, (6) the Duke Le II method is more suitable for describing the flow of fluid aeration in the paper, and it is also proved that the range of viscosity and flow range of the Duke Le II pressure drop formula is more wide than that of the Duke I method.
【學位授予單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TE832

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本文編號：1900497