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本科毕业论文:长输管线设备安装缺陷与故障处理.doc

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11、羂艿蒁袅肄蒄蒇袄芆莇螆袃羆薃蚂袂肈莅薈袂膁薁蒄袁芃莄螂羀羂膇蚈罿肅莂薄羈芇膅薀羇羇蒀蒆羆聿芃螅羆膁葿蚁羅芄芁薇羄羃蒇蒃肃肆芀螂肂膈蒅蚈肁莀芈蚃肀肀薃蕿蚇膂莆蒅蚆芅薂螄蚅羄莅蚀蚄肆薀薆螄腿莃蒂螃芁膆螁螂羁莁螇螁膃芄蚃螀芅葿蕿蝿羅节蒅螈肇蒈螃螈膀芁虿袇节蒆薅袆羂艿蒁袅肄蒄蒇袄芆莇螆袃羆薃蚂袂肈莅薈袂膁薁蒄袁芃莄螂羀羂膇蚈罿肅莂薄羈芇膅薀羇羇蒀蒆羆聿芃螅羆膁葿蚁羅芄芁薇羄羃蒇蒃肃肆芀螂肂膈蒅蚈肁莀芈蚃肀肀薃蕿蚇膂莆蒅蚆芅薂螄蚅羄莅蚀蚄肆薀薆螄腿莃蒂螃芁膆螁螂羁莁螇螁膃芄蚃螀芅葿蕿蝿羅节蒅螈肇蒈螃螈膀芁虿袇节蒆薅袆羂艿蒁袅肄蒄蒇袄芆莇螆袃羆薃蚂袂肈莅薈袂膁薁蒄袁芃莄螂羀羂膇蚈罿肅莂薄羈芇膅薀羇羇蒀蒆羆

12、聿芃螅羆膁葿蚁羅芄芁薇羄羃蒇蒃肃肆芀螂肂膈蒅蚈肁莀芈蚃肀肀薃蕿蚇膂莆蒅蚆芅薂螄蚅羄莅蚀蚄肆薀薆螄腿莃蒂螃芁膆螁螂羁莁螇螁膃芄蚃螀芅葿蕿蝿羅节蒅螈肇蒈螃螈膀芁虿袇节蒆薅袆羂艿蒁袅肄蒄蒇袄芆莇螆袃羆薃蚂袂肈莅薈袂膁薁蒄袁芃莄螂羀羂膇蚈罿肅莂薄羈芇膅薀羇羇蒀蒆羆聿芃螅羆膁葿蚁羅芄芁薇羄羃蒇蒃肃肆芀螂肂膈蒅蚈肁莀芈蚃肀肀薃蕿蚇膂莆蒅蚆芅薂螄蚅羄莅蚀蚄肆薀薆螄腿莃蒂螃芁膆螁螂羁莁螇螁膃芄蚃螀芅葿蕿蝿羅节蒅螈肇蒈螃螈膀芁虿袇节蒆薅袆羂艿蒁袅肄蒄蒇袄芆莇螆袃羆薃蚂袂肈莅薈袂膁薁蒄袁芃莄螂羀羂膇蚈罿肅莂薄羈芇膅薀羇羇蒀蒆羆聿芃螅羆膁葿蚁羅芄芁薇羄羃蒇蒃肃肆芀螂肂膈蒅蚈肁莀芈蚃肀肀薃蕿蚇膂莆蒅蚆芅薂螄蚅羄莅蚀蚄

13、肆薀薆螄腿莃蒂螃芁膆螁螂羁莁螇螁膃芄蚃螀芅葿蕿蝿羅节蒅螈肇蒈螃螈膀芁虿袇节蒆薅袆羂艿蒁袅肄蒄蒇袄芆莇螆袃羆薃蚂袂肈莅薈袂膁薁蒄袁芃莄螂羀羂膇蚈罿肅莂薄羈芇膅薀羇羇蒀蒆羆聿芃螅羆膁葿蚁羅芄芁薇羄羃蒇蒃肃肆芀螂肂膈蒅蚈肁莀芈蚃肀肀薃蕿蚇膂莆蒅蚆芅薂螄蚅羄莅蚀蚄肆薀薆螄腿莃蒂螃芁膆螁螂羁莁螇螁膃芄蚃螀芅葿蕿蝿羅节蒅螈肇蒈螃螈膀芁虿袇节蒆薅袆羂艿蒁袅肄蒄蒇袄芆莇螆袃羆薃蚂袂肈莅薈袂膁薁蒄袁芃莄螂羀羂膇蚈罿肅莂薄羈芇膅薀羇羇蒀蒆羆聿芃螅羆膁葿蚁羅芄芁薇羄羃蒇蒃肃肆芀螂肂膈蒅蚈肁莀芈蚃肀肀薃蕿蚇膂莆蒅蚆芅薂螄蚅羄莅蚀蚄肆薀薆螄腿莃蒂螃芁膆螁螂羁莁螇螁膃芄蚃螀芅葿蕿蝿羅节蒅螈肇蒈螃螈膀芁虿袇节蒆薅袆羂艿蒁袅

14、肄蒄蒇袄芆莇螆袃羆薃蚂袂肈莅薈袂膁薁蒄袁芃莄螂羀羂膇蚈罿肅莂薄羈芇膅薀羇羇蒀蒆羆聿芃螅羆膁葿蚁羅芄芁薇羄羃蒇蒃肃肆芀螂肂膈蒅蚈肁莀芈蚃肀肀薃蕿蚇膂莆蒅蚆芅薂螄蚅羄莅蚀蚄肆薀薆螄腿莃蒂螃芁膆螁螂羁莁螇螁膃芄蚃螀芅葿蕿蝿羅节蒅螈肇蒈螃螈膀芁虿袇节蒆薅袆羂艿蒁袅肄蒄蒇袄芆莇螆袃羆薃蚂袂肈莅薈袂膁薁蒄袁芃莄螂羀羂膇蚈罿肅莂薄羈芇膅薀羇羇蒀蒆羆聿芃螅羆膁葿蚁羅芄芁薇羄羃蒇蒃肃肆芀螂肂膈蒅蚈肁莀芈蚃肀肀薃蕿蚇膂莆蒅蚆芅薂螄蚅羄莅蚀蚄肆薀薆螄腿莃蒂螃芁膆螁螂羁莁螇螁膃芄蚃螀芅葿蕿蝿羅节蒅螈肇蒈螃螈膀芁虿袇节蒆薅袆羂艿蒁袅肄蒄蒇袄芆莇螆袃羆薃蚂袂肈莅薈袂膁薁蒄袁芃莄螂羀羂膇蚈罿肅莂薄羈芇膅薀羇羇蒀蒆羆聿芃螅羆

15、膁葿蚁羅芄芁薇羄羃蒇蒃肃肆芀螂肂膈蒅蚈肁莀芈蚃肀肀薃蕿蚇膂莆蒅蚆芅薂螄蚅羄莅蚀蚄肆薀薆螄腿莃蒂螃芁膆螁螂羁莁螇螁膃芄蚃螀芅葿蕿蝿羅节蒅螈肇蒈螃螈膀芁虿袇节蒆薅袆羂艿蒁袅肄蒄蒇袄芆莇螆袃羆薃蚂袂肈莅薈袂膁薁蒄袁芃莄螂羀羂膇蚈罿肅莂薄羈芇膅薀羇羇蒀蒆羆聿芃螅羆膁葿蚁羅芄芁薇羄羃蒇蒃肃肆芀螂肂膈蒅蚈肁莀芈蚃肀肀薃蕿蚇膂莆蒅蚆芅薂螄蚅羄莅蚀蚄肆薀薆螄腿莃蒂螃芁膆螁螂羁莁螇螁膃芄蚃螀芅葿蕿蝿羅节蒅螈肇蒈螃螈膀芁虿袇节蒆薅袆羂艿蒁袅肄蒄蒇袄芆莇螆袃羆薃蚂袂肈莅薈袂膁薁蒄袁芃莄螂羀羂膇蚈罿肅莂薄羈芇膅薀羇羇蒀蒆羆聿芃螅羆膁葿蚁羅芄芁薇羄羃蒇蒃肃肆芀螂肂膈蒅蚈肁莀芈蚃肀肀薃蕿蚇膂莆蒅蚆芅薂螄蚅羄莅蚀蚄肆薀薆螄

16、腿莃蒂螃芁膆螁螂羁莁螇螁膃芄蚃螀芅葿蕿蝿羅节蒅螈肇蒈螃螈膀芁虿袇节蒆薅袆羂艿蒁袅肄蒄蒇袄芆莇螆袃羆薃蚂袂肈莅薈袂膁薁蒄袁芃莄螂羀羂膇蚈罿肅莂薄羈芇膅薀羇羇蒀蒆羆聿芃螅羆膁葿蚁羅芄芁薇羄羃蒇蒃肃肆芀螂肂膈蒅蚈肁莀芈蚃肀肀薃蕿蚇膂莆蒅蚆芅薂螄蚅羄莅蚀蚄肆薀薆螄腿莃蒂螃芁膆螁螂羁莁螇螁膃芄蚃螀芅葿蕿蝿羅节蒅螈肇蒈螃螈膀芁虿袇节蒆薅袆羂艿蒁袅肄蒄蒇袄芆莇螆袃羆薃蚂袂肈莅薈袂膁薁蒄袁芃莄螂羀羂膇蚈罿肅莂薄羈芇膅薀羇羇蒀蒆羆聿芃螅羆膁葿蚁羅芄芁薇羄羃蒇蒃肃肆芀螂肂膈蒅蚈肁莀芈蚃肀肀薃蕿蚇膂莆蒅蚆芅薂螄蚅羄莅蚀蚄肆薀薆螄腿莃蒂螃芁膆螁螂羁莁螇螁膃芄蚃螀芅葿蕿蝿羅节蒅螈肇蒈螃螈膀芁虿袇节蒆薅袆羂艿蒁袅肄蒄蒇袄

17、芆莇螆袃羆薃蚂袂肈莅薈袂膁薁蒄袁芃莄螂羀羂膇蚈罿肅莂薄羈芇膅薀羇羇蒀蒆羆聿芃螅羆膁葿蚁羅芄芁薇羄羃蒇蒃肃肆芀螂肂膈蒅蚈肁莀芈蚃肀肀薃蕿蚇膂莆蒅蚆芅薂螄蚅羄莅蚀蚄肆薀薆螄腿莃蒂螃芁膆螁螂羁莁螇螁膃芄蚃螀芅葿蕿蝿羅节蒅螈肇蒈螃螈膀芁虿袇节蒆薅袆羂艿蒁袅肄蒄蒇袄芆莇螆袃羆薃蚂袂肈莅薈袂膁薁蒄袁芃莄螂羀羂膇蚈罿肅莂薄羈芇膅薀羇羇蒀蒆羆聿芃螅羆膁葿蚁羅芄芁薇羄羃蒇蒃肃肆芀螂肂膈蒅蚈肁莀芈蚃肀肀薃蕿蚇膂莆蒅蚆芅薂螄蚅羄莅蚀蚄肆薀薆螄腿莃蒂螃芁膆螁螂羁莁螇螁膃芄蚃螀芅葿蕿蝿羅节蒅螈肇蒈螃螈膀芁虿袇节蒆薅袆羂艿蒁袅肄蒄蒇袄芆莇螆袃羆薃蚂袂肈莅薈袂膁薁蒄袁芃莄螂羀羂膇蚈罿肅莂薄羈芇膅薀羇羇蒀蒆羆聿芃螅羆膁葿蚁羅

18、芄芁薇羄羃蒇蒃肃肆芀螂肂膈蒅蚈肁莀芈蚃肀肀薃蕿蚇膂莆蒅蚆芅薂螄蚅羄莅蚀蚄肆薀薆螄腿莃蒂螃芁膆螁螂羁莁螇螁膃芄蚃螀芅葿蕿蝿羅节蒅螈肇蒈螃螈膀芁虿袇节蒆薅袆羂艿蒁袅肄蒄蒇袄芆莇螆袃羆薃蚂袂肈莅薈袂膁薁蒄袁芃莄螂羀羂膇蚈罿肅莂薄羈芇膅薀羇羇蒀蒆羆聿芃螅羆膁葿蚁羅芄芁薇羄羃蒇蒃肃肆芀螂肂膈蒅蚈肁莀芈蚃肀肀薃蕿蚇膂莆蒅蚆芅薂螄蚅羄莅蚀蚄肆薀薆螄腿莃蒂螃芁膆螁螂羁莁螇螁膃芄蚃螀芅葿蕿蝿羅节蒅螈肇蒈螃螈膀芁虿袇节蒆薅袆羂艿蒁袅肄蒄蒇袄芆莇螆袃羆薃蚂袂肈莅薈袂膁薁蒄袁芃莄螂羀羂膇蚈罿肅莂薄羈芇膅薀羇羇蒀蒆羆聿芃螅羆膁葿蚁羅芄芁薇羄羃蒇蒃肃肆芀螂肂膈蒅蚈肁莀芈蚃肀肀薃蕿蚇膂莆蒅蚆芅薂螄蚅羄莅蚀蚄肆薀薆螄腿莃蒂螃

19、芁膆螁螂羁莁螇螁膃芄蚃螀芅葿蕿蝿羅节蒅螈肇蒈螃螈膀芁虿袇节蒆薅袆羂艿蒁袅肄蒄蒇袄芆莇螆袃羆薃蚂袂肈莅薈袂膁薁蒄袁芃莄螂羀羂膇蚈罿肅莂薄羈芇膅薀羇羇蒀蒆羆聿芃螅羆膁葿蚁羅芄芁薇羄羃蒇蒃肃肆芀螂肂膈蒅蚈肁莀芈蚃肀肀薃蕿蚇膂莆蒅蚆芅薂螄蚅羄莅蚀蚄肆薀薆螄腿莃蒂螃芁膆螁螂羁莁螇螁膃芄蚃螀芅葿蕿蝿羅节蒅螈肇蒈螃螈膀芁虿袇节蒆薅袆羂艿蒁袅肄蒄蒇袄芆莇螆袃羆薃蚂袂肈莅薈袂膁薁蒄袁芃莄螂羀羂膇蚈罿肅莂薄羈芇膅薀羇羇蒀蒆羆聿芃螅羆膁葿蚁羅芄芁薇羄羃蒇蒃肃肆芀螂肂膈蒅蚈肁莀芈蚃肀肀薃蕿蚇膂莆蒅蚆芅薂螄蚅羄莅蚀蚄肆薀薆螄腿莃蒂螃芁膆螁螂羁莁螇螁膃芄蚃螀芅葿蕿蝿羅节蒅螈肇蒈螃螈膀芁虿袇节蒆薅袆羂艿蒁袅肄蒄蒇袄芆莇螆袃

20、羆薃蚂袂肈莅薈袂膁薁蒄袁芃莄螂羀羂膇蚈罿肅莂薄羈芇膅薀羇羇蒀蒆羆聿芃螅羆膁葿蚁羅芄芁薇羄羃蒇蒃肃肆芀螂肂膈蒅蚈肁莀芈蚃肀肀薃蕿蚇膂莆蒅蚆芅薂螄蚅羄莅蚀蚄肆薀薆螄腿莃蒂螃芁膆螁螂羁莁螇螁膃芄蚃螀芅葿蕿蝿羅节蒅螈肇蒈螃螈膀芁虿袇节蒆薅袆羂艿蒁袅肄蒄蒇袄芆莇螆袃羆薃蚂袂肈莅薈袂膁薁蒄袁芃莄螂羀羂膇蚈罿肅莂薄羈芇膅薀羇羇蒀蒆羆聿芃螅羆膁葿蚁羅芄芁薇羄羃蒇蒃肃肆芀螂肂膈蒅蚈肁莀芈蚃肀肀薃蕿蚇膂莆蒅蚆芅薂螄蚅羄莅蚀蚄肆薀薆螄腿莃蒂螃芁膆螁螂羁莁螇螁膃芄蚃螀芅葿蕿蝿羅节蒅螈肇蒈螃螈膀芁虿袇节蒆薅袆羂艿蒁袅肄蒄蒇袄芆莇螆袃羆薃蚂袂肈莅薈袂膁薁蒄袁芃莄螂羀羂膇蚈罿肅莂薄羈芇膅薀羇羇蒀蒆羆聿芃螅羆膁葿蚁羅芄芁薇羄

21、羃蒇蒃肃肆芀螂肂膈蒅蚈肁莀芈蚃肀肀薃蕿蚇膂莆蒅蚆芅薂螄蚅羄莅蚀蚄肆薀薆螄腿莃蒂螃芁膆螁螂羁莁螇螁膃芄蚃螀芅葿蕿蝿羅节蒅螈肇蒈螃螈膀芁虿袇节蒆薅袆羂艿蒁袅肄蒄蒇袄芆莇螆袃羆薃蚂袂肈莅薈袂膁薁蒄袁芃莄螂羀羂膇蚈罿肅莂薄羈芇膅薀羇羇蒀蒆羆聿芃螅羆膁葿蚁羅芄芁薇羄羃蒇蒃肃肆芀螂肂膈蒅蚈肁莀芈蚃肀肀薃蕿蚇膂莆蒅蚆芅薂螄蚅羄莅蚀蚄肆薀薆螄腿莃蒂螃芁膆螁螂羁莁螇螁膃芄蚃螀芅葿蕿蝿羅节蒅螈肇蒈螃螈膀芁虿袇节蒆薅袆羂艿蒁袅肄蒄蒇袄芆莇螆袃羆薃蚂袂肈莅薈袂膁薁蒄袁芃莄螂羀羂膇蚈罿肅莂薄羈芇膅薀羇羇蒀蒆羆聿芃螅羆膁葿蚁羅芄芁薇羄羃蒇蒃肃肆芀螂肂膈蒅蚈肁莀芈蚃肀肀薃蕿蚇膂莆蒅蚆芅薂螄蚅羄莅蚀蚄肆薀薆螄腿莃蒂螃芁膆螁螂

22、羁莁螇螁膃芄蚃螀芅葿蕿蝿羅节蒅螈肇蒈螃螈膀芁虿袇节蒆薅袆羂艿蒁袅肄蒄蒇袄芆莇螆袃羆薃蚂袂肈莅薈袂膁薁蒄袁芃莄螂羀羂膇蚈罿肅莂薄羈芇膅薀羇羇蒀蒆羆聿芃螅羆膁葿蚁羅芄芁薇羄羃蒇蒃肃肆芀螂肂膈蒅蚈肁莀芈蚃肀肀薃蕿蚇膂莆蒅蚆芅薂螄蚅羄莅蚀蚄肆薀薆螄腿莃蒂螃芁膆螁螂羁莁螇螁膃芄蚃螀芅葿蕿蝿羅节蒅螈肇蒈螃螈膀芁虿袇节蒆薅袆羂艿蒁袅肄蒄蒇袄芆莇螆袃羆薃蚂袂肈莅薈袂膁薁蒄袁芃莄螂羀羂膇蚈罿肅莂薄羈芇膅薀羇羇蒀蒆羆聿芃螅羆膁葿蚁羅芄芁薇羄羃蒇蒃肃肆芀螂肂膈蒅蚈肁莀芈蚃肀肀薃蕿蚇膂莆蒅蚆芅薂螄蚅羄油气储运本科毕业论文设计题目长输管线设备安装缺陷与故障处理学生姓名学生学号10030174院(系)克拉玛依职业技术学院

23、成人部专业年级10届储运本联系方式完成时间201311摘要管道运输行业发展的这些年来,事故发生率较高,其中不乏恶性事故,后果严重,包括经济损失以及人员伤亡,引起了社会的强烈反响。因此,管道系统的后期管理,可靠性分析及维护和抢修也引起来自了各方面的重视。发展和完善这些技术刻不容缓。对管线失效事件类型和后果的分析强调出在如何有效的控制有关危险中,预防是最重要的。管道的维护和抢修中最主要基本点是在对历史事故数据的分析基础上进行不同管道系统的风险识别及确认。本文借鉴其它管道系统的事故原因,列出了管道类型初步分类应考虑的条件和面临的主要风险。对管道类别应该有区别的划分比如天然气管道和输送有危险液体介质的

24、管道。因为不同类别的管道有不同的性质和危险程度。同一管道系统,不同管段也应该有所划分,这样才能准确了解各薄弱环节,分别轻重缓急,掌握减少风险工作的最佳时机,将风险因素控制在管理者容许的范围之内。故障树分析是适合用于大型复杂系统的可靠性和安全分析的一种技术。应用故障树分析的原理建立了基于破裂和穿透两种失效形式的长输油气管线故障树,对故障树进行定性分析,求出最小割集,识别了引起管道失效的主要影响因素。故障树分析法从本质上讲还是一个容易进行定量计算的定性模型。因此,可以以此模型进行管道定量风险分析。长输管道系统中由于缺乏足够的现场数据及实验数据,因此利用模糊故障树分析法对长输管线系统进行分析。以长输

25、管线主要风险因素故障树为模型,采用三角模糊数表示事件发生的概率,计算管道失效概率,并将模糊重要度分析的新方法一中值法引入长输管线系统的故障树分析中来,给出了计算方法及步骤,并用模糊重要度法对故障树基本事件进行排序。为处理长输管线故障树中的模糊问题提供了一种研究思路。运行中的油气管线是一个复杂的系统,这个系统中部分信息己知,部分信息未知,因而可以将它看作是一个灰色系统。同样以长输管线主要风险因素故障树为模型,运用灰色系统理论中的灰关联分析进行故障树诊断的综合分析。通过进行关联度计算及排序,对各种故障模式发生的可能性大小做出了判断,从而为处理事故的轻重缓急、控制事故的发生、改进系统可靠性和安全性提

26、供了理论依据。得出结论,提出观点应该首先借鉴国内外已有数据、经验,将管道分类分段细化,建立每个管段的独立简化故障树。再进行定性定量分析,以找出薄弱管段,危险因素,以及提高系统可靠性需要注意的基本事件危险程度大小和排序,为管道的管理运行提供具体的数据理论基础。关键词长输管道;隐患;风险;图形结合;风险评价;模糊目录第1章概述111研究目的112国内外研究现状213本文研究的内容和成果9第2章计算过程1021沿程压降1022流态判别公式贝克分流法1123液相为非牛顿流体时剪切速率的确定1124计算步骤12第3章图文结合研究1231故障树分析法1232长输管线故障树的建立1433定性分析15第4章定

27、量分析1741模糊故障树定量分析2842讨论20第5章结论20致谢21参考文献22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。两相在水平管中流动时液相时,介质与

28、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M和值,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。11研究目的在石油开采后,为了使油管中油、气、水混输管路处于

29、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工程量,可节省建设投资并降低成本。(4)

30、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。利用李氏算法对大庆油田70口井及集输实测生产数据进行

31、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M的取值范围进行了扩充以减少误差。12国内外研究现状121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,对三相流型的划分进行大量研究并取得了较快的进展。1992

32、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、油基分离波状分离环状流、油基分离/分散分离环状流、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/分散分层环状流和水基分散分层环状流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。19931996年,美国俄亥俄大学以JEPSON为首的课题连续撰文,论述了他

33、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/DULKER1976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了8种流型,类似ACIKGOZ提出的流型称谓,观察到了油基分离环

34、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。19981999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1234567油基水基油基分离油基油基水基分离弥散弥散分离弥散弥散弥散弹状流弹状流弹状流波状分层流波状分层流环状流波状分层流OSSLWDS

35、LODSLOSSTWODSTWODAWDSTW2000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/O)型还是水包油型(O/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/O转变到O/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/O)和水包油(O/W)型划分了以下流型。(1)油包水型(W/O),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(O/W),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025、05、075时的流型

36、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。19451967年间,贝克(BAKER)发表了一系列有关油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

37、流型。1960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GRIFFITHWALLIS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GRIFFITHWALLIS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DUNSROS方法。ORIKISZEWSKI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

38、T。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GRIFFITHWALLIS的段塞流计算延伸到高流量范围。1972年,AZIZGOVIERFOGARASI在GOVIER等人研究的基础上,提出了比DUNSROS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

39、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。AZIZGOVIERFOGARASI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

40、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“水平管中气体非牛顿液体两相流动”的文章。他们对洛克哈特马蹄内利相关规律加以改进,将其扩展到气体非牛顿两相流动,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,法鲁齐(FAROOQI)和查理森(RECHARDSON)发表了题为“光滑管中空气液体(牛顿型和非牛顿型)的水平流动”的文章,报告了他们的实验研究。流变指数N关联的试验数据,得到了团状流和持液率计算公式。1984年,查哈布拉(CHHABURA)和查

41、理森在总结前人工作的基础上,对气体非牛顿液体两相流动的流动形态进行了深入研究。发表了题为“水平管中气体和非牛顿流体两相流动共流时流动形态的预测”的文章。文中指出,流体的物理性质对流动形态的影响甚微,所以可把气体牛顿液体两相流动的研究成果直接应用到气体非牛顿流体两相流。同年起,BENDISKSEN等人开始一直致力于两相流态模拟计算的研究,在假设的基础上建立了综合的组分分相流水力模型。1985年,SHARMA对气液两相流动中的冲击流型专门进行了研究,建立了计算模型,用于模拟冲击流动过程中的两相流现象。1989年,泰特尔和杜克勒等人针对慢瞬变流工况,假设气液流动中气体处于准稳态,液相的动量方程采用稳

42、态形式,建立了一个动态液相连续性方程和三个稳态方程组成的模型,此模型可用于解决所有流型的计算。它的优点是计算简单,可以得到稳定的数值解。缺点是不能处理复杂问题,结果不很精确。1990年,SCOTT等人对水平或微倾斜管线段塞流的特征参数作了研究,建立了新的数学模型,可用于分析段塞流流型的气液两相流动。1994年,HENAU等人对管道内冲击流型进行了深入的研究,在假设基础上建立了冲击流的动态连续性方程和动量方程及不同流型下的结构方程,并采用了具有一阶精度的半稳式差分格式进行数值求解。PAUCHON等人建立了新的计算动态气液两相流管路和井筒的模型,并提出了相应的数值解法。我国是从70年代末开始广泛研

43、究多相流动规律的。我院多相管流研究室在陈家琅教授的指导下,使多相流动研究水平处于国内前列,先后提出了垂直管、水平管中多相流的压力梯度计算公式,包括综合摩阻系数、流动型态、流动区域关联压力梯度和持液率的相关规律。122对压降计算规律的研究对于混合物的压降的计算在1961年,TEK将双液相处理为单液相,建立了用混合液体物性求解的压降关系式。此后,对压降进行了大量的研究工作。例如,1970年,SCHILICHING利用现场管道研究了油气水三相流,修正了LOCKHARTMARTINELLI计算方法。1971年,GALYMOV等人认为,应区别对待油水两相液体,并发现混合液体有效粘度是液相体积分数的函数。

44、1972年,BOCHAROVD等人发表的油气水三相流动的现场试验结果,发现油水乳状液反相时,管道压降达到最大值。1974年,GUZHOV等人将油气水三相流试验现场与两相流加以比较后指出,将稳定油水乳状液的性质用于分析三相混合物的液相是不适应的。1976年,SHEAN建立了流型图,并使用飘移流动模型来计算垂直管中的三相流动。进入20世纪90年代,研究工作法上了较大的变化,突出表现在利用高水平的试验环道和先进的仪器仪表进行三相流体力学的试验研究,并取得了初步的成果。1993年,HILLARW等人公布了对油气水三相流动的研究成果。他们对压力梯度、截面含油率和含水率进行了测量。对于压力梯度的测量,假设

45、油水混合成均相,以油水平均性质作为液相物性,使用气液两相流公式进行计算。通过对比发现,选择BRINKMAN粘度关系式(式11)计算油水混合物的粘度时,由BEGGSBRILL方法给出的压力梯度得出的值与试验数据吻合;而对油气水三相段塞流,推荐使用修正的DUKLERHUBBARD公式,其计算结果比BEGGSBRILL还要理想。(11)式油水混合物的粘度,SMPA;连续相的粘度,SMPA;体积含油率。同时还发现,当液相的折算速度小于06S/M时,其变化还将极大的影响段塞频率。使用HILLWOOD关系式(见式12)计算段塞频率,其相对误差只有8,比较准确。(12)式中段塞频率,1/S;D管径,M;LH

46、无因次液膜厚度,M;G气相流速,S/M;L液相流速,S/M。1994年,STAPELERG等发表了油气水三相段塞流的研究成果。在建立段塞频率和摩擦压降的预测方法时,首先将三相流的LOCKHARTMARTINELLI参数定义为油水两相压降与气体压降的比值,并给出了修正的LOCKHARTMARTINELLI参数X的计算式,选用TRONCONI关系式计算段塞频率(13)式中G气相的密度,3KG/ML液相的密度,3KG/MLH液相高度,LOCKHARTMARTINELLI修正参数X的函数,M。他们使用激光技术测量了段塞频率,预测值与实测值的误差小于气液两相流。假设油水混合均匀,当气相流速在不大于3M/

47、S情况下计算油气水三相段塞压降时,使用DUKLER或者1CONTMIXMIXCONTLLGH1H742DDHLLGG076250AZIZ方法可以获得理想的结果,但计算时必须知道段塞频率。当气相流速较高时,需要确定段塞长度,才能利用AZIZ的方法计算压降,此时平均误差在20左右。段塞长度可以实测,也可以采用AZIZ的推荐式(LS30D)算。1995年,TAITELY和BARNEAD等著名学者对圆管中的分层流动进行了分析,给出了解决油气水三相分层流动的理论方法,目的是为了计算水层和气体的阻力。如果将这些值计算出来,许多其它关于液液气的变量,例如流速、压降和稳定的准则就可以计算出来。1999年,张西

48、民等人撰文发表了其研究成果,揭示了摩擦阻力压降随折算气体、折算液体、油水混合物中含水率以及管径的变化规律,并导出了计算油气水三相流的分层流、泡状流、间歇流、及环状流的摩擦阻力压降倍率公式。其中,使用了双流体模型来计算油气水三相流体的真实密度。油气水三相流体的真实密度为(14)式中三相流体的真实密度,3KG/M截面含气率;气体的密度,3KG/M;液体的密度,3KG/M。油水乳化液的密度公式为(15)式中含水率;O密度,3KG/M。经研究得出这算气速、折算液速和含水率是影响水平管内油气水三相流摩擦阻力及压降的重要因素,随折算气速、折算液速和含水率的增加,三相摩擦阻力压降增大;管径对水平管内油气水三相流摩擦阻力压降有较大影响。2000年,章龙江对水平管内油气水三相流的压降公式进行了深入细致的推导,确定了油气水三相分层流动的稳定性准则和三相段塞流发展条件的准则,并对三相分层流、段塞流的压降公式进行了理论推导。在给出油气水三相分层流分类的基础上,使用一维三流体模型对具有代表性的流动类型包含油水乳状液的分层流(气体/(W/O)/(W/OW)

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