【正文】 結(jié)構(gòu)研究中 ” ，首次采用 “twophase” 術(shù)語。多相混輸工藝技術(shù)Multiphase Flow In Pipelines中國石油大學儲建學院儲運工程系李玉星2023年 11月 19日內(nèi) 容l 基本概念l 多相流的研究簡況和難度 l 多相混輸管路的特點及處理方法l 熱物性及溫降計算l 流型判斷l(xiāng) 水力計算模型l 段塞流計算l 段塞流捕集器l 多相流計量技術(shù) 基 本 概 念n 持液率n 滑脫滑動比n 表觀速度與真實速 度 n 相間摩阻n 流動密度n 真實密度氣液兩相流的研究簡況216。 216。 216。若上述 變量每相均取 5個數(shù)據(jù)，則需取 59=200萬次實驗。l 分相流模型：分相流模型把管路內(nèi)氣液兩相的流動看作是氣液各自分別的流動 : Martineli ， Duckler l 流型模型：首先分清兩相流的流型，然后根據(jù)各種流型的特點，分析其流動特性并建立關(guān)系式 :BeggsBrill, Eaton, Olimens, XiaoBrill熱物性計算n 黑油模型 n 黑油模型 n 凝析氣模型n 凝析油模型計算簡單、編程方便、運算速度快等 n 組分模型： 利用組分模型能夠準確地模擬管道沿線隨著溫度和壓力的變化氣液相間的質(zhì)量傳遞、凝析和反凝析、管段內(nèi)氣液相的組成以及管道內(nèi)是否形成水合物等復雜問題。l 一旦組成確定，流體性質(zhì)確定狀態(tài)方程 (EOS) n 利用狀態(tài)方程作為模型 n 利用液相逸度系數(shù)作為模型 n SRK方程 n PR方程 n BWRS方程 與熱力學關(guān)系式結(jié)合，計算物性（焓、氣液相密度、熵、比熱等）溫度計算及焓平衡方程 n 溫降計算：n 焓平衡方程計算基礎(chǔ)：能量守恒定律流型 — 流型測定方法簡介l 目測方法 l 根據(jù)對管線某種參數(shù)波動量測定的統(tǒng)計結(jié)果與流型建立某種關(guān)系，依此確定流型， Hewitt建議，按管路壓力波動量和 x射線被管路流體吸收的波動來確定流型。埃爾烏斯把兩相管路的流型分為氣泡流、氣團流、分層流、波浪流、沖擊流、不完全環(huán)狀流、環(huán)狀流和彌散流等八種 不同學者具有不劃分方法和依據(jù)經(jīng)驗流型圖 216。 布里爾流型圖 u 它們大都根據(jù)小管徑、低壓條件下的實驗數(shù)據(jù)繪制。 n Barnea 流型劃分法n 各種流型模型水力計算方法提出的流型準化準則傾斜管中的流型 n 分層流與間歇流的過渡對傾角特別敏感 管路向下傾斜時很容易產(chǎn)生分層流，上傾時則易產(chǎn)生間歇流。水力計算模型n 分相流模型 n LockhartMartinelli 壓降計算法：該法適用于管徑較小、氣油比不高的油氣混輸管路 n Dukler II 壓降計算法 ：只適用于水平兩相流管路，也沒有考慮加速壓降損失項。管道內(nèi)多相流體呈段塞流時，管道壓力、管道出口氣液瞬時流量有很大波動，并伴隨有強烈的振動，對管道及與管道相連的設(shè)備有很大的破壞，使管道下游的工藝裝置很難正常工作。這是一種壓力波動最大、管道出口氣液瞬時流量變化最大的段塞流，對管道和管道下游相應設(shè)備正常工作危害最大的一種段塞流。若必須在段塞流下工作，由于水動力、地形起伏、以及陸上集油管線進入油氣分離器時動力、地形起伏、以及陸上集油管線進入油氣分離器時配有立管（高度較?。┮l(fā)的段塞流，其段塞長度和沖配有立管（高度較?。┮l(fā)的段塞流，其段塞長度和沖擊強度遠小于海洋油氣田，常在分離器入口處安裝消能擊強度遠小于海洋油氣田，常在分離器入口處安裝消能器，吸收油氣混合物的沖擊能量即可。立管頂部節(jié)流可增大管道和捕集器之間的差壓，利于在立管內(nèi)剛形成的小液塞流向捕集器。n 降低沖擊能量 因此在設(shè)計時，既要考慮氣液分離，又要考慮對段塞的捕集。 管式（或稱指式）：用于氣液混輸管道的陸上終端，管式捕集器由多根平行管子構(gòu)成，平行的管子愈多，各管負荷分配愈不均勻；管子愈少，則在一定處理量下管子所需直徑愈大、管子愈長。 u 濕天然氣管道大都處于分層流工作，以設(shè)計輸量下管道內(nèi)平衡集液量作為捕集器設(shè)計處理量。510%n 2．數(shù)據(jù)用于確定不同采油小隊在各自采區(qū)的產(chǎn)量 ：精度要求： 177。根據(jù)連通器原理，在關(guān)井時間內(nèi)，油套環(huán)形空間儲存的流體可在相同時間內(nèi)被抽油泵抽出。n 第一個商用多相流量計出現(xiàn)在大約十年前，是 80年代初期多相計量研究項目出現(xiàn)的結(jié)果。目前的技術(shù)還不能直接測試流體中三相的質(zhì)量流量。均相化是將流體在計量前均相處理，則可以認為名相流速相等，整個橫截面密度相等，這兩種方法均降低了所需測量數(shù)據(jù)的個數(shù)和難度。校準方法通?？梢酝ㄟ^神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來得到增強，這種技術(shù)可以高精度地確定函數(shù)關(guān)系。當然，這個難以達到的測量要求可以通過分離或均相化來減少。這是更經(jīng)濟的選擇而且是一些商用流量計的核心。 ?射線衰減法n ?射線法是以雙能級能源 ?射線衰減（ DEGRA）為基本原型的。 n 對內(nèi)徑是 d，含油、氣、水三相流動的管道，其測量的衰減計數(shù) Im(e)可用下式表示：n 對于兩個能級能源 e e2，由于油、氣、水三相線形衰減系數(shù)顯著不同，得到兩個獨立等式。n 缺點主要有兩方面：n 由于放射源的隨機性，測量時間和測量精度有一定的沖突。為此Scheer和 Letton提出采用三能級 /多能級來解決這個問題。n 用 γ側(cè)散射技術(shù)測量局部空隙率 應用 γ側(cè)散射技術(shù)的主要問題：一是流體中某一確定點在很小的立體角范圍內(nèi)散射的光子的強度非常小，因而要得到較高的精度需要很長的計數(shù)時間，但在如此長的計數(shù)時間內(nèi)，難以保持條件的完全穩(wěn)定；二是要考慮被散射射線的自吸收，而這取決于對系統(tǒng)中空泡分布的了解，因而需要迭代計算局部空隙率的分布，引起計算誤差。 使用本技術(shù)的最大問題在于獲得合適的中子，而且其造價極其昂貴。 油、水、氣的介電常數(shù)圖 n 微波相分率傳感器 該傳感器也是通過測量多相混合物的電介質(zhì)特性來實現(xiàn)相分率的測定。這一技術(shù)基于兩相流混合物變成一個磁場區(qū)，在該磁場區(qū)里，任何空隙率的變化都會引起兩相流混合物磁導率的變化。皮托管廣泛地應用于兩相流研究，但整理記錄得到動壓數(shù)據(jù)比較困難。如果脈動隨流體以流體速度遷移，就可以把脈動當作示蹤物。n 相關(guān)法測量的精確性取決于從相關(guān)函數(shù)頂峰值得出的速率與流體平均流速之間關(guān)系的有效性。 n 另一種方法來降低由于滑差而帶來的誤差。 誤差定義 校準方法絕對誤差 ERRi=[Qi（測量） Qi（參考） ]/Qi（參考）相對誤差 ERRi=[Qi（測量） Qi（參考） ]/Qi（滿刻度）總誤差 ERRi=[Qi（測量） Qi（參考） ]/Qi（總） 研究者在進行多相流量計的現(xiàn)場測試時一般使用以下誤差定義： 這里 i是多相流體中某一相， Q是體積流量，一般用傳統(tǒng)的測試分離器及其儀表的測量結(jié)果作為參考值。7%，在線測量參數(shù)包括：混合物總流量、各相流量、累計流量、含水率、含氣率、混合物粘度、工藝壓力、溫度。還增加了一個文丘利管來測量單相液體或者氣體，以此擴大流量計的適用范圍。在混合器下游安裝了一個文丘里管和一個 Ba133雙能伽馬傳感器，分別測量總流量和相分率。置信概率為