积液发展规律数值模拟研究_乔慧.pdf
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1、2023 年 第 2 期 化学工程与装备 2023 年 2 月 Chemical Engineering&Equipment 23 积液发展规律数值模拟研究 积液发展规律数值模拟研究 乔 慧1,2(1山东石油化工学院,山东 东营 257061;2胜利石油管理局有限公司,山东 东营 257000)摘 要:摘 要:基于湿气管道地形起伏、运行压力、温度变化,在低洼段会产生积液,积液的存在不仅降低集输系统效率,而且与酸性气体一起加速电化学腐蚀。本项目通过建立稳态、瞬态数学模型,研究集输管线内积液问题,得出各因素对积液的影响规律,以使集输管线安全高效运行,降低泄漏事故的发生概率,以节约能源、降低能耗为目
2、的。关键词:关键词:湿气管道;积液;影响因素;数值模拟;OLGA 凝析天然气由于受到外部环境的影响,在集输管道内会产生大量的水分和重烃,并沉积在管线低洼处,对天然气集输系统带来安全隐患,严重可导致管线泄露。所以研究稳态工况下流量、温度、压力等因素改变对管内积液的影响规律积液的改变有重大意义,可以有效预防管内积液的形成1。本章通过 OLGA 软件建立一条实际的地形起伏湿气集输管道积液模型,通过控制单一变量法,研究管线积液量的影响因素,为以后瞬态工况模拟及清管打下坚实基础。1 积液形成机理与影响因素 1 积液形成机理与影响因素 在湿气管线运行中,管内积液主要包括来自天然气中的水分子以及压力、温度变
3、化导致重烃液化等,管内积液的形成还受气相携液能力的影响。积液形成的影响因素,有以下几个方面:(1)管线操作运行条件(流量、压力、温度等);(2)管线几何条件(管径、管路倾角等);(3)输送流体的物性参数(密度、含水率、重组分等)2。本文基于以上理论,通过 OLGA 软件研究各因素在不同工况条件下对管道内积液量的影响。2 积液仿真模型的建立 2 积液仿真模型的建立 以某气田一段实际地形起伏湿气集输管线为实例,对不同工作条件下的积液规律进行了数值模拟。该管线长度25km,采用直缝埋弧焊管,管径为 50814 mm,管外保温,保温层壁厚 30 mm。本文结合实际工作情况,建立了适合于此管线特征的高精
4、度积液模拟模型,并在此基础上,利用已有的参数,对其进行了模拟。根据已知条件建立的起伏湿气管道积液仿真模型。3 管道积液影响因素分析 3 管道积液影响因素分析 3.1 含水率变化对积液的影响规律研究 运用 OLGA 积液模型,研究只改变含水率时,管内积液量的变化规律,并对结果进行分析。由图 1 可以看出:含水率与管线积液量呈现正相关的趋势,含水率为 5%时,管线内积液量为 70m3;含水率为 10%时,管线内积液量为 110m3;含水率为 20%时,管线内积液量为 196m3。综上,随着含水率的上升,管线内的积液量逐渐升高,但上升幅度不大,含水率对管线积液量的影响微小。图 1 不同含水率与积液量
5、的关系 图 1 不同含水率与积液量的关系 3.2 重组分变化对积液的影响规律研究 运用 OLGA 积液模型,研究只重组分含量改变,管内积液量的变化规律,并对结果进行分析。图 2 不同重组分 C10 含量与积液量的关系 图 2 不同重组分 C10 含量与积液量的关系 DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.02.04424 乔 慧:积液发展规律数值模拟研究 由图 2 可以看出:随着气体中重组分含量的增加,管路内的积液量都相应增长。气体在管线运输过程中,随着管线沿程温度和压力逐渐降低,气体内重组分会逐渐析出,变为凝析油,聚积在“V”型地形的尖角处,形成积液。重组分含量越高,析出凝
6、析油越多,管线积液量增加。3.3 入口质量流量变化对积液的影响规律研究 运用 OLGA 积液模型,只改变入口质量流量该,研究管内积液量的影响规律,并对结果进行分析。由图 3 得出:当流量增大时,管线内的积液量减小,但低流量下,降低幅度较大,高流量下,降低幅度几乎不变。在低流量下,管道内积液量突增,管道运输气体时,尽量在大流量下运输,当产量低时,应最少保持在 50kg/s 的流量下输送。当进口质量流量增加时,管道中的液体滑脱率保持不变,气液比随之增加,气体组成增加,其动能也随之增加。液体在流动过程中,会产生摩擦、剪切、碰撞等作用,具有同样的能量和质量传递。当气相流速增加后,压力会变得更大,聚集在
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