0 引言
相比较气液两相流而言, 油气水多相混合物的流动具有如下特点:液相与液相之间动量的传递强且受升力的影响比较弱, 分散相尺寸比较小, 液液界面波短。不互溶的油水两相的分散程度以及他们之间的相互作用很大程度上影响了流动型态。因此油气水三相流出现了许多新流型, 远远复杂于两相流[1-3]。对于多相流流型, 研究者们的研究结论莫衷一是。国内的研究水平相较于国外而言比较落后, 但是国内油田现场具有丰富的实例, 一些研究人员利用这些实例测试并计算了油气水多相流的压降, 积累了相关经验, 并在实际应用中具有较好的效果。
1 集油管道运行参数
油气水三相混输管路与气液两相混输管路不同。在油气水三相混输管路中, 油水乳状液由油水两相混合而成, 它主要包括“O/W”型乳状液 ( 水包油) 以及“W/O”型乳状液 ( 油包水) 。油水乳状液是油、水液相的存在形式, 气相与油水乳状液混输时, 流型多变、流动不稳定并且具有较大的能量损失。对试验井测试以保证数据准确性, 主要包括理论计算并验证每口井的出油压力和温度, 测量了各井口之间集油管道长度、管径, 检验了管道的保温状况等等。
2 研究流程
(1) 第一周, 测试了每一口井的运行状况, 内容如下:测量了每口井的油气水产量;测量了试验管路的管长, 判断试验管路有无裸露和过水, 检查试验管路的保温状况;测量计量间到中转站管道的管长, 判断其有无裸露和过水, 检查其保温状况等。
(2) 第二周, 测试了试验环路的热力状况, 判断了流型以及水力状况。测试包含了如下内容:测试不同掺水量下的回油温度和压力 ( 不改变掺水温度) , 采集不同工作状况下的流型。10月23 日下午2 点, 温度从40.6℃急剧下降到35.6℃, 流型变化, 原油凝结。此时测得综合含水率为86.1%, 增加了掺水量以保证设备运行安全。
(3) 第三周, 再对试验环路实施内容同上的不加热集输试验。11 月30 日下午3 点30 分, 温度从42.0℃再次急剧降至35.8℃, 原油凝结现象再次出现, 增加掺水量以保证生产安全运行。又考虑到大气温度影响着安全混输温度, 所以决定12 月停止试验, 并在2008 年1 月继续试验.
(4) 2008 年1 月继续试验, 试验包括以下三方面的内容:第一, 试验安全混输温度界限是否在大气环境温度降低的情况下发生变化。2008 年1 月9 日下午2 点50 分, 温度突然降低, 由45.5℃降到35.1℃, 在透明管处, 观察到了原油凝结现象。第二, 降低掺水温度, 并保证掺水量不变, 找到温度界限以保证安全混输。1 月10 日上午10 点, 在透明管处, 同样观察到原油凝结现象, 测试掺水温度、掺水量、回油温度分别为54.0℃、2.2m3/h、35.4℃ ;1 月11 日下午2 点15 分, 在透明管处, 同样观察到了原油凝结现象, 测量掺水温度、掺水量、回油温度分别为:59℃、2.2m3/h、35.5℃。1 月13 日下午1 点, 在透明管处, 又观察到了原油凝结现象, 测量掺水温度、掺水量、回油温度分别为65.2℃、1.5m3/h、35.4℃。测试过程中都增加了掺水量以保证生产设备安全运行。第三, 测试了中转站和回转油站的相关参数, 这些参数包括掺水压力和温度, 原油的温度和压力, 利用这些数据可以对水力和热力的计算方法进行研究。
(5) 验证阶段。保证计量间的回油温度处于36.0±0.2℃的范围, 保证96 小时的连续运行时间, 试验发现, 试验环路可以运行安全并且计量间其他环路也没有出现故障。所以, 最低含水率超过85% 时, 可以限定36.0℃为安全混输温度。
3 油气水流型分析
测试并拍摄了各种条件下试验环路的流型, 总结了出现的各种流型, 并分析了测试结果。得出了以下结论: ( 试验条件为:气油比为26m3/t, 质量含水率大于85.0%)
(1) 当油气水三相的流型为分层流时, 油水的流动状态如下:①油极少时, 油浮于管道上方;②油在油水分层流动时浮在水上面, 油水界面可能呈现波浪状或者平面两种形态, 油层厚度是变化的, 且变化与含水率和掺水温度有关;③油像段塞一样一段一段位于管道上方;④少量油流, 部分油凝结于管道内侧;⑤油彻底凝结于管道中央。
(2) 温度界限:环状集输流程的质量含水率高于85.0%时, 确定温度界限为以保证安全混输。降低掺水量且保证掺水温度不变, 监测计量间回油温度, 当温度降到35.6℃~35.8℃时, 在透明管处观察到了原油凝结现象, 考虑测试仪表的精度、温度场的延迟等的影响, 确定油气水界限为37.0℃。
摘要：油气水三相流与气液两相流不一样, 属于复杂的多相流, 其影响因素较多, 主要是从集油管道运输过程出发, 研究油气水流型, 当存在极少油时, 管道上方漂浮着油, 分层流动时, 重力差异使油浮于水面上;当部分油凝固在管内壁时, 只有少量的油在流动状态。油气水回到计量间, 测量其温度, 当温度降到35.635.8℃时, 原油凝结。对于油气水集输流程, 如果其质量含水率高于85.0%, 温度界限为37.0℃才能保证安全混输。上述研究成果有利于相似管输参数地区借鉴。
关键词：油气水,集油管道,流型,分析
参考文献
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[3] 贺怀清.路径规划在Intelligent Agent三维人体动画中的应用[J].计算机科学, 2001, 28 (3) :116-118.