集输-S型立管中顶部节流法消除严重段塞流的实验研究与OLGA模拟

摘要

严重段塞流现象是海洋油田集输—立管系统中存在的一种不稳定流动,对海洋油田的安全生产有极大的威胁,而顶部节流法是一种抑制和消除严重段塞流现象的有效方法。本文基于集输—S型立管系统中顶部节流消除严重段塞流现象的实验研究,采用OLGA软件建立了实验系统的瞬态模型,对内径为50.8mm,水平及下倾段段长度为133m,S型立管高度为15.3m的集输-S型立管系统进行了数值研究,并将立管底部压力、立管顶部持液率、节流阀前压力以及节流阀后的液相产出等参数随阀门开度变化的模拟结果与实验进行了对比。本文研究发现:顶部节流法是消除严重段塞流的有效方法,但节流会使管到系统的背压增加,从而影响产量,因此实际中应综合考虑节流对严重段塞流以及背压的影响,本文实验得到的最佳阀门开度约为23％;模拟方面,总体来讲,OLGA软件对顶部节流的模拟过于保守,模拟显示阀门开度为7％时流动才趋于稳定,可能是由于对两相流通过阀门时流动特性的描述不够准确造成的;同时也不能模拟出阀门开度突然变化对出口处液相产出的影响,可能由于OLGA软件中阀门的模型并没有与管内的两相流动耦合,仅是作为边界条件加入计算的。因此,对集输—S型立管系统中严重段塞流顶部节流过程的瞬态模型仍需要进一步的研究。