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一 D 一 ■ 技术交流 石 油 和 化 工 设 备 2 0 1 5 年第 1 8 卷 复杂地形条件下油气混输技术研究 陈倩如 ，谢媚 ，郭刚 ，马佳 1 ． 西安石油大学 ， 陕西 西安 7 1 0 0 6 5 2 ． 川庆钻探长庆固井公司 ， 陕西 西安 7 1 0 0 1 8 3 ． 西安长庆科技工程有限责任公司，陕西 西安 7 1 0 0 1 8 [ 摘要]长庆油田地形复杂，油藏深、渗透率低、区块分散，地势高低起伏，主要生产流程采用螺杆泵进行油、气、水三 相混输，由于地形原因流体在管道输送中会出现段塞流，对下游设备造成损害。本文通过模拟分析了长庆油田池4 6 井区管 线中流体的流动情况，结合沿线地形，分析流体在输送过程中出现的流型，研究复杂地形条件下的油气混输技术。 [ 关键词]复杂地形；油气混输；流型段塞流 油气混输是指将从油井采出的含有油、气 、 水及各种杂质 的多相混合物进行集输的技术 。油 气混输 与传 统的采油工艺 比较，可 以减少油气分 离设 备 ，大大 降低 工程 投资 ，还可 降低 井 口回 压，增加原油与天然气 的产量，减少工程投入及 井下维修工作量 ，便于管理。油气混输技术可使 能源得 到充分利用 ，改善环境 ，具有较高 的经济 效益和社会效益 。 油气混输技术 自上世纪8 0 年代 以来 ，国内外 对该技术 的研究和应用不断加大 。 目前 ，我国在 油气混输技术上也有很大发展 。由于油气水三相 流 的流型 比两相流 复杂得 多，在混输 中会 出现不 同的流型 。随着研究的深入 ，实验研究取得 了很 大进展 ，但也仅在 水平管道流型及压降计算研 究 上取得 了初 步成果 。对于地形复杂的管路并没有 标准的计算公式，需进行试验及模拟研究。 1 油气混输管路多相流流型模拟 对油气混输管路多相流流 型进 行模拟 ，研 究 复杂地形条件及不 同工况下油气混输 管路流 型动 态 ，通过理论建模与计算分析，预测管线 的流型 及持 液 率，评价 由于大起伏、高落差地形而诱发 的严重段塞流特征 ，为油气混输系统 的安全平稳 运行提供理论支持。 1 ． 1 管路及原油的基本性质 以池4 6 井场． 姚2 增的管线为例 ，进行管路特性 分析。 1 ． 1 ． 1 管线基本数据 起 点池4 6 井场 ，终点姚2 增 ，管线 长度 1 7 3 2 m，管径2 0 钢 6 0 3 ． 5 。可将管线分成4 段进行研 究 。 表1 池4 6 井场至姚2 增集油管线 池4 6 - 2 增 管号 里程 r n 管段长度 in 高程 i l1 C h i 1 5 O O P O 0 O O 1 6 3 6 C h i 1 - 5 0 - 1 P 01 3 7 8 ． 2 3 7 8 ． 2 1 6 4 5 C h i 1 - 5 0 - 2 P 0 2 7 3 4 ． 8 3 5 6 ． 6 1 5 8 7 C h i 1 - 5 0 - 3 P 0 3 1 2 9 5 ． 2 5 6 0 ． 4 1 6 2 5 C h i 1 - 5 0 - 4 P 0 4 1 7 3 2 4 3 6 ． 8 1 6 0 2 1 ． 1 ． 2原油物性数据 密度0 ． 8 3 8 3 t ／ m。 ；凝固点1 9 C；黏度4 ． 4 mP a ． s 5 0 ℃ ；比热容 2 1 0 0 J ／ k g ℃；含水 体积 含水3 0 ％；气油比1 0 2 ． 7 m ／ t 。 1 ． 1 _ 3工况数据 外输起点温度 1 5 ℃终点压力 0 ． 3 MP a 流量 5 0 I l l 。 ／ h ；埋地温度 3 ℃。 1 ． 2管线的气液混输特性研 究 1 ． 2 ． 1管线流动参数计算 沿整个管线的压力和温度分布情况见图1 、图 2。 ● ● ● ’ ‘ ’ ‘ ‘ ‘ ● ● ‘ ‘ ● ⋯● 。 。 ’ ‘ 。 ‘ ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 。 ● ‘ ‘ ● ● ● ● ● ● ● - ‘ 。 。 ‘ ‘ ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● - ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ⋯‘ ● ● ● ● ● ● ● ● ● _ ● ● - ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● _ ● ● ● ⋯● ● 作者简介陈倩如 1 9 8 3 一，女，四川资阳人，本科，政工 师。现在川庆钻探长庆 固井公司从事企业管理工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 一 一 ■ 技术交流 石 油 和 化工 设备 2 0 1 5 年第 1 8 卷 5 0 4 5 4 0 3 5 3 0 2 6 2 0 1 5 1 O 5 O ．5 6 0 D 5 0 1 1 3 0 6O 2 0 O 2 5 O 30 0 3 60 4D 0 c h 1 1 5 O 蕾 遒 P 0 1 的轴 向 离 m 图l 2 管段P 0 1 气液表观速度分布图 5 O 0 O 0 7 9 O D O 7 e 5 D O 8 O O O 7 6 D 0 7 4 5 0 0 7 4 9 O 0 7 3 5 6 0 1 0 0 t 5 0 2 DD 2 0 3 00 35 O 4 。 O c h il 一 50 督 追P 0 1 的 轴 自 离 m J 图l 4 管段P 0 1 段塞流长度分布图 5 0 0 5 0 1 00 1 5 D 2 6 0 2 5 O 3 0 0 35 0 4 1 D 曲 il ． 5 0 曹道 P OI 的 轴 向距 离 m 图1 6 管段P 0 1 的段塞流发生频率分布图 0． 2 3 0 i 0 1 -* 3 0 O 5 0 { 0 0 t 5 0 2 9 0 2 5 O 3 0 0 3 5 0 4 n 0 c h i l - 5 0管道P0 1 的 轴 l＆ I 距 离 m 图1 3 管段P O 1 段塞流发生周期分布图 ．5 O 0 5 0 1 O D 1 D 2 0D 2 50 30 0 3 5 0 4 1 0 c h i l - 4 13 雷 道P 0 1 的 辅 向 离 m 图1 5 管段P 0 1 气泡速度和混和流表观速度分布图 3 0 2 O 0 7 00 8 O 0 0 0 0 1 9 0 0 t ， D 0 1 2 O O 1 3 0 0 c h i t 一5 0 雷 遒 P 0 3 薛 蛐 向 离 m 图l 7 管段P 0 3 气液表观速度分布图 5 4 0 2 ， O 0 8 7 3 0 3 0 3 3 2 2 2 一 ∞ 一 簌毽 f 州蜒爆糊 0 4 2 O 8 e 4 2 0 0 0 4 2 D 2 2 2 2 2●1，l，O O O O O O s ， ∈ ～ 0 ∞ 0 ∞ 8 B 4 2 2 2 2 2 一 ￡ 一 u J 々 3 善一 雌确薛 0 6 O 5 2 1 1 O 一 L u 一 0 l 醇 0 0 5 0 5 D 7 6 6 5 5 7 7 7 7 7 O O 0 O 0 O d O 0 0 z H 阱翳蟪醐 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第1 1 期 陈倩如等 复杂地形条件下油气混输技术研究 一 4 5 3- 4 3． 2 。 。 薹 8 IE 童 。 3 2 7 0 0 8 0 0 0O O f 0 0 0 1 1 0 0 l 2 0 0 1 3 0 0 h i l - 5 0 管道P0 3 的轴惠距篱 m 图1 8 管段P 0 3 段塞流发生周期分布图 70 0 eO D ∞ 0 1 ∞ 0 I 1 0 0 { 2 00 1 0 O 0 c hii ． 5 0 雷 遭 P0 3 韵 轴 商 距 离 m 图1 9 管段P 0 3 段塞流长度分布图 ．5 0 0 5 O 1 1 0 1 5 0 2 0 0 2 0 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0 7 0 0 80 0 0 0 0 { 0 0 0 1 0 0 l 2 0 0 1 3 00 c h i l ． 5 0 管 道P0 1 的 蚋 I a I 离 m c h i l 一 5 O 曹 建P 0 3 的轴 向 离 巾 图2 O 管段P 0 3 气泡速度和混和流表观速度分布图 图2 1 管段P 0 3 的段塞流发生频率分布图 1 ． 2 ． 4管线全线总体分析 1 管线全程随着里程 的增加 ，压力和 温度逐 渐降低 。 2 根据 管线T a i t e 1 Du k l e r Ba r n e a 流 型 图分 析得 出 上坡地 段 的管道P 0 1 和P 0 3 内流 体处于I I n t e r mi t t e n t fl o w流型 ，出现段塞流 。下坡地段 的管道P 0 2 和P 0 4 内流体处于W S t r a t i fi e d Wa v y 流型，没有出现段塞流 。 3 上坡 地段 的管段P 0 1 和P 0 3 内部产 生段塞 流 ，随着 管线 里程 的增 加 ，气 液相 表观 速度 、 T a y l o r 气泡速度 、段塞流产生 的频率 、段塞流单元 长度逐渐增加；段塞流产生的周期逐渐减小。 4 管线 中下坡 管段 没有 产生 段塞 流 ，上坡 地段 的管段P O 1 和P 0 3 内流体处于I I n t e r mi t t e n t fl o w流型，出现段塞流，因此需要在管道 内增加 段塞流捕集器，避免段塞流的产生。 2复杂地形油气混输工艺 针对长庆 油 田处于复杂、破碎 、 ． 多变地 形的 现状 ，对于偏远 、地势较低和沿线高差起 伏变化 大 的井组 ，采用增压点增压输送 ，以降低 井 口回 压 ，增加输送距离。 增压 点 油气 混输 工 艺在 原 油集 输 过程 中损 耗低 ，减少 了加热炉和锅炉的热负荷 ，提 高了整 个油气集输系统的热效率；有利于提高自动化程 度 ，提高管理水平 ；且工艺流程 简单 、紧凑 、投 资少 ，还减少 了对大气的污 染。增压 点油气混输 工艺流程如图2 2 所示。 8 7 e 6 聿 3 ， ， D 9 2 2 2 2 2 2 2 2 2 S 瘴睦 f 州粼臻脚 2 ， D 的 船 曲 D D D N H 腓鬟 一 胂盛 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m