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稠油油水混输规律及工艺设计方法研究

作　者: 周晓红
导　师: 袁宗明
学　校: 西南石油大学
专　业: 油气储运工程
关键词: 稠油油水乳状液油水两相输送规律稠油油水输送压降计算公式改进海底管道总传热系数
分类号: TE832
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

针对绥中36-1油田油水混输海底管道设计与运行参数之间存在的严重差异,本文认为:油水两相混输管道的设计中关于油水乳状液粘度计算公式、油水相态对输送压降影响的应用研究相对较少。迄今为止,人们仍未能清晰地认识油、水两相流动的本质和规律,因而也未产生油水乳状液粘度计算经典公式及油、水两相流压降计算数学模型。绥中36-1油水混输送海底管道设计与运行参数之间存在的严重差异,其原因即在于此。本文从理论分析入手,研究了前人在油水混输理论上取得的成果,着重研究了油水混输两相流流型、压降规律;并在理论分析的基础上,进行了大量的实验研究:从稠油流变性到破乳的实验;从降粘的时效性实验到高速剪切对降粘效果的影响实验:从热力学理论分析到双层保温管道的总传热系数分析,直至影响总传热系数的各种因素分析,完成了大量研究工作,取得了卓有成效的研究成果:1)提出了研究稠油油、水输送管道中油水分布规律模拟实验方法;2)发现了绥中36-1油田长距离稠油油、水输送管道油水分布规律;3)根据稠油油、水输送管道油水分布规律量化应用破乳剂降粘效果;4)提出在海底管中管保温结构(双层保温管)中空气夹层对总传热系数的影响,给出50mm厚聚氨酯泡沫塑料管中管保温结构海底管道总传热系数新的取值范围;5)提出了稠油油、水输送管道压降计算改进公式。本文提供的研究思路和研究方法,为稠油油水混输管道的设计研究提供了科学依据,取得的研究成果不仅对经济开发海底稠油资源有着十分重要的实际意义,而且具有重要的理论意义。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
1 绪论  10-18
  1.1 研究目的及意义  10
  1.2 问题的提出  10-16
    1.2.1 概述  10
    1.2.2 管道结构  10-11
    1.2.3 管道实际运行数据和原设计方法数据  11-15
    1.2.4 本章小结  15-16
  1.3 论文主要研究工作及创新点  16-18
    1.3.1 论文主要研究工作  16
    1.3.2 论文的主要创新点  16-18
2 油水混输研究发展概况  18-28
  2.1 油水混输研究发展概况  18-19
  2.2 流型及压降预测模型研究  19-27
    2.2.1 流型识别研究  19-21
    2.2.2 压降预测模型研究  21-27
  2.3 本章小结  27-28
3 稠油流变性实验及破乳剂降粘效果研究  28-55
  3.1 实验设备及仪器  28-29
    3.1.1 轮形管流动模拟器  28
    3.1.2 脱水与含水率测定仪器  28
    3.1.3 旋转粘度计  28
    3.1.4 搅拌仪器  28-29
    3.1.5 控温水浴  29
  3.2 稠油流变性实验  29-34
    3.2.1 实验油品及配比  29
    3.2.2 绥中36-1油田稠油粘温关系  29-34
  3.3 破乳剂降粘效果研究  34-38
    3.3.1 破乳剂种类和降粘效果研究  34-35
    3.3.2 加药浓度和降粘效果关系实验  35-37
    3.3.3 加药温度和降粘效果关系实验  37
    3.3.4 含水率和降粘效果关系实验  37-38
  3.4 降粘效果时效性实验  38-52
    3.4.1 相关计算参数  38-39
    3.4.2 粘度计中降粘效果时效性实验  39-49
    3.4.3 管输模拟装置降粘效果时效性实验  49-51
    3.4.4 静态破乳降粘效果时效性实验  51-52
  3.5 高速剪切对降粘效果的影响  52-53
  3.6 破乳剂降粘效果机理分析研究  53
  3.7 本章小结  53-55
4 海底双层保温管道总传热系数分析  55-92
  4.1 传热计算的基本数据  55-56
  4.2 总传热系数的计算公式  56-57
  4.3 总传热系数计算  57-64
    4.3.1 热阻的计算  57-63
    4.3.2 总传热系数的计算  63
    4.3.3 小结  63-64
  4.4 总传热系数影响因素的分析  64-83
    4.4.1 保温材料导热系数λ值对管道总传热系数的敏感性分析  64-67
    4.4.2 空气层对管道总传热系数的敏感性分析  67-70
    4.4.3 土壤层对管道总传热系数的敏感性分析  70-73
    4.4.4 管内流体流态对管道总传热系数的敏感性分析  73-75
    4.4.5 内管径(保温层厚度为50mm)对总传热系数的影响  75-77
    4.4.6 管道流体含水量变化对总传热系数的影响  77-81
    4.4.7 管内壁结垢对总传热系数的影响  81
    4.4.8 海管埋深对总传热系数的影响  81-82
    4.4.9 海泥导热系数对总传热系数的影响  82-83
    4.4.10 小结  83
  4.5 总传热系数K值的验算  83-90
    4.5.1 绥中36-1油田管道实际运行工况k值的验算  84-89
    4.5.2 现场运行工况k值验算的分析  89-90
  4.6 本章小结  90-92
5 稠油油水混输管道压降计算方法改进研究  92-111
  5.1 油水混合液粘度计算方法  92-93
  5.2 绥中36-1油田油水乳状液转相点研究  93-95
  5.3 绥中36-1油田油水混输管道压降及温降设计偏差分析  95-96
  5.4 稠油油水混输管道压降计算方法研究  96-110
    5.4.1 分段粘度计算法  96-98
    5.4.2 湿周计算法  98-110
  5.5 本章小结  110-111
6 结论与建议  111-113
  6.1 结论  111-112
  6.2 建议  112-113
致谢  113-114
参考文献  114-118
附录发表文章、获奖及科研项目  118-119

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