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题名天然气水合物试采多相输送的弯管段防护研究
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作者
白莉
商鹏程
刘强
王海文
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机构
中国石油大学(华东)
中海油能源发展股份有限公司清洁能源分公司
中船黄埔文冲船舶有限公司
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出处
《石油机械》
北大核心
2024年第1期109-117,共9页
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基金
国家重大科研仪器研制项目“构造煤原位煤层气水平井洞穴卸压开发模拟试验系统”(41727801)。
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文摘
天然气水合物浆液中混杂的泥砂颗粒在低流速管段容易产生堆积阻塞,在高流速管段经常发生冲蚀磨损,目前国内外针对以液体为连续相流动的气液固多相流冲蚀研究较少。为此,以欧拉(Euler)气泡流模型与离散相模型(DPM)耦合的多相流数学模型为理论基础,对多相流中气液相间分布及管壁冲蚀磨损进行了数值模拟,开展了冲蚀磨损试验并提出耐磨防护方案。研究结果表明:可以从减弱弯管段湍流剪切作用、颗粒对弯管内壁的直接碰撞及减少动能传递进行防护设计;15°楔形垫层对应的最大冲蚀速率减幅74.55%,在1.0~2.2 m/s的流速范围内防护效果更明显;陶瓷涂垫层防护对冲蚀-腐蚀交互作用有明显的抑制效果。研究结论可为管道输送工程防护措施的制定提供技术参考。
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关键词
管道输送
水合物浆液
冲蚀磨损
非线性碰撞
Bubble-DPM模型
双重防护方案
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Keywords
pipeline transportation
hydrate slurry
erosion wear
nonlinear collision
Bubble-DPM model
dual protection scheme
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分类号
TE832
[石油与天然气工程—油气储运工程]
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题名固液两相流管道冲蚀试验分析及防护方案
被引量：3
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作者
白莉
商鹏程
刘强
董祥伟
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机构
中国石油大学(华东)
中船黄埔文冲船舶有限公司
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出处
《表面技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第10期218-225,292,共9页
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基金
山东省自然科学基金(ZR2021MA039)。
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文摘
目的分析液相流动、颗粒、管道结构参数对固液两相流弯管冲蚀的影响,设计一种弯管防蚀减磨防护方案。方法通过循环管路试验分析流速、颗粒粒径和颗粒形状对弯管冲蚀率的影响,并通过数值模拟探讨渐扩式防护方案对固液两相流在弯管段流场分布的影响。结果采用失重法分析试验结果,在含砂(质量分数2.5%,砂粒直径20~40目)的X80钢管结构下,冲蚀后贴片的质量损失率达到6.85%。经分析,试验贴片表面的主要损伤特征为弯头外拱壁的冲蚀率高于内拱壁,两侧壁面的质量损失率介于内外壁之间。采用数值模拟渐扩管(3∶4、3∶5、1∶2)对冲蚀的影响,在高流速(2.5 m/s)时,扩径比为1∶2渐扩管的冲蚀率下降了约30%,效果最为明显;在流体流速低于0.5 m/s时,粒径为200μm的颗粒沉积增大了弯管外壁的局部磨损。尖角颗粒和球形颗粒对壁面的冲蚀效果不同,模拟的壁面冲击力有明显区别。结论弯管段是典型的三维螺旋流动,在弯管段外拱壁的壁面附近为流动的高压低速区,内拱壁面附近流动为低压高速区。在冲蚀–腐蚀交互的过程中,管道外拱壁的局部损伤主要是因多次受到固体颗粒的冲击而积累的冲刷和磨损作用,内拱壁的损伤机理以腐蚀增重作用更为显著,而固体颗粒受到流体沿管壁方向轴对称的二次流剪切作用,对管道两侧壁面的损伤主要贡献了犁削和磨蚀作用,颗粒形状也影响了壁面损伤机制。防护方案是弯管段采用渐扩段圆管。数值试验表明,在颗粒粒径和流速一定时,采用特定比例的渐扩弯管段降低了流体通过弯管时的流速和湍流强度,能够达到减小冲蚀率的效果。
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关键词
海底管道
冲蚀
防护方案
弯管
固体颗粒
固液两相流
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Keywords
submarine pipeline
erosion
protection scheme
elbow
solid particles
two phase flow
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分类号
TG172
[金属学及工艺—金属表面处理]
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