含蜡体系水合物生成及浆液流动实验研究

发布时间：2020-06-02 03:44

【摘要】：含蜡体系水合物生成及浆液流动研究,对于含蜡体系油-气-水多相混输水合物风险控制实施及深海油气流动安全保障具有重要意义。通过在高压水合物实验环路上开展水合物生成及浆液流变实验,本文对含蜡体系水合物生成、水合物浆液黏度和水合物浆液流动阻力进行了研究。首先,通过对比含蜡体系和无蜡体系水合物生成过程中体系温度和压力等参数的变化规律,分析了含蜡体系蜡晶析出对水合物生成过程的影响,并针对水合物生成诱导期这一表征水合物生成过程的重要参数,研究了含蜡体系温度、压力、流速和含蜡量对水合物生成诱导期的影响。然后,将经典固-液三层流动模型推广应用到水合物浆液黏度计算,通过对比含蜡体系和无蜡体系水合物浆液黏度计算结果,分析研究了含蜡体系蜡晶析出对水合物浆液黏度特性的影响,并分别基于流变本构方程和有效介质理论建立了含蜡体系水合物浆液黏度预测模型,模型均可以较好地对当前实验体系下的含蜡体系水合物浆液黏度进行定量表征。最后,将稳定流动的含蜡体系水合物浆液视作拟单相流体,分析研究了含蜡体系水合物浆液生成及流动过程中浆液流动阻力的变化规律和蜡晶析出对水合物浆液流动阻力的影响,并基于非牛顿流体广义雷诺数定义,采用伯拉休斯型经验公式建立了用于预测当前含蜡体系水合物浆液流动阻力系数的半经验模型。
【图文】：

组分 摩尔含量/% 组分 摩尔含量/% 组分 摩尔含量/%N21.53 C189.02 iC40.33CO 2.05 C23.07 iC50.04CO20.89 C33.06 nC6+0.012.2 实验装置2.2.1 高压水合物实验环路实验所用高压水合物实验环路由中国石油大学（北京）多相流课题组设计搭建，可用于进行甲烷、二氧化碳和天然气等多种气体水合物的生成及流动模拟实验。环路总长 30 m，，测试段管径 2.54 cm，设计最大承压 15 MPa，控温范围为-20 ℃~80 ℃。环路的基本结构如图 2.1 所示。(a) (b)

图 2.2 实验环路流程示意图Fig. 2.2 Flow diagram of the experimental flow loop循环压缩机循环泵高压气瓶组缓冲罐热交换机单向阀手动回流阀调节阀组球阀混合器闸阀柱塞泵水箱针阀闸阀闸阀闸阀闸阀闸阀PRPRPRPRTRPDRTRPRPRTRPDRPDRPDRTRTRTR差压变送器补气流量计补气管线排污管线液相质量流量计气相质量流量计水浴夹套(a) (b) (c)
【学位授予单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE832

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本文编号：2692557