摘要：油水两相流摩擦阻力的计算对于提高开采效率、优化管道设计及降低管道输送能耗等方面有重要意义。管道表面物理化学性质会影响摩擦阻力的计算,有必要针对不同管材开展润湿性与压降的研究。基于自主设计搭建的环道装置,测量了页岩油在内径为50 mm碳钢管和聚四氟乙烯(PTFE)管的压降;利用接触角测定仪测定了环己醇等实验液体的表面张力、在2种管材的接触角,计算了管材的表面能,探究了材料表面润湿性影响因素;通过量纲分析和回归分析确定水平管内壁表面润湿性与摩擦阻力系数定量关系式。结果表明:同一流量下的碳钢管和PTFE管压降值不同,同一雷诺数下的摩擦阻力系数随接触角增大而减小;接触角随液体表面张力增大而增大,随固体材料表面能的增大而减小,随内聚力与粘附功差值减小而减小。修正后的碳钢管和PTFE管摩擦阻力系数拟合值相比理论值的平均误差分别为8.720 7%和1.605 5%,大幅提高了压降预测精度。油水两相润湿性与压降的研究对于降低开采能耗及提高管道输送效率具有重要意义。

摘要：泡排采气工艺因经济高效、施工便捷等优势在国内外各大气田应用广泛,在众多排水采气工艺中扮演主力军角色。为准确揭示泡排井集气管流流型、压降规律及泡沫稳定性,设计加工了一套泡排井集气管流特性模拟实验装置,以含聚合物的气井地层水为介质对其进行可靠性验证。实验选用UT-5D型起泡剂,在气液比0.55~137.42范围内,测试分析起泡剂浓度、起始温度、管径等7个因素影响下的气-液-泡沫多相管流流型、阻力特性及泡沫稳定性。基于相关性和多元回归分析方法,揭示了泡沫高度、压力梯度与各因素的内在关系。结果表明:随气液比增加,管内依次出现液-泡沫分层流、气-泡沫段塞流、气-泡沫波动流、气-泡沫分层流4种流型;气液比、起泡剂浓度和管长对压力梯度和泡沫高度影响显著,其余因素影响均较小,不同因素影响泡沫高度和压降的显著性强弱分别为气液比>起泡剂浓度>管长>温度>弯管>聚合物>管壁粗糙度>管径、气液比>起泡剂浓度>管长>管径>管壁粗糙度>温度>弯管>聚合物;泡沫高度、压力梯度与气液比均表现为强负相关,上述研究可为泡排采气工艺参数优化提供指导。

摘要：分子动力学模拟作为研究微观动力学的重要手段,被广泛应用于气体水合物研究。综述了气体水合物分子动力学模拟研究进展,重点包括模拟方法、评价参数和应用现状。选择适当的力场模型、系综和边界条件对于准确模拟水合物生成过程至关重要。关键的评价参数包括角序参数、水合物笼子数、径向分布函数、均方位移和扩散系数等。分子动力学模拟在研究水合物成核机理和单一添加剂作用机理方面发挥了重要作用。未来研究应进一步探究不同水合物添加剂的协同作用机理,充分利用分子动力学模拟为新型水合物添加剂的研发提供支持和指导,以提升水合物相关技术的应用水平和环保性能。

摘要：任意拉格朗日欧拉算法(arbitrary lagrange-euler algorithm,ALE)、爆腔理论(blasting cavity theory,BC)、光滑粒子流体动力学和有限元耦合法(smooth particle hydrodynamics-finite element method,SPH-FEM)均可模拟天然气管道泄漏后的爆炸冲击效应,三种方法各具特点。利用加拿大Suffield防务研究所的爆炸实验数据,发现ALE和SPH-FEM都能较好地描述爆轰波在土中的传播规律,且SPH-FEM能精确反映爆炸后土体压缩、开裂及地表变形等情况。针对同沟并行的埋地输气管道,设计了基于三种方法的管土爆炸模型,在同种工况下,三种方法得出的管道受力规律基本一致,然而,BC相比于SPH-FEM,土体鼓包变形量更大,结果更偏保守,且BC模型受爆腔半径的制约较大,即当半径大于当量炸药埋深时则无法建模,根据爆轰波作用下土体单元压力时程分析压力传播特征,最后,从管体迎爆面、管顶、管体背爆面及管底的受力变形情况,对爆炸冲击载荷下同沟并行邻管的动力响应进行分析。研究评估了已有爆炸模拟方法的优缺点,为开展并行输气管道极端灾害下的可靠性分析与风险防控提供技术参考。

摘要：针对稠油水环输送的中心油流偏心问题，提出稠油流动边界层在AFS-2水基泡沫作用下的模拟实验方法，设计加工相应的管流模拟装置及泡沫发生、注入与泡沫层生成系统。用201甲基硅油模拟稠油，实验研究稠油在水基泡沫作用下的水平管流阻力特性，分析泡沫与硅油的流速与流量比对硅油流动流型和减阻效果的影响。基于上部泡沫-下部液膜复合边界层假设，建立硅油-泡沫-液膜中心环状水平管流的压降预测模型。结果表明：20℃室温下，当泡沫与硅油流量比为0.2～0.5时，硅油流动减阻率高于70%，其机理可归结为油壁间形成了上部泡沫-下部液膜的复合隔离润滑层；理论预测值与实验测量值吻合良好，相对误差为-17.55%～9.76%。

摘要：针对稠油水环输送的水环流动改进问题,提出稠油流动边界层在聚丙烯酰胺(PAM)水环作用下的模拟实验方法,基于自主研发设计的室内油-水两相流可视化环道实验装置,采用500#白油模拟旅大稠油,实验研究了稠油-水环状流外环水相中添加PAM前后的流型特征与阻力特性,评价了PAM对水环润滑的协同减阻效果,分析了PAM对水环流动稳定性的作用机理。实验结果表明:PAM对稠油-水环状流的流型特征与阻力特性均有显著影响,使环状流的分布区域缩小,其缩减区域转变为分层流和塞状流,当其为分层流时减阻作用丧失;当油相表观流速为0.23~0.90m/s时,PAM减阻率随含水率增加先迅速增大后缓慢减小,在测试范围内最高达35%。研究结果可为稠油水环输送工艺优化提供理论指导和技术支持,也可为稠油管输流动改进提供新理念与新方法。

摘要：随着人们对于石油资源需求的日益加深,常规原油逐渐枯竭。稠油的使用会成为一种趋势,世界稠油地质储量丰富,占全球石油剩余储量的70%,具有巨大的开发潜力和广阔的市场前景,但稠油自身具有黏度高、分子量大、流动性差的特点,这些性质为稠油的输送带来了极大的困难与挑战。因此,加快我国稠油输送技术及相关理论的研究创新是适应未来趋势变化的客观要求,是经济有效地开发输送稠油资源的必然选择。本文采用水环输送法对稠油水平管流减阻,用以探究水环包裹下的稠油水平管流阻力特性,分析入口含水率(5%~80%)、油(0.65~1.57m^(3)/h)、水(0.09~2.13m^(3)/h)相流量对于水环润滑减阻效果以及稠油流型的影响,自主设计水环输送稠油实验环道,引入有效粗糙度k*,建立环状流压降预测修正模型,分析讨论流型特征及形成环状流时的油水流量范围,结果表明:在一定条件下形成的水环能够有效地对稠油输送进行减阻;水环可以有效润滑管壁;修正后的压降预测模型与实验值对比相对误差介于±10%,RMSE=0.02,水环输送压降仅占纯油输送压降的0.01~0.24;油相流量较高时应注意水相流量,避免过大导致输油效率η以及减阻率DR下降。

摘要：结合天然气泄漏智能监控技术、自动控制技术及雨雾炮稀释降温技术,设计了一套天然气集输场站火灾主动防控系统。系统由现场监测装置、控制中心和雨雾炮组成,其中现场监测装置由催化燃烧式传感器和火灾探测器组成。雨雾炮性能测试和系统响应时间测试结果表明,监控装置反应灵敏,系统响应时间快,雨雾利用率高,能够有效保障天然气集输场站人员安全及天然气正常集输,具有良好的应用前景。

摘要：采用自主设计并搭建的实验管路模拟油水混合液在水平管道中的流动特性,基于流体动力学基本方程和无量纲分析方法,提出了水平管道油水分层流压力梯度的无因幂律关系。采用综合评价指标-相对性能因子(RPF)对所建立的模型进行评估,RPF平均值为1.76,说明所建立的模型具有可靠性。所提出的幂律方程不局限于流体性质、实验条件等参数,较好地预测界面光滑分层流、界面波动分层流和界面混合分层流的压力梯度,为油水两相混输管路设计和安全运行提供理论参考。

摘要：依托流体可视化环道装置,设计并加工稠油掺气减阻模拟装置,实验研究水平管内两种稠油模拟油掺气流动阻力特性,拍摄不同气液流量比下的管流流型,分析不同实验条件下气相对稠油的减阻效果并建立相应的压降预测模型。结果表明:在气液比0~15范围内,共观察到六种流型,分别是泡状流、弹状流、分层流、段塞流、环状流、雾状流。220#与440#模拟油所对应的管路减阻率分别在气液比1.17和0.96时达到最大值48.19%和33.76%,当掺气比为0.9~1.2时,减阻率均可维持在20%以上。其机理可归结为空气使油-油接触转变为油-气-油接触,降低了混合相的层间剪切应力。Dukler法不适用于高黏气液两相流,所建立的稠油-气两相压降模型预测值与实测值吻合良好,平均相对误差在20%以内。