塔式立管气液两相流的压力波动特性试验研究

作者:张海龙;陈建恒;赵晓乐;杨东海;何利民;翟兴磊;单从云 刊名:油气储运 上传者:高洁

【摘要】为了研究深水油气田塔式立管系统气液两相流压力波动特性;通过室内试验分析了不同流型下的压力变化特征、压力波动幅值等;室内试验得到了6种流型;每种流型对应特定的压力波动形式;且最大波动幅度出现在严重段塞流向稳定流转变过程中的过渡流型Ⅱ上;通过分析立管底部的最大、最小压力;得出如下规律:压力波动幅值随折算气速的增加呈现先增大后减小的趋势;且流型的转变对气速的敏感性高于液速;通过概率密度函数(ProbabilityDensityFunction;PDF)和累计分布函数(CumulativeDistributionFunction;CDF)的统计学分析;得出系统压力的PDF和CDF曲线在各种流型下的分布形态:下倾管底部压力PDF曲线在严重段塞流下高压区单峰特征显著;过渡流型下左右两峰相当;呈两端高、中间低的形态;稳定流型下峰值数量增加、压力范围集中;CDF曲线在高压区的拐点与PDF曲线的峰值对应;跨接管底部压力PDF曲线峰值均处于低压区;且中间高、两端低;在严重段塞流下;曲线呈现双峰和三峰分布;稳定流表现为单峰对称分布;结合压力PDF和CDF曲线可辅助分析和判别流型;并直观获得塔式立管系统压力概率分布特征;以此作为其疲劳损坏和安全评估的参考依据;

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I 海管与船运 2019年7月第38卷第7期7出乞僦达 Subsea pipeline & Shipping 文章编号:1000-8241 (2019)07-0834-07 塔式立管气液两相流的压力波动特性试验研究 张海龙'陈建恒2赵晓乐$杨东海2何利民2翟兴磊'单从云' 1.中国石油工程建设有限公司北京设计分公司; 2.中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院•山东省油气储运安全省级重点实验室 摘要:为了研究深水油气田塔式立管系统气液两相流压力波动特性,通过室内试验分析了不同流 型下的压力变化特征、压力波动幅值等。室内试验得到了 6种流型,每种流型对应特定的压力波动 形式,且最大波动幅度出现在严重段塞流向稳定流转变过程中的过渡流型II上。通过分析立管底 部的最大、最小压力,得出如下规律:压力波动幅值随折算气速的增加呈现先增大后减小的趋势, 且流型的转变对气速的敏感性高于液速。通过概率密度函数(Probability Density Function, PDF) 和累计分布函数(Cumulative Distribution Function, CDF )的统计学分析,得出系统压力的PDF和 CDF曲线在各种流型下的分布形态:下倾管底部压力PDF曲线在严重段塞流下高压区单峰特征显 著;过渡流型下左右两峰相当,呈两端高、中间低的形态;稳定流型下峰值数量增加、压力范围集中; CDF曲线在高压区的拐点与PDF曲线的峰值对应。跨接管底部压力PDF曲线峰值均处于低压区, 且中间高、两端低。在严重段塞流下,曲线呈现双峰和三峰分布,稳定流表现为单峰对称分布。结合 压力PDF和CDF曲线可辅助分析和判别流型,并直观获得塔式立管系统压力概率分布特征,以此 作为其疲劳损坏和安全评估的参考依据。(图8,表1,参21) 关键词:塔式立管;气液两相流;压力波动;PDF; CDF 中图分类号:TE832 文献标识码:A DOI: 10.6047/j.issn. 1000-8241.2019.07.019 Experimental investigation on pressure fluctuation characteristics of gas-liquid two-phase flow in hybrid tower riser ZHANG Hailong1, CHEN Jianheng2, ZHAO Xiaole2, YANG Donghai2, HE Limin2, ZHAI Xinglei', SHAN Congyun1 1. Beijing Engineering Branch, China Petroleum Engineering & Construction Corporation; 2. College of Pipeline and Civil Engineering, China University of Petroleum (East China)//Shandong Provincial Key Laboratory of Oil & Gas Storage and Transportation Safety Abstract: In order to investigate the pressure fluctuation characteristics of gas-liquid two-phase flow in the hybrid tower riser system in deep-water oil

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