深水流動安全保障技術

第1章緒論1
1.1深水流動安全保障技術研究概況3
1.1.1深水流動安全保障技術研究目標和計劃3
1.1.2深水流動安全保障技術研究方向6
1.2國外深水流動安全保障技術研究進展7
1.2.1水合物預測和防控技術研究進展8
1.2.2蠟沉積預測和防控技術研究進展9
1.2.3混輸體系段塞預測及控制技術研究進展11
1.2.4深水油氣田流動監(jiān)測技術研究進展12
1.2.5深水多相流動態(tài)腐蝕研究進展13
1.2.6水下油氣水處理技術研究進展14
1.2.7多相流試驗系統(tǒng)研究進展14
1.3我國深水流動安全保障技術研究進展15
1.3.1深水流動安全保障技術攻關目標16
1.3.2本課題主要研究成果17
1.3.3課題研究的作用及研究趨勢18
1.3.4今后研究方向20
第2章流動安全實驗系統(tǒng)及實驗技術21
2.1流動安全實驗系統(tǒng)概述23
2.2水合物實驗技術25
2.2.1挪威高壓輪型環(huán)管25
2.2.2NTNU環(huán)路26
2.2.3法國IFPlyre環(huán)路27
2.2.4中國石油大學（北京）實驗環(huán)路27
2.2.5法國阿基米德環(huán)路27
2.2.6美國?？松梨诠经h(huán)路28
2.2.7中國科學院廣州能源研究所水合物環(huán)路29
2.2.8美國塔爾薩大學FAL環(huán)路30
2.2.9澳大利亞Hytra環(huán)路31
2.2.10中國海油中國石油大學（北京）水合物實驗環(huán)路31
2.2.11中國海油西南石油大學水合物固態(tài)流化開采實驗環(huán)路32
2.2.12各實驗環(huán)路對比33
2.3蠟沉積環(huán)路實驗技術34
2.3.1美國塔爾薩大學多相流研究中心氣液兩相流蠟沉積實驗裝置34
2.3.2法國IFPlyre蠟沉積實驗環(huán)路35
2.3.3荷蘭殼牌公司多相蠟沉積環(huán)路35
2.3.4加拿大卡爾加里大學實驗裝置35
2.3.5美國俄亥俄大學實驗裝置36
2.3.6挪威泰勒馬克大學蠟沉積實驗裝置37
2.3.7荷蘭代爾夫特理工大學實驗裝置37
2.3.8挪威生命科學大學蠟沉積實驗裝置38
2.3.9中國石油大學（北京）蠟沉積實驗裝置39
2.4段塞流實驗技術39
2.4.1美國塔爾薩大學L型立管段塞實驗裝置40
2.4.2挪威科技大學實驗平臺40
2.4.3英國克蘭菲爾德大學實驗平臺41
2.4.4阿姆斯特丹殼牌石油研究與技術中心實驗平臺41
2.4.5中國石油大學實驗平臺41
2.4.6SINTEF多相流實驗平臺42
2.4.7中國海油西安交通大學多相流實驗平臺43
2.4.8多相流實驗系統(tǒng)對比44
2.5多相流腐蝕實驗技術45
2.5.1美國俄亥俄大學腐蝕測試環(huán)路與實驗裝置46
2.5.2美國塔爾薩大學三相環(huán)路49
2.5.3IFE實驗環(huán)路50
2.5.4美國Cortest公司實驗環(huán)路50
2.5.5英國南安普頓大學實驗環(huán)路51
2.5.6挪威科技大學實驗環(huán)路51
2.5.7中國石油CFL1型動態(tài)腐蝕實驗環(huán)路裝置52
2.5.8中國海油北京科技大學氣液兩相環(huán)路實驗裝置53
2.5.9中國海油研制的多相流動態(tài)環(huán)路腐蝕評價裝置53
2.5.10中國海油研制的深水多相流動態(tài)腐蝕評價系統(tǒng)54
第3章深水多相混輸系統(tǒng)流動安全工程設計57
3.1設計規(guī)范和標準59
3.2流動安全設計所需基礎數(shù)據(jù)60
3.3海底多相流混輸管道的流動安全設計技術60
3.3.1流型預測62
3.3.2壓降計算62
3.3.3設計目的和設計余量63
3.4常用流動安全設計軟件64
3.5自主研制的多相管流模擬分析軟件TPCOMP 1.068
3.5.1軟件開發(fā)背景68
3.5.2軟件主要功能69
3.5.3穩(wěn)態(tài)計算模塊的改進69
3.5.4瞬態(tài)計算模塊的改進75
3.6工程應用81
3.6.1荔灣氣田群開發(fā)82
3.6.2陵水172氣田開發(fā)82
3.6.3流花深水油田群開發(fā)84
第4章多相流動規(guī)律及段塞預測和控制技術87
4.1兩相及多相流流型研究現(xiàn)狀89
4.1.1垂直上升管中流型的研究現(xiàn)狀89
4.1.2垂直下降管中的氣液兩相流流型91
4.1.3水平/微下傾管中的多相流流型93
4.1.4流型轉變機理與模型的研究現(xiàn)狀94
4.2段塞流理論、模型及預測技術97
4.2.1段塞流成因及其危害98
4.2.2段塞機理研究現(xiàn)狀99
4.2.3段塞流理論預測模型研究現(xiàn)狀105
4.3段塞流控制技術114
4.3.1段塞流控制技術簡介114
4.3.2立管頂部智能節(jié)流段塞控制技術119
4.3.3高效緊湊型分離器段塞控制技術122
4.3.4射流清管段塞控制技術124第5章多相蠟沉積規(guī)律及預測技術129
5.1蠟沉積機理及其影響因素132
5.1.1蠟沉積機理132
5.1.2蠟沉積的影響因素134
5.2蠟沉積預測模型135
5.2.1單相蠟沉積模型135
5.2.2油水兩相蠟沉積模型142
5.2.3油氣兩相蠟沉積模型147
5.3蠟沉積測試方法153
5.3.1偏光顯微鏡法154
5.3.2冷指法154
5.3.3差示掃描量熱法155
5.3.4黏度法155
5.3.5環(huán)路法155
第6章管道內(nèi)水合物防控技術157
6.1水合物的結構與類型159
6.2天然氣體系中水合物堵塞的機理160
6.3水合物生成預測方法163
6.4海底油氣混輸管道水合物控制164
6.4.1機械控制164
6.4.2熱法控制164
6.4.3熱力學抑制167
6.4.4低劑量水合物抑制168
6.5海底油氣混輸管道水合物堵塞解堵169
6.5.1水合物堵塞形成預警169
6.5.2水合物堵塞解堵174
第7章流動安全處理設備及工藝179
7.1水下增壓技術181
7.1.1水下增壓系統(tǒng)典型工藝流程182
7.1.2水下增壓設備的分類及技術特點182
7.2水下分離技術189
7.2.1水下分離器的功能和安裝位置189
7.2.2水下分離器的分類190
7.2.3水下分離器的設計標準及分析198
7.2.4水下分離器設計的影響因素203
7.2.5水下分離器的應用工程案例204
7.3水下氣液旋流分離器縮尺樣機研制207
7.3.1水下氣液旋流分離器總體技術要求207
7.3.2水下氣液旋流分離器設計參數(shù)208
7.3.3水下氣液旋流分離器系統(tǒng)組成208
7.3.4工藝方案描述208
7.3.5水下氣液旋流分離器結構設計209
7.3.6水下氣液旋流分離器控制系統(tǒng)設計212
7.3.7水下氣液旋流分離器防腐設計213
7.3.8水下氣液旋流分離器縮尺樣機的測試215
第8章海底管道多相流腐蝕與控制研究進展219
8.1深水油氣管道的主要多相流腐蝕類型221
8.1.1濕氣冷凝造成的管道頂部腐蝕221
8.1.2高氣相流速下的腐蝕與緩蝕劑有效性224
8.1.3油水兩相層流工況下的腐蝕與緩蝕劑有效性228
8.2深水油氣管道多相流腐蝕研究方法229
8.2.1多相流管道腐蝕監(jiān)測方法229
8.2.2實驗室多相流腐蝕模擬方法229
8.2.3多相流腐蝕關鍵參數(shù)監(jiān)測方法230
8.2.4流體力學模擬231
8.3深水海底管道多相流腐蝕規(guī)律研究進展232
8.3.1流態(tài)的影響232
8.3.2流速及壁面剪切力的影響233
8.3.3油水比或含水率的影響233
8.3.4濕氣冷凝的影響235
8.3.5固相顆粒的影響237
8.4海底管道多相流腐蝕工況下的緩蝕劑應用238
8.5國內(nèi)海底管道多相流腐蝕與控制研究進展240
第9章深水流動安全監(jiān)測技術241
9.1流動監(jiān)測技術簡介243
9.2流量監(jiān)測虛擬計量技術245
9.3泄漏監(jiān)測技術249
9.4堵塞監(jiān)測技術及系統(tǒng)研發(fā)253
9.4.1堵塞監(jiān)測技術及常見方法253
9.4.2堵塞監(jiān)測系統(tǒng)研發(fā)及測試255
第10章技術展望及建議259
10.1基本認識與應用成效261
10.2問題和挑戰(zhàn)264
10.3發(fā)展方向思考與建議266
參考文獻270