混輸系統(tǒng)段塞流捕集器的動(dòng)態(tài)模擬及選型

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1、混輸系統(tǒng)段塞流捕集器的動(dòng)態(tài)模擬及選型混輸系統(tǒng)段塞流捕集器的動(dòng)態(tài)模擬及選型第31卷第3期(2012.03)(試驗(yàn)研究)混輸系統(tǒng)段塞流捕集器的動(dòng)態(tài)模擬及選型張國(guó)棟張國(guó)強(qiáng)惠曉滎中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司北京分公司摘要:采用OLGA多相流瞬態(tài)模擬軟件對(duì)混輸管線進(jìn)行段塞跟蹤模擬,從而獲取管線運(yùn)行工況及最大段塞液量和持續(xù)時(shí)間.根據(jù)分離器的選型系列,需選三列DN3600mmX18000mm的段塞捕集器才能滿足要求.應(yīng)用簡(jiǎn)化模型,模擬18-3000管線正常運(yùn)行及清管過(guò)程中后部段塞流捕集器的運(yùn)行情況,由模擬結(jié)果可知,管線設(shè)定的正常液位為1m,當(dāng)清管段塞到來(lái)時(shí),捕集器內(nèi)液位最大

2、值為2.2m,能接受全部來(lái)液量且控制在高低液位之間,段塞過(guò)后液位能及時(shí)恢復(fù)平衡狀態(tài).關(guān)鍵詞:段塞流捕集器;管式i容積式;多相流i模擬;OLGAdoi:10.3969/.issn.1006-6896.2012.3.0161分類及應(yīng)用段塞流捕集器是長(zhǎng)距離混輸管道終端常用的一種氣液初級(jí)分離設(shè)備,根據(jù)不同的工況需要可分為容器式和管式兩類.段塞流捕集器可有效地分離并捕集液體,確保下游設(shè)備正常工作;當(dāng)最大液塞到達(dá)時(shí),又可作為帶壓液體的臨時(shí)儲(chǔ)存器,能連續(xù)地向下游供氣n.1.1管式段塞流捕集器管式段塞流捕集器在處理氣體凝析液流的過(guò)程中應(yīng)用最廣,它可吸收～部分液體波動(dòng)量,具有操作簡(jiǎn)

3、單,處理量大等特點(diǎn);其缺點(diǎn)是占地面積大,且對(duì)來(lái)液分配均勻要求較高,若不均勻容易造成單根平行管負(fù)荷過(guò)大導(dǎo)致的氣液中夾帶液體的現(xiàn)象.管式捕集器分為氣液分離段和液體儲(chǔ)存段兩部分,在結(jié)構(gòu)和工藝計(jì)算方法上與常用分離器有很大的區(qū)別.它由幾根下傾的平行管段構(gòu)成,材質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)直徑的管子.其配管設(shè)計(jì)時(shí)要盡量使各平行管內(nèi)的負(fù)荷分配均勻,否則會(huì)使氣液分離效果下降.1.2容積式段塞流捕集器常使用容積式段塞流捕集器輸送起泡原油,因其有較大容積空間和停留時(shí)間,使氣液分離和泡沫破碎,便于保溫且能保持流體的流動(dòng)性.該捕集器一般用于海洋平臺(tái)上,其結(jié)構(gòu)與陸上油氣分離器大致同,有較大的緩沖容積,緩沖容積

4、對(duì)應(yīng)的高低液面約為0.25—0.7D,能夠滿足氣液瞬時(shí)流量的較大變化.容積式段塞流捕集器占地面積小,能適應(yīng)海上平臺(tái)的空間限制并滿足海外項(xiàng)目橇裝化供貨的生產(chǎn)要求.容積式段塞流捕集器與傳統(tǒng)的油氣分離器大致相同,設(shè)有高高液位,高液位,低液位,低低液位,以警示操作人員.段塞流捕集器的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單,并應(yīng)盡可能地考慮自身負(fù)荷和高速段塞流對(duì)容器內(nèi)部的沖擊,通常段塞流捕集器只能起到緩沖來(lái)液的作用,一般可視為一個(gè)儲(chǔ)存容器,主要功能不在于氣液分離.20LCA動(dòng)態(tài)模擬及設(shè)備選型兩相混輸管線流動(dòng)特性較為復(fù)雜,加之地形的多變性,很難手動(dòng)計(jì)算出管線段塞流情況,因此采用OLGA多相流瞬態(tài)模

5、擬軟件對(duì)混輸管線進(jìn)行段塞跟蹤模擬,從而獲取管線運(yùn)行T況及最大段塞液量和持續(xù)時(shí)間,依據(jù)這些數(shù)據(jù)可以進(jìn)一步完成設(shè)備的選型.某油田地面工程站外集輸系統(tǒng)采用油氣混輸方案,管線從單井由不同的計(jì)量站混輸進(jìn)人油氣處理站,設(shè)計(jì)處理能力為每天16萬(wàn)桶,進(jìn)站壓力0.55MPa,井口回壓小于2.0MPa.將原油PVT數(shù)據(jù)通過(guò)PVTsim軟件生成tab表后,導(dǎo)入OLGA進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬,模擬T況包括正常操作T況和清管丁況,詳細(xì)模擬結(jié)果見(jiàn)表1.從OLGA結(jié)果分析,正常運(yùn)行_丁況產(chǎn)生段塞液量較小,因此只考慮清管工況對(duì)系統(tǒng)造成的影響,并選取清管液量最大的計(jì)量站至油氣處理站的管線為計(jì)算對(duì)象,進(jìn)一步展

6、開(kāi)段塞流捕集器的選型計(jì)算.限于篇幅,本文只對(duì)容積式段塞流捕集器進(jìn)行計(jì)算.根據(jù)在t時(shí)間內(nèi)進(jìn)入捕集器的液體量與捕集器控制液面至出油口這段高度范圍內(nèi)液體量相等的原一34～油._【田地面工程(http://www.yqtdmgc.corn)第31卷第3期(2012.03)(試驗(yàn)研究)則,可設(shè)計(jì)出捕集器直徑尺寸及捕集器長(zhǎng)度.2.1初選尺寸清管工況為惡劣工況,清管段塞最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間為41rain,最大清管段塞的體積為597m..段塞流捕集器緩沖容積通常選取對(duì)應(yīng)的高低液面0.25～0.7D,牟面丁彳導(dǎo)沖容積=0.89容器容積,故需要的段塞捕集器容積為509m..根據(jù)分離器的選型系

7、列,需選三列DN3600mmx18000mm的段塞捕集器才能滿足要求.2.2OLGA軟件緩沖容積計(jì)算OLGA計(jì)算末端液塞緩沖容積的原理為Vsurgej+J—Max(0,Vsurgej+ACCLIQj+1一ACCLIQj—Qdrax(tj+l～))其中l(wèi)=0,ACCLIQ(Accumulatedliquidvolumeflow)是瞬態(tài)模擬過(guò)程中管線末端累計(jì)排出的液量,Q是瞬態(tài)模擬過(guò)程中每個(gè)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)處液體流速的平均值.Q可取模擬過(guò)程中平均排液速度或者段塞流捕集器的最大處理能力,這種方法所得結(jié)果對(duì)排液速度的變化較為敏感,故需慎重取值.對(duì)于單根管線,OLGA模擬結(jié)果為4

8、65.3m