混輸系統(tǒng)段塞流捕集器的動態(tài)模擬及選型

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1、混輸系統(tǒng)段塞流捕集器的動態(tài)模擬及選型混輸系統(tǒng)段塞流捕集器的動態(tài)模擬及選型第31卷第3期(2012.03)(試驗研究)混輸系統(tǒng)段塞流捕集器的動態(tài)模擬及選型張國棟張國強惠曉滎中國石油集團工程設計有限責任公司北京分公司摘要:采用OLGA多相流瞬態(tài)模擬軟件對混輸管線進行段塞跟蹤模擬,從而獲取管線運行工況及最大段塞液量和持續(xù)時間.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.應用簡化模型,模擬18-3000管線正常運行及清管過程中后部段塞流捕集器的運行情況,由模擬結(jié)果可知,管線設定的正常液位為1m,當清管段塞到來時,捕集器內(nèi)液位最大值為2.

2、2m,能接受全部來液量且控制在高低液位之間,段塞過后液位能及時恢復平衡狀態(tài).關鍵詞: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分類及應用段塞流捕集器是長距離混輸管道終端常用的一種氣液初級分離設備,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,確保下游設備正常工作;當最大液塞到達時,又可作為帶壓液體的臨時儲存器,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程中應用最廣,它可吸收～部分液體波動量,具有操作簡單,處理量大等特

3、點;其缺點是占地面積大,且對來液分配均勻要求較高,若不均勻容易造成單根平行管負荷過大導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存段兩部分,在結(jié)構(gòu)和工藝計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)為標準直徑的管子.其配管設計時要盡量使各平行管內(nèi)的負荷分配均勻,否則會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間,使氣液分離和泡沫破碎,便于保溫且能保持流體的流動性.該捕集器一般用于海洋平臺上,其結(jié)構(gòu)與陸上油氣分離器大致同,有較大的緩沖容積,緩沖容積對應的高低液面約為0.2

4、5—0.7D,能夠滿足氣液瞬時流量的較大變化.容積式段塞流捕集器占地面積小,能適應海上平臺的空間限制并滿足海外項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.段塞流捕集器的設計應盡可能簡單,并應盡可能地考慮自身負荷和高速段塞流對容器內(nèi)部的沖擊,通常段塞流捕集器只能起到緩沖來液的作用,一般可視為一個儲存容器,主要功能不在于氣液分離.20LCA動態(tài)模擬及設備選型兩相混輸管線流動特性較為復雜,加之地形的多變性,很難手動計算出管線段塞流情況,因此采用OLGA多相流瞬態(tài)模擬軟件對混輸管線進行段塞跟蹤模擬

5、,從而獲取管線運行T況及最大段塞液量和持續(xù)時間,依據(jù)這些數(shù)據(jù)可以進一步完成設備的選型.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量站混輸進人油氣處理站,設計處理能力為每天16萬桶,進站壓力0.55MPa,井口回壓小于2.0MPa.將原油PVT數(shù)據(jù)通過PVTsim軟件生成tab表后,導入OLGA進行動態(tài)模擬,模擬T況包括正常操作T況和清管丁況,詳細模擬結(jié)果見表1.從OLGA結(jié)果分析,正常運行_丁況產(chǎn)生段塞液量較小,因此只考慮清管工況對系統(tǒng)造成的影響,并選取清管液量最大的計量站至油氣處理站的管線為計算對象,進一步展開段塞流捕集器的選型計算.限于篇幅,本文

6、只對容積式段塞流捕集器進行計算.根據(jù)在t時間內(nèi)進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)(試驗研究)則,可設計出捕集器直徑尺寸及捕集器長度.2.1初選尺寸清管工況為惡劣工況,清管段塞最長持續(xù)時間為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應的高低液面0.25～0.7D,牟面丁彳導沖容積=0.89容器容積,故需要的段塞捕集器容積為509m..根據(jù)分離器的選型系列,需選三列DN3600mmx18000mm的段

7、塞捕集器才能滿足要求.2.2OLGA軟件緩沖容積計算OLGA計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)模擬過程中管線末端累計排出的液量,Q是瞬態(tài)模擬過程中每個獨立的節(jié)點處液體流速的平均值.Q可取模擬過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)果對排液速度的變化較為敏感,故需慎重取值.對于單根管線,OLGA模擬結(jié)果為465.3m