氣液兩相段塞流特性及其對腐蝕影響研究.pdf

1、段塞流是油氣混輸管道中非常常見的一種流型,段塞流最主要的特點是間歇性,會造成管道劇烈的震動,油井產(chǎn)出液中常含有多種腐蝕性介質(zhì),對管道造成腐蝕,降低管道的使用壽命,由于段塞流特殊的流動特性,在段塞流型下運(yùn)行的管道會遭受更嚴(yán)重的腐蝕,腐蝕速率很高,段塞流的流動特性及其對腐蝕影響的研究對集輸管道以及下游油氣處理設(shè)備的設(shè)計和經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行具有重要意義。
　　 本文建立并完善了多相流腐蝕實驗環(huán)道,自制單頭電導(dǎo)探針測量并采集了段塞流特征參數(shù),

2、雙平行電導(dǎo)探針獲得了段塞流的持液率等參數(shù),并在管道內(nèi)不同位置置入腐蝕掛片,采用失重法獲得了不同段塞流工況下的腐蝕速率,對水平管氣液兩相段塞流的流動特性及其對腐蝕的影響進(jìn)行了研究。
　　 對水平管段塞流的液塞速度、液塞長度、液塞頻率等參數(shù)進(jìn)行了研究,得到了液塞速度、液塞長度、液塞頻率等參數(shù)的分布規(guī)律和相關(guān)關(guān)系式。研究結(jié)果表明,液塞速度與氣液混合速度呈線性關(guān)系,液塞速度分布符合正態(tài)分布。液塞長度分布符合對數(shù)正態(tài)分布,隨折算氣速增大,

3、平均液塞長度先減小后增大,液塞頻率隨折算氣速增大出現(xiàn)了先增大后減小又增大的現(xiàn)象,這主要是因為在折算氣速增大的過程中發(fā)生了由氣團(tuán)流向段塞流的流型轉(zhuǎn)變。對液膜區(qū)液膜高度進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)液膜最小高度和管徑的比值與液相體積分?jǐn)?shù)符合線性關(guān)系,液膜最小高度和平均液膜高度的比值與氣液混合速度也符合線性關(guān)系,并分別擬合得到了它們的關(guān)系式。長氣泡長度及長氣泡長度份額隨折算氣速的增大而增大,隨折算液速的增大而減小。
　　 對段塞流加劇腐蝕機(jī)理進(jìn)行了

4、分析,發(fā)現(xiàn)混合區(qū)的氣泡對腐蝕有很大的影響,計算得到了液膜弗勞德數(shù),在段塞流中邊界層很薄,使得傳質(zhì)速率大大增加。
　　 針對段塞流特征參數(shù)對腐蝕的影響進(jìn)行了實驗研究。結(jié)果表明,隨折算氣速增大腐蝕速率出現(xiàn)了先減小后增大的現(xiàn)象,隨折算液速增大腐蝕速率先增大后減小。當(dāng)液塞頻率較低時,腐蝕速率隨液塞頻率的變化很大,隨液塞頻率增大,腐蝕速率的波動范圍減小。在液膜弗勞德數(shù)相同時,腐蝕速率隨液塞頻率的增大先增大后減小,液塞頻率相同時隨弗勞德數(shù)增