油水砂多相流中固体颗粒对弯管及T型堵头管的冲蚀

彭文山,曹学文,吉俊毅,靳学堂,王 庆

(中国石油大学(华东) 储运与建筑工程学院,青岛 266580)



油水砂多相流中固体颗粒对弯管及T型堵头管的冲蚀

彭文山,曹学文,吉俊毅,靳学堂,王 庆

(中国石油大学(华东) 储运与建筑工程学院,青岛 266580)

摘要：采用计算流体动力学方法在欧拉坐标系下求解连续相运动方程，在拉格朗日坐标系下求解离散相颗粒轨道方程，并利用冲蚀方程研究了管内油、水、砂多相流中固体颗粒运动与管道冲蚀的相互关系，预测最大冲蚀发生位置。结果表明：弯管冲蚀最严重处位于下游直管段与弯头连接处外侧，T型堵头管冲蚀最严重处位于上下游直管段交接处内侧，T型堵头管的最大冲蚀速率远大于弯管的；T型堵头管中存在明显的颗粒相互碰撞区域以及颗粒滞留区域，在颗粒相互碰撞区域颗粒对管壁的碰撞能降低，在颗粒滞留区域颗粒的滞留减少了新来颗粒对堵头的碰撞，这两个区域都从一定程度上减小了颗粒对管道的冲蚀作用。

关键词：弯管；T型堵头管；油水砂；多相流；冲刷腐蚀；颗粒轨迹

在油气田开发过程中，随着开采深度增加以及开采时间的延长，油井出砂量以及原油含水量急剧增加，在油田生产过程中，固体颗粒虽然经过过滤，但是仍然会存在于油水中，砂粒随着油水混合液一起流动，严重磨损管道内壁，由于油气集输是一个连续的过程[1]，砂粒对于管道内壁的冲蚀也持续进行，直到管壁出现破损。弯管和T型堵头管是管道系统中改变流体流动方向的常用管件，当流体中含有的固体颗粒时，固体颗粒会随着流体流动与管件壁面发生碰撞，因此该处特别容易遭受冲蚀磨损。……