稠油输送管道90°弯管的冲蚀模拟分析

孙 岩 陈一鸣 王 博 吴玉国

(辽宁石油化工大学 石油天然气工程学院，抚顺 113001)

引 言

稠油根据其特点可分为普通稠油(50 ℃，100～1 000 mPa·s)、特稠油(50 ℃，10 000～50 000 mPa·s)和超稠油(50 ℃，≥50 000 mPa·s)。随着稠油开采量的逐年增加，稠油管道运输备受关注，而稠油的物理特性及流动状态对管道的影响逐渐成为研究的热点。

国内外学者在稠油流态、特性等方面进行了大量的研究，如岳湘安等[1]运用控制变量法得到非牛顿流体在管道内产生的涡旋结构与流变指数有关的重要结论；Liepsch等[2]通过实验对非牛顿流体进行管内速度测定，得到流体无量纲的速度分布；顾效源等[3]通过模拟90°弯管内稠油的流动状态，得出了弯径比的改变会导致迪恩涡结构发生变化，进而影响稠油局部阻力及剪切速率的重要结论；刘新锋等[4]就不同类型的筛管内含砂稠油对管壁造成冲蚀效果的影响因素进行分析，得到了降低流速及改变筛管结构可有效减缓冲蚀作用的结论；朱辉等[5]对90°弯管内流体的二次流动进行分析，得到了不同角度截面二次涡形态随雷诺数Re变化的规律；偶国富等[6]利用计算流体力学(computational fluid dynamics，CFD)软件，运用流固耦合分析方法对弯管的冲蚀现象及失效趋势进行了分析和研究；邓智强等[7]探究了温度变化对弯头平均冲蚀速率的影响规律，得出在60 ℃工况下弯头平均冲蚀速率降至最低值，该结论对缓解原油输运管路运行过程中的冲蚀现象具有一定指导意义；王博等[8]运用CFD分析软件对含砂原油管道颗粒的属性对弯头处的冲蚀磨损问题进行了研究，通过改变入口流速、颗粒质量流率、颗粒直径等条件，得到了冲蚀速率的变化规律。……