连续起伏管道投产过程中的气相运移研究*

陈思杭，李 旺，冯 亮，杨 起，李晓平，宫 敬

(1.中国石油大学(北京)机械与储运工程学院，北京 102299；2.国家管网集团西南管道有限责任公司，四川 成都 610017)

0 引言

随着我国管道建设的推进，西部、西南地区的管道建设的需求增强，但是，由于这些区域地势复杂、河川纵横，管道需铺设在连续起伏的山区地带。连续起伏管道在投产过程中发生许多意外情况，甚至在一些时段管道的某些运行参数超出设计范围。这种复杂地形、反复大高差在实际运行中，存在着气体聚集和运移问题，尤其是在大落差地段，在投产的过程中，水头翻越高点后会以非满管流的形态自流至管段低洼处形成积液。此时，下坡段中的气体会被低洼处产生的积液密封在高点处，形成大段的气-液共存区从而形成积气段。

气体的存在会给起伏管道的投产带来一系列问题。例如，会造成液柱分离，使管道发生振动[1]。如果发生瞬间的气泡溃灭还可能引起管道材料和结构的破坏。因液体无法充满整个管道，会造成输送效率的降低以及能耗的增加[2-3]。因此，这部分气体就是投产时管内所产生的积气段，需及时排出。

鉴于上述问题，“水力排气”的概念被提出，即通过水力的方式将管道内的积气段碾碎，让其以分散小气泡的方式随水流或油流排出管道。这一过程(文献中常称为“气泡破碎”)就涉及到起伏管道投产过程中气液两相流流动规律的研究问题。气泡破碎现象的机理非常复杂，只有少数研究者试图通过实验来进行探究。……