T形管内雾状气液两相流相分离特性研究*

敬加强 尹晓云 Boris N. Mastobaev Anvar R. Valeev 孙杰 刘力华

(1.西南石油大学石油与天然气工程学院 2. 油气消防四川省重点实验室 3. Department of Transport and Storage of Oil and Gas, Ufa State Petroleum Technological University4. 西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室 5.中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司通信与信息技术中心)

0 引 言

管汇具有收集流体并同时进行流体分配的双重功能[1]，被广泛应用于油气田生产工艺系统的各个环节。但管汇系统中普遍存在并联引出管内气液两相流量分配不均(偏流)及气液比例不同(相分离)的现象，以及由此引起的油水分离器溢油冒顶或分离紊乱[2]，稠油开采中高温高压水蒸气不能等干度分配[3]，海上平台气液分离器冗余能力设计过大[4]等问题，不仅影响下游生产单元工作效率和运行安全性，而且增加了总投资成本。

管汇系统中并联引出管内两相流动分配不均的原因在于两相流在构成管汇的基本结构T形管内的分布不均。目前，国内外研究者已针对T形管内气液两相组成的分层流[5-7]、波状流[8-10]、弹状流[11-13]及环状流[14-16]等特定常见流型的流动特性、压降规律及相分离特征开展了大量的研究工作，但很少有关于T形管内泡状流[17-18]和雾状流[19]相分离的研究报道。

本文以T形管作为研究对象，应用计算流体力学ANSYSY Fluent软件，结合气液两相流的基本理论，对水平主管内的空气-水雾状两相流工况进行三维数值模拟，分析其在T形管中的流动特征、压降特性及相分离规律，探究造成雾状流相分离的根本原因。研究结果对确保下游设备的安全、经济和可靠运行具有现实意义，并可为实际工程中的管汇设计及优化提供理论依据。……