含砂油气环状流弯管侵蚀的数值模拟*

陈浩宇 王瑀宁 林建国

(大连海事大学环境科学与工程学院)

0 引 言

我国海洋油气业发展迅速。2019年，我国渤海发现大型凝析气田，确定天然气探明储量超1 000亿 m3。在油气田开发过程中，管道常作为油气输送工具，油气混输管道在成本上有其独特优势[1]。油气两相流受流体流速、流体物性和管道形状等因素影响，有多种流型分布[2]。凝析气田油气混输管道中油气两相流型常为环状流。同时，管道里常含固相砂粒，随油气一并在管中流动[3]，将冲击管壁，造成管材损失，长此以往极易造成管道破坏失效，影响工业生产，也将对生态环境造成严重破坏。因此，研究气液两相流的流动特点和砂粒在管道中的运动规律至关重要。

近些年，国内外学者对管道内多相流砂粒侵蚀进行了研究，研究方法可大致分为试验和数值模拟两类。M.SADATOMI等[4]对竖直管道气液两相流进行了试验，发现气液两相流存在分散泡状流、段塞流、搅拌流和环状流等流型。李洋等[5]对气液两相流在弯管处的腐蚀进行了数值模拟。杨德成等[6]对气固两相流弯管冲蚀进行了数值模拟。吾兰·巴克达什[7]对弯管液固两相流的侵蚀进行了试验和数值模拟。吴欢欢等[8]对含砂石油管道冲蚀进行了数值模拟。彭文山[9]对液固两相流和气液固三相流的冲蚀进行试验，并对气固、液固和气液固的弯管冲蚀进行了计算流体动力学研究。A.FAROKHIPOUR等[10]对弯管气水砂环状流的侵蚀进行了数值模拟，研究了气液分布和管壁侵蚀情况，但是对砂粒的运动轨迹以及在壁面的碰撞规律缺少分析。……