深水油气田海底混输管道冲蚀数值模拟研究.doc

深水油气田海底混输管道冲蚀数值模拟研究随着海洋石油工业的发展,我国海上油气资源不断被成功开发且向着深水海域稳步进军,海底管道作为密闭的海洋工程结构物所承担的输送重任也在持续增加。海底管道系统与陆地管道相比,系统点多面广,海底环境较为复杂,检测仪器设备应用不方便,检测难度大成本较高,因此在海洋石油行业中,流体携带固体颗粒所引起的冲蚀问题正逐步引起广泛关注。冲蚀现象十分复杂,并且有许多参数不同程度地影响着冲蚀的严重性,例如流体流量、含砂率、流体性质、流型、固体颗粒性质、管壁材料、管件形状等。因此需要借助一些工程应用较强的专业软件对其进行模拟研究,全面分析海底管道的冲蚀规律,预测出整个管道系统中最薄弱位置,这对提高其安全可靠性、系统可操作性及管道完整性管理具有深刻意义。因此本文针对巴西某深水油气田混输管道系统,采用ANSYS16.2Fluent软件进行不同工况下的仿真数值模拟,旨在更清晰地了解管道内流体流动状态及冲蚀规律。软件模拟主要分为以下三个步骤:流体流动特性的模拟(包括湍流模型及多相流模型)、固体颗粒轨迹的追踪(离散相模型)及冲蚀计算。通过冲蚀云图结果预测冲蚀速率的大小及易发生冲蚀的具体位置,并对管道系统的运行工况、颗粒特性、管输介质等进行详细的冲蚀影响分析,同时进行敏感性分析。最后本文还将管道冲蚀数值模拟的结果与目前世界上工程领域运用最广泛的五种冲蚀预测模型在不同流体气液比工况、管道出口压力工况、砂粒质量流量工况、砂粒直径工况下采用自编软件进行对比研究,为投产后的工程运行及后续深水项目的海底混输管道工艺设计提供技术支持和理论依据。