连续加注缓蚀剂是在生产过程中将缓蚀剂不间断的注入集输系统,对批处理形成的缓蚀剂膜进行修复和补充,是高含硫气田防止集输管线内腐蚀问题的常用手段之一。连续加注能否真正起到作用取决于缓蚀剂液滴在管道内的运动和分布。目前,国内外在这方面研究较少,无法有效评价缓蚀效果、优化缓蚀剂加注制度。本文基于计算流体动力学研究方法,完成了集输管道内缓蚀剂分布规律研究,主要研究工作如下:(1)调研国内外缓蚀剂浓度分布数值分析、试验研究方法等研究现状及M集输管道基础资料、生产运行参数、缓蚀剂加注工艺等,总结当前研究存在没有针对高压、高含硫集输系统、缓蚀剂浓度测试装置不能完全模拟实际工况等问题。(2)建立缓蚀剂浓度分布有限元计算模型,进行流体域抽取及网格划分,通过Fluent建立有限体积离散方程,采用SIMPLE压力速度耦合算法、二阶迎风数值差分格式、Standard k-ε湍流模型及DPM模型,完成网格无关性及模型有效性验证。(3)模拟不同工况下管内缓蚀剂分布情况,研究缓蚀剂沿管道轴向、周向及不同截面上的分布规律,分析缓蚀剂加注量、喷入速度、液滴粒径等因素对浓度分布的影响,基于缓蚀剂随流动情况变化规律的认识,提出延长缓蚀剂迁移距离的建议及措施。(4)研究连续加注缓蚀剂在M集输管道内浓度分布特征,连续加注的缓蚀剂在水平管道最易分布不均、竖直管段较为均匀,在管顶分布最少、底部最多,管流会在上、下弯管处形成二次流,有利于缓蚀剂在管道内壁的均布。(5)分析气体冲刷对管内缓蚀剂膜的破坏作用,弯管缓蚀剂膜发生破坏的最严重位置在弯管外侧;直流三通最严重破坏区域在支管入口处,随着支管直径的变大,破坏程度减轻;分流三通直管段的底部形成两处呈对称分布的破坏集中区。(6)计算集输管道M内缓蚀剂膜冲蚀失效天数,结合管内缓蚀剂浓度分布特征,评价连续加注缓蚀剂对缓蚀剂膜的修复、补充效果,识别因缓蚀剂膜失效导致的腐蚀发生的高风险区。(7)设计缓蚀剂浓度分布测试装置方案,完成缓蚀剂预膜、连续加注、调压调温、浓度分布、缓蚀剂膜厚度、管内壁腐蚀等测试模块的详细设计及关键设备选型,并形成了配套的测试及试验流程。