胶凝原油管道再启动压力波速衰减的影响因素研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:dreambox007
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对于胶凝原油管道再启动过程的描述,压力波速是一个重要的物理量。根据已有实验研究,胶凝原油管道再启动压力波速随着管长不断衰减。胶凝原油管道再启动压力波速的衰减,均认为是受胶凝原油特殊流变性、压缩性(包括原油本身的液体压缩性和胶凝原油内部存在的空隙)、管径、再启动压力等因素的影响。为充分研究胶凝原油压力波速衰减的内在机理,更好地服务于原油管道再启动过程的研究,本文基于再启动数值模拟程序,从特殊流变性和胶凝原油内部存在的空隙两个方面出发,对压力波速衰减进行深入研究。为单独研究特殊流变性对胶凝原油管道再启动压力波速的影响,建立了不含空隙的可压缩流体、一维、水平管道恒压力再启动数值计算模型。针对具有简单流变性的牛顿流体进行模拟,分析管径、流体粘度、启动压力对其管道再启动压力波速的影响,明确影响规律。以此为基础,控制管径、启动压力等参数一致,仅改变流体类型,带入不同流体本构方程进行再启动模拟,研究发现特殊流变性对压力波速衰减无影响。为单独研究空隙对胶凝原油管道再启动压力波速的影响,建立了含空隙的可压缩流体、一维、水平管道恒压力再启动数值计算模型。在空隙存在的条件下,压力波速随着管长不断衰减,与环道实验所测现象相符,并进一步分析压力波速衰减的影响因素,包括空隙率、启动压力、胶凝原油结构强度、管径。研究发现空隙是压力波速衰减的主要影响因素,在空隙存在的条件下,空隙率、启动压力、胶凝原油结构强度、管径是压力波速衰减的影响因素。基于已建立的含空隙的胶凝原油管道恒压力再启动数学模型,改变边界条件,进一步建立含空隙的胶凝原油管道恒流量再启动数学模型,并进行数值求解。分析恒流量启动边界条件下,特殊流变性、空隙、启动流速、胶凝原油结构强度、管径对压力波传播的影响,其影响规律与恒压力启动边界条件下得出的结论一致。并对比分析恒压力边界条件和恒流量边界条件下压力波速衰减幅度不同的原因。
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