第1章緒論1
1.1深水流動(dòng)安全保障技術(shù)研究概況3
1.1.1深水流動(dòng)安全保障技術(shù)研究目標(biāo)和計(jì)劃3
1.1.2深水流動(dòng)安全保障技術(shù)研究方向6
1.2國外深水流動(dòng)安全保障技術(shù)研究進(jìn)展7
1.2.1水合物預(yù)測(cè)和防控技術(shù)研究進(jìn)展8
1.2.2蠟沉積預(yù)測(cè)和防控技術(shù)研究進(jìn)展9
1.2.3混輸體系段塞預(yù)測(cè)及控制技術(shù)研究進(jìn)展11
1.2.4深水油氣田流動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展12
1.2.5深水多相流動(dòng)態(tài)腐蝕研究進(jìn)展13
1.2.6水下油氣水處理技術(shù)研究進(jìn)展14
1.2.7多相流試驗(yàn)系統(tǒng)研究進(jìn)展14
1.3我國深水流動(dòng)安全保障技術(shù)研究進(jìn)展15
1.3.1深水流動(dòng)安全保障技術(shù)攻關(guān)目標(biāo)16
1.3.2本課題主要研究成果17
1.3.3課題研究的作用及研究趨勢(shì)18
1.3.4今后研究方向20
第2章流動(dòng)安全實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)技術(shù)21
2.1流動(dòng)安全實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)概述23
2.2水合物實(shí)驗(yàn)技術(shù)25
2.2.1挪威高壓輪型環(huán)管25
2.2.2NTNU環(huán)路26
2.2.3法國IFPlyre環(huán)路27
2.2.4中國石油大學(xué)（北京）實(shí)驗(yàn)環(huán)路27
2.2.5法國阿基米德環(huán)路27
2.2.6美國埃克森美孚公司環(huán)路28
2.2.7中國科學(xué)院廣州能源研究所水合物環(huán)路29
2.2.8美國塔爾薩大學(xué)FAL環(huán)路30
2.2.9澳大利亞Hytra環(huán)路31
2.2.10中國海油中國石油大學(xué)（北京）水合物實(shí)驗(yàn)環(huán)路31
2.2.11中國海油西南石油大學(xué)水合物固態(tài)流化開采實(shí)驗(yàn)環(huán)路32
2.2.12各實(shí)驗(yàn)環(huán)路對(duì)比33
2.3蠟沉積環(huán)路實(shí)驗(yàn)技術(shù)34
2.3.1美國塔爾薩大學(xué)多相流研究中心氣液兩相流蠟沉積實(shí)驗(yàn)裝置34
2.3.2法國IFPlyre蠟沉積實(shí)驗(yàn)環(huán)路35
2.3.3荷蘭殼牌公司多相蠟沉積環(huán)路35
2.3.4加拿大卡爾加里大學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置35
2.3.5美國俄亥俄大學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置36
2.3.6挪威泰勒馬克大學(xué)蠟沉積實(shí)驗(yàn)裝置37
2.3.7荷蘭代爾夫特理工大學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置37
2.3.8挪威生命科學(xué)大學(xué)蠟沉積實(shí)驗(yàn)裝置38
2.3.9中國石油大學(xué)（北京）蠟沉積實(shí)驗(yàn)裝置39
2.4段塞流實(shí)驗(yàn)技術(shù)39
2.4.1美國塔爾薩大學(xué)L型立管段塞實(shí)驗(yàn)裝置40
2.4.2挪威科技大學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)40
2.4.3英國克蘭菲爾德大學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)41
2.4.4阿姆斯特丹殼牌石油研究與技術(shù)中心實(shí)驗(yàn)平臺(tái)41
2.4.5中國石油大學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)41
2.4.6SINTEF多相流實(shí)驗(yàn)平臺(tái)42
2.4.7中國海油西安交通大學(xué)多相流實(shí)驗(yàn)平臺(tái)43
2.4.8多相流實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)比44
2.5多相流腐蝕實(shí)驗(yàn)技術(shù)45
2.5.1美國俄亥俄大學(xué)腐蝕測(cè)試環(huán)路與實(shí)驗(yàn)裝置46
2.5.2美國塔爾薩大學(xué)三相環(huán)路49
2.5.3IFE實(shí)驗(yàn)環(huán)路50
2.5.4美國Cortest公司實(shí)驗(yàn)環(huán)路50
2.5.5英國南安普頓大學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)路51
2.5.6挪威科技大學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)路51
2.5.7中國石油CFL1型動(dòng)態(tài)腐蝕實(shí)驗(yàn)環(huán)路裝置52
2.5.8中國海油北京科技大學(xué)氣液兩相環(huán)路實(shí)驗(yàn)裝置53
2.5.9中國海油研制的多相流動(dòng)態(tài)環(huán)路腐蝕評(píng)價(jià)裝置53
2.5.10中國海油研制的深水多相流動(dòng)態(tài)腐蝕評(píng)價(jià)系統(tǒng)54
第3章深水多相混輸系統(tǒng)流動(dòng)安全工程設(shè)計(jì)57
3.1設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)59
3.2流動(dòng)安全設(shè)計(jì)所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)60
3.3海底多相流混輸管道的流動(dòng)安全設(shè)計(jì)技術(shù)60
3.3.1流型預(yù)測(cè)62
3.3.2壓降計(jì)算62
3.3.3設(shè)計(jì)目的和設(shè)計(jì)余量63
3.4常用流動(dòng)安全設(shè)計(jì)軟件64
3.5自主研制的多相管流模擬分析軟件TPCOMP 1.068
3.5.1軟件開發(fā)背景68
3.5.2軟件主要功能69
3.5.3穩(wěn)態(tài)計(jì)算模塊的改進(jìn)69
3.5.4瞬態(tài)計(jì)算模塊的改進(jìn)75
3.6工程應(yīng)用81
3.6.1荔灣氣田群開發(fā)82
3.6.2陵水172氣田開發(fā)82
3.6.3流花深水油田群開發(fā)84
第4章多相流動(dòng)規(guī)律及段塞預(yù)測(cè)和控制技術(shù)87
4.1兩相及多相流流型研究現(xiàn)狀89
4.1.1垂直上升管中流型的研究現(xiàn)狀89
4.1.2垂直下降管中的氣液兩相流流型91
4.1.3水平/微下傾管中的多相流流型93
4.1.4流型轉(zhuǎn)變機(jī)理與模型的研究現(xiàn)狀94
4.2段塞流理論、模型及預(yù)測(cè)技術(shù)97
4.2.1段塞流成因及其危害98
4.2.2段塞機(jī)理研究現(xiàn)狀99
4.2.3段塞流理論預(yù)測(cè)模型研究現(xiàn)狀105
4.3段塞流控制技術(shù)114
4.3.1段塞流控制技術(shù)簡介114
4.3.2立管頂部智能節(jié)流段塞控制技術(shù)119
4.3.3高效緊湊型分離器段塞控制技術(shù)122
4.3.4射流清管段塞控制技術(shù)124第5章多相蠟沉積規(guī)律及預(yù)測(cè)技術(shù)129
5.1蠟沉積機(jī)理及其影響因素132
5.1.1蠟沉積機(jī)理132
5.1.2蠟沉積的影響因素134
5.2蠟沉積預(yù)測(cè)模型135
5.2.1單相蠟沉積模型135
5.2.2油水兩相蠟沉積模型142
5.2.3油氣兩相蠟沉積模型147
5.3蠟沉積測(cè)試方法153
5.3.1偏光顯微鏡法154
5.3.2冷指法154
5.3.3差示掃描量熱法155
5.3.4黏度法155
5.3.5環(huán)路法155
第6章管道內(nèi)水合物防控技術(shù)157
6.1水合物的結(jié)構(gòu)與類型159
6.2天然氣體系中水合物堵塞的機(jī)理160
6.3水合物生成預(yù)測(cè)方法163
6.4海底油氣混輸管道水合物控制164
6.4.1機(jī)械控制164
6.4.2熱法控制164
6.4.3熱力學(xué)抑制167
6.4.4低劑量水合物抑制168
6.5海底油氣混輸管道水合物堵塞解堵169
6.5.1水合物堵塞形成預(yù)警169
6.5.2水合物堵塞解堵174
第7章流動(dòng)安全處理設(shè)備及工藝179
7.1水下增壓技術(shù)181
7.1.1水下增壓系統(tǒng)典型工藝流程182
7.1.2水下增壓設(shè)備的分類及技術(shù)特點(diǎn)182
7.2水下分離技術(shù)189
7.2.1水下分離器的功能和安裝位置189
7.2.2水下分離器的分類190
7.2.3水下分離器的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及分析198
7.2.4水下分離器設(shè)計(jì)的影響因素203
7.2.5水下分離器的應(yīng)用工程案例204
7.3水下氣液旋流分離器縮尺樣機(jī)研制207
7.3.1水下氣液旋流分離器總體技術(shù)要求207
7.3.2水下氣液旋流分離器設(shè)計(jì)參數(shù)208
7.3.3水下氣液旋流分離器系統(tǒng)組成208
7.3.4工藝方案描述208
7.3.5水下氣液旋流分離器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)209
7.3.6水下氣液旋流分離器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)212
7.3.7水下氣液旋流分離器防腐設(shè)計(jì)213
7.3.8水下氣液旋流分離器縮尺樣機(jī)的測(cè)試215
第8章海底管道多相流腐蝕與控制研究進(jìn)展219
8.1深水油氣管道的主要多相流腐蝕類型221
8.1.1濕氣冷凝造成的管道頂部腐蝕221
8.1.2高氣相流速下的腐蝕與緩蝕劑有效性224
8.1.3油水兩相層流工況下的腐蝕與緩蝕劑有效性228
8.2深水油氣管道多相流腐蝕研究方法229
8.2.1多相流管道腐蝕監(jiān)測(cè)方法229
8.2.2實(shí)驗(yàn)室多相流腐蝕模擬方法229
8.2.3多相流腐蝕關(guān)鍵參數(shù)監(jiān)測(cè)方法230
8.2.4流體力學(xué)模擬231
8.3深水海底管道多相流腐蝕規(guī)律研究進(jìn)展232
8.3.1流態(tài)的影響232
8.3.2流速及壁面剪切力的影響233
8.3.3油水比或含水率的影響233
8.3.4濕氣冷凝的影響235
8.3.5固相顆粒的影響237
8.4海底管道多相流腐蝕工況下的緩蝕劑應(yīng)用238
8.5國內(nèi)海底管道多相流腐蝕與控制研究進(jìn)展240
第9章深水流動(dòng)安全監(jiān)測(cè)技術(shù)241
9.1流動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)簡介243
9.2流量監(jiān)測(cè)虛擬計(jì)量技術(shù)245
9.3泄漏監(jiān)測(cè)技術(shù)249
9.4堵塞監(jiān)測(cè)技術(shù)及系統(tǒng)研發(fā)253
9.4.1堵塞監(jiān)測(cè)技術(shù)及常見方法253
9.4.2堵塞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研發(fā)及測(cè)試255
第10章技術(shù)展望及建議259
10.1基本認(rèn)識(shí)與應(yīng)用成效261
10.2問題和挑戰(zhàn)264
10.3發(fā)展方向思考與建議266
參考文獻(xiàn)270