国家自然科学基金(51006120E0601)
- 作品数：10 被引量：90H指数：8
- 相关作者：王武昌李玉星赵鹏飞张庆东魏丁更多>>
- 相关机构：中国石油大学（华东）中国石油中国石油天然气集团公司更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家教育部博士点基金中央高校基本科研业务费专项资金更多>>
- 相关领域：石油与天然气工程化学工程更多>>
- 油气管道水合物解堵工艺及存在问题被引量：9
- 2016年
- 为了保障深水和超深水海底油气管道输送介质的流动安全,对现有水合物解堵工艺进行评述研究。分析了管内水合物的形成、堵塞过程及水合物的分解机理,探讨了各种解堵工艺的特点、适用条件以及在工程实际中的应用现状。针对各种解堵工艺存在的安全问题,分析了其产生原因及危害,并提出了相应的解决方案。结果表明:堵塞块位置、长度的确定和对管道压力、温度的控制是安全、高效地实现管道水合物解堵的关键。
- 宋光春李玉星王武昌赵鹏飞姜凯魏丁叶晓
- 关键词：天然气水合物解堵
- 管道CCl_3F水合物浆流动特性的数值模拟被引量：12
- 2016年
- 为了研究CCl_3F(R11)水合物浆在水平管内的流动特性,建立了CFD/Fluent数值模型。对比模拟得到的压降与实验压降可知,相对误差均在20%以内,表明该模型可行。通过模拟分析管内水合物颗粒流动特性发现,控制流速可以有效防止水合物阻塞。同时,深入模拟研究了R11水合物颗粒在管内流动的沉积特性,结果表明:流速对R11水合物的沉积特性影响较大,当平均流速达到一定值时,水合物颗粒体积分数对其沉积特性影响不大,将该流速视为管道安全运行的最小流速。通过分析水合物浆的其他关键参数(颗粒密度、颗粒粒径及管径)对管道安全运行最小流速的影响,得出水合物颗粒粒径对管道安全运行最小流速的影响较大,水合物颗粒密度及管径对管道安全运行最小流速的影响较小。
- 魏丁王武昌李玉星赵鹏飞宋光春
- 关键词：数值模拟流动特性
- 水合物聚集影响因素及正交试验研究被引量：12
- 2013年
- 通过水合物聚集体受力分析确定了其主要聚集力是毛细液桥力,完善了水合物聚集体临界最大粒径计算模型。水合物聚集影响因素有接触角、油水界面张力、油相粘度、水合物体积分数、剪切速率,分析单一因素变化对水合物聚集的影响,发现油水界面张力增大导致聚集加剧,其他因素增大则会抑制水合物聚集。以水合物聚集体临界最大粒径作为聚集程度的评判指标,利用正交试验确定了因素水平的最优组合,水合物体积分数作为影响最大的因素,需要首先将其控制在最优水平。研究成果可为确保管输水合物浆稳定流动提供支持。(表3,图7,参14)
- 刘海红李玉星王武昌陈鹏张庆东高嵩
- 关键词：水合物影响因素正交试验
- 温度对甲烷水合物形成过程影响的分子动力学模拟被引量：10
- 2015年
- 甲烷可以与水形成由大、小孔穴构成的I型水合物,该过程受温度的影响。采用分子动力学(MD)模拟方法,在等温等容(NVT)模拟条件下,研究了温度变化对水合物晶体及其中大、小孔穴结构及稳定性的影响。通过分子模拟分析晶体构型、氧原子均方位移、甲烷分子位移和相互作用能,结果表明:水合物晶体的稳定性受温度的影响较大,且其主要由大孔穴的稳定性决定;温度对大孔穴的结构及稳定性的影响较大,随着温度的升高,大孔穴稳定性明显降低,笼形结构变形增大,甚至出现坍塌,导致水合物分解;温度对小孔穴结构及稳定性的影响较小,相同条件下水合物中小孔穴的稳定性高于大孔穴的稳定性。研究成果可为水合物形成过程的控制、水合物快速分解、水合物稳定储存等提供理论基础。
- 张庆东李玉星王武昌赵鹏飞隋亚振
- 关键词：水合物分子模拟稳定性天然气孔穴
- 流动体系下油基天然气水合物颗粒管壁粘附机制被引量：10
- 2016年
- 天然气水合物在管壁上沉积可导致管道堵塞,对沉积机制进行研究有助于解决水合物管堵问题。通过分析管壁上水合物颗粒的微观受力及移除机制,建立油基天然气水合物颗粒管壁粘附动力学模型,并以临界移除粒径和粘附率为标准,定量探究了油包水乳状液中水合物颗粒在不同壁面环境下的粘附情况。结果表明:当管壁表面无水时,范德华力为水合物颗粒-管壁间的主要粘附力,水合物颗粒的粘附率低于30%,粒径大于20μm的水合物均不会附着在管壁上;当管壁表面润湿或存在水膜时,毛细液桥力为主要粘附力,此时水合物颗粒粘附率接近100%,仅靠管流自身流动力很难将管壁上的水合物颗粒移除掉。研究证明了水合物颗粒在壁面上直接粘附是水合物管壁沉积机制之一。(图6,表1,参22)
- 赵鹏飞王武昌李玉星
- 关键词：粘附力油包水乳状液
- 水合物颗粒间的静态液桥力被引量：1
- 2012年
- 对于油包水型乳状液水合物生成体系,未参加反应的水滴与已生成的水合物颗粒接触时,水滴在水合物颗粒间以摆动液桥的形式存在,液桥力包括静态液桥力和动态黏性力。由于水合物颗粒的强亲水性,颗粒表面接触角较小,减小半填充角能降低液桥力,因此通过促进水滴的完全转化以减少自由水量,可达到降低液桥力的目的。当体系含水量较高时,半填充角较大,增加接触角能减小液桥力。表面间距、半填充角和接触角不变时,液桥力随粒径增大而增大,半填充角越大,液桥力也越大。液桥力随表面间距的增加而减小,超过一定分离距离后液桥失稳,液桥力消失。
- 朱超李玉星王武昌
- 关键词：接触角颗粒粒径
- 天然气水合物浆液稳定性影响因素的正交实验被引量：7
- 2011年
- 天然气水合物浆液技术为水合物防治和油气混输的实现提供了有效手段,而浆液的稳定性是使该技术实现工业应用的关键,其影响因素较多。利用正交实验分析了温度、压力、水油比、气液比对水合物浆液稳定性的影响,并将水合物体积分数、水相转化率、水合物密度作为水合物浆液稳定性的代表评价参数,基于反应釜内水合物的生成实验,通过编程确定了4种因素对稳定性代表评价参数的影响程度,在此基础上对流动实验工况进行划分,明确了今后水合物浆液稳定流动性实验的研究方向。
- 李玉星朱超王武昌陈玉亮
- 关键词：水合物浆液稳定性正交实验
- 水合物浆液流动特性数值模拟被引量：27
- 2014年
- 考虑水合物颗粒体积分数对水合物浆液粘度的影响,应用CFD/FLUENT模拟得到了设计工况下水平管中水合物浆液流型、床层高度,颗粒体积分数分布,管道压降、平均粘度等数据,同时基于Doron P等提出的适用于固液两相流动的双层流动模型,编程求解各工况下的流动参数。通过对比模拟结果、计算结果和实验结果可知,数值模拟方法可以对水合物浆液在水平管中的流动压降进行准确预测,而通过编写UDF,将水合物颗粒流动过程中的粒径分布考虑其中,可以更好地描述水合物浆液的流动状态。因此,数值模拟方法可以作为研究水平管中水合物浆液流动特性、分析流动参数影响因素的有效手段,但尚存不足,有待完善。(图7,表4,参10)
- 陈鹏刘福旺李玉星王武昌刘海红张庆东
- 关键词：水平管流动特性数值模拟
- 管道内水合物浆流动的数值模型被引量：12
- 2016年
- 考虑水合物浆相间相互作用、粒径分布、固相黏度、最大内相堆积率等基本物性,基于EulerEuler双流体模型,建立描述管道内水合物浆流动的数值模型,并对水合物浆的粒径特性、阻力特性进行分析。结果表明:与Mulhe粒径模型相比,Camargo粒径模型考虑了水合物聚结体间的相互作用,粒径模拟值与实验值更为接近;颗粒动力学模型对水合物浆湍流流动时颗粒间剪切作用的刻画较为准确,但在描述水合物浆层流流动时误差较大,而基于Brinkman方程、Ostwald方程的黏度模型因与水合物体积分数、剪切速率间存在耦合关系,对水合物浆湍流、层流流动阻力特性的预测效果较为理想。建立的数值模型可以为水合物浆安全流动研究及工程应用提供支持。
- 赵鹏飞王武昌李玉星魏丁张庆东
- 关键词：水合物浆流动特性双流体模型粒径分布CFD
- 温度和压力对CO_2置换甲烷水合物的影响被引量：11
- 2016年
- 为了研究温度和压力对置换开采的影响规律,分析了CO2置换法开采天然气水合物的实验原理及微观过程。采用对比实验的方法,通过自行设计的水合物生成与置换装置,研究了温度、压力等热力学因素对置换速率及置换效率的影响。实验温度设定为274.15 K、276.15 K、278.15 K,实验压力设定为3.5 MPa、3.85 MPa、4.0 MPa。实验结果表明:置换温度与置换压力均对置换效果有重要影响,其中温度对置换结果产生的影响要大于压力对置换结果产生的影响。在一定实验条件下,置换温度和置换压力越高,置换速率越大,置换效果越好。该实验结果可为水合物藏的商业开采提供技术指导,促进置换法开采的工程应用。
- 宋光春李玉星王武昌
- 关键词：二氧化碳甲烷天然气水合物
