立式气旋浮装置处理油田采出水的现场实验与应用改进措施

立式气旋浮装置凭借其紧凑、高效的特点在海上油田采出水处理领域得到了广泛应用,但国内围绕该技术的自主研发起步相对较晚,目前仍未推出具有完全自主知识产权的高性能系列化产品。基于自主设计研发的BIPTCFU-Ⅲ-120型立式气旋浮装置工业样机,在南海流花11-1油田的“南海胜利号”FPSO开展了现场实验研究。单因素变化运行结果表明,除油率受分流比、微气泡发生器与气旋浮罐间压差及进水流量变化的影响显著,受注气比、回流比变化的影响较小。稳定运行结果表明,当入口水含油质量浓度在240~400 mg/L之间时,优选组合操作参数下的除油率平均可达85%以上(最高可达91.8%),水出口含油质量浓度可降低到50 mg/L以下。结合工业样机现场实验结果,从工艺流程简化、微细气泡发生、立式罐体结构优化等角度进行了分析探讨,以促进相关技术的国产化进程及推广应用。     

PIMFlow在粉末注射成形中的应用

粉末注射成形作为一种新型的成形方法已经被广泛的应用。为了提高模具设计的一次试模成功率,最大程度的节约成本,加快新产品的开发速度,粉末注射成形的计算机模拟计算技术取得了较大的发展。其中,PIMFlow软件避开了其他CFD软件的缺陷,专门针对粉末注射成形进行模拟计算,为粉末注射模具设计提供了一款较好的模拟计算软件。通过分析PIMFlow的流变学理论及其应用实例,进一步阐述了其计算精度高、针对性强的特点。     

气泡增强型水力旋流器的数值模拟研究

采用欧拉模型与离散相模型相结合的方法对气泡增强型水力旋流器中油-气-水三相流场进行数值模 拟,分析了速度场和油滴粒子的运动轨迹,并且对比了油滴粒径、工作流量、含油浓度3种不同因素对注气后水力旋 流器与常规水力旋流器分离效率的影响。数值模拟结果表明,注气后水力旋流器内流场的切向速度和轴向速度较 常规水力旋流器更高,油滴分离所需的时间更短,对30μm 以上油滴的分离效率比常规水力旋流器高出约20%。从 数值模拟的角度验证了入口注气可以提升水力旋流器的分离性能。     

海洋油气开发用水下紧凑型多相分离技术

海底多相分离技术是海洋油气开发中海底处理技术的核心,也是水下生产系统的重要组成部分。世界知名石油公司近年来非常重视水下紧凑型多相分离技术,研制开发了多种新型水下紧凑型多相分离技术和设备。介绍了海底立式沉箱类分离器、立式容器类分离器、卧式单根盘管式分离器、立式多管分离器等的结构和工作原理,并介绍了研发历程和相应的工程案例进展。部分侧重于进行油井产出液气-液分离用的技术方案打破了多相分离器设计的传统思维模式,为国内相关人员自主研发紧凑型多相分离技术提供了参考指导。     

孔板式节流元件后油滴剪切破碎的实验测试研究

围绕界面张力、黏度对孔板后液滴破碎程度的影响及孔板后切向、轴向、均方根速度场与粒径分布场之间的关系进行了实验研究。利用石英玻璃制造孔板节流管,采用高速摄像仪拍摄孔板前油滴并用软件分析确定其平均粒径,采用粒子动态分析仪(PDA)检测孔板后油滴平均粒径分布及各速度场分布。结果表明,分散相黏度和界面张力越大,液滴内部恢复力越大,油滴越不容易破碎;切向速度对液滴破碎程度影响最大。切向速度梯度变化是造成液滴破碎的主要原因,而轴向速度梯度和均方根速度梯度对孔板后液滴破碎影响不大,仅造成液滴的变形。孔板后适度旋流有利于液滴的聚结。     

长输管道腐蚀裂纹宽频超声内检测器技术研究

输油管道腐蚀减薄和裂纹是泄漏爆炸等事故发生的主要原因。采用宽频超声液浸自动检测技术、多通道超声学元和徽处理器等研究开发了长输管道腐蚀和裂纹宽频超声内检测器BUSpig技术。该技术可全扫描高精度测厚、测径和裂纹探伤,而且可解决超声管道腐蚀检测中的误判、漏判问题。     

海底管道铺设用全位置自动外焊机行走机构设计

随着深海油气开采的不断深入,海底管道铺设用全位置自动外焊机得到了广泛的开发和应用。我国的全位置自动外焊机尚处于研发阶段,海底管道铺设用全位置自动外焊机则完全依靠进口。笔者在深入剖析国内外广泛应用的几种焊机行走机构的结构基础上,设计了适用于S型海底管道铺设用全位置自动外焊机的行走机构。该机构将焊机的驱动机构和锁紧机构完美的结合在一起,在保证焊机可靠运行的基础上,减小了焊机的尺寸,简化了操作过程。     

高强度海底管线钢焊接性研究进展

为了降低深水油气田开发的成本,笔者对长距离天然气输送用高强管线钢的焊接性研究进展进行了评述,包括材料、焊接性、焊接工艺等问题。研究表明,采用高强管线钢能够显著降低材料运输、安装等各个环节的成本,采用合适的焊接工艺可获得令人满意的环焊缝接头,但是,在工程应用之前需要重点解决韧性、裂纹和焊接缺陷等关键问题。     

文丘里管式微气泡发生器内单气泡碎化行为的数值模拟

文丘里流道内部流场及气泡破碎过程的正确表征是提升文丘里管式微气泡发生器成泡性能和对其进行结构优化设计的基础和前提。本文借助计算流体动力学（CFD）商业软件ANSYS Fluent中的VOF多相流模型，数值模拟研究单气泡在三维流场中的变形及破碎行为，揭示文丘里流道尤其是扩张段内的流场分布和气泡碎化过程，并对文丘里管式微气泡发生器成泡粒径分布不均匀的原因进行分析讨论。CFD数值模拟结果表明，气泡碎化发生在文丘里管式微气泡发生器的扩张段内，湍流耗散率越大，碎化生成微气泡的粒径越小。扩张段内中心区域的湍流耗散率远小于边壁区域，湍流耗散率径向位置分布的差异将直接导致所生成微气泡粒径分布的不均匀。在轴心线方向上，单气泡由进水管注入时的碎化程度强于由喉管处注入；在径向方向上，单气泡由进水管偏心位置注入时的碎化程度强于由中心位置处注入。进水管内安放带导流叶片的轴向静止起旋元件，不仅可提高扩张段的平均湍流耗散率，降低生成微气泡的平均粒径，而且可以降低径向湍流耗散率的标准差，增强扩张段内径向湍流耗散率的均匀度，进而提高所生成微气泡粒径分布的均匀程度。     

深水海底管道铺设焊接系统设计

为了满足南海深水油气田开发的需要,研制了以焊接工作站为核心的深水海底管道铺设焊接系统。焊接工作站配备2套独立的双炬焊接系统,焊接小车外形尺寸小、质量轻,特别适合于海管铺设工程应用。焊接工作站控制系统采用CANOpen现场总线和网络技术,不仅增加了系统柔性和可靠性,而且实现了现场焊接设备的远程监督。