油气两相流管线内腐蚀速率预测模型的求解

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1、学兔兔www.xuetutu.com石油天然气学报(江汉石油学院学报)2009年2月第31卷第1期JournalofOilandGasTechnology(J．JPDFeb．2009Vo1．31No,1、油气两相流管线内腐蚀速率预测模型的求解韩颖(长江大学地球科学学院，湖北荆州434023)[摘要]与单相输送管道相比，油气混输管道的内壁腐蚀要严重得多。其内壁腐蚀会影响输送效率、设备安全和管道的可靠性。在大量文献调研的基础上，根据集输管道的内腐蚀工况，研究了油气两相流管道内腐蚀的腐蚀机理及影响腐蚀速率的因素，求解了油气两相流腐蚀速率预测模型。通过算侧分析表明，混输管道的内腐蚀与流型有关，在段

2、塞流流型下所对应的油气两相流管道腐蚀最为严重。[关键词]油气两相流；内腐蚀；腐蚀速率预测模型；流型判断；段塞流腐蚀[中图分类号]TE980．43[文献标识码]A[文章编号]1000—9752I2009)O1—0364一O3∞印∞加油气两相流管线中含有CO：：HS、盐(氯化物)、砂子和蜡等介质，且油气两相流的流动受多种因素的影响。因而，油气两相流管道内壁材料的损失十分复杂，是一种腐蚀和冲蚀联合交互作用的过程。因为与流动过程有关，故被称为流动腐蚀。而油气两相流管道内腐蚀速率预测模型的建立正是基于对油气两相管线中的各复杂流型的研究而得到的。1油气两相流腐蚀速率预测模型1999年5月，美国路易斯安

3、娜大学的Lafayette腐蚀研究中心通过3年的实验研究，结合油气两相流的特点，提出EE了油气两相流内腐蚀速率的预测模型[1]。褥1．1层状流腐蚀速率的计算瑙基从前面的流型划分中可以清楚的看龌到，在层状流中，液相在下，气相在上。层状流的腐蚀计算公式是由现场数据与012345678910Jepson满管流动试验得到的数据相对比流速／f1．$-1而得，图1表示这些数据的对比关系。对于液相真实流速小于1．5ft／s图1现场数据与Jepson满管流动试验数据的对比(O．45m／s)的情况，腐蚀速率的计算公式为：CR=一3．979×(V3)+3．36×(vf)+17．58×VL+7(1)对于液相真实

4、流速大于1．5ft／s(O．45m／s)的情况，腐蚀速率的计算公式为：=5．77×+19(2)式中，CR为腐蚀速率，mm／a；VL为液相流速，ft／s。式(1)和式(2)为从图l曲线中得到的经验公式。这些经验公式同样可以应用于满管流动的情况。从上式(1)、(2)中可以看到，层状流腐蚀速率预测模型中的关键参数为，表示层状流中的液相流速，而液相流速与层状流的持液率有关，求得了层状流的持液率HL，那么式(1)、(2)中的关键参数的值也就知[收藕日期]2009—01一o3[作者筒介]韩颖(1979一)，女，2003年大学毕业，硕士生，现主要从事石油天然气工程方面的研究工作。学兔兔www.xuetu

5、tu.com第3l卷第1期韩颖：油气两相流管线内腐蚀速率预测模型的求解道了，代回式中，便可求得层状流型下的腐蚀速率[2]。1．2间歇流腐蚀速率的计算间歇流通常分为塞状流或弹状流。间歇流动的特点是气相与液相交替出现。在间歇单元中存在有液膜区、液塞区和长气泡区。当液塞区或长气泡区流速与层状流流速相等时，用于计算层状流的腐蚀计算公式也可以应用于当液塞区或长气泡区的腐蚀速率计算中。式(1)适用于当液塞中的液相速度us小于1．5ft／s(0．45m／s)时的情况，式(2)适用于当液塞中的液相速度。大于1．5ft／s(0．45m／s)时的情况。针对不同情况选择不同的腐蚀速率计算公式，可以得到间歇流液塞

6、区的腐蚀速率CRs。对于液膜区的腐蚀速率计算，当液膜区的液相流速小于1．5ft／s(0．45m／s)时，将式(1)中的替换为液膜速度LT，从而计算出液膜区的腐蚀速率CR。当液相流速大于1．5ft／s(0．45m／s)时，将式(2)中的V替换为液膜速度V，从而计算出液膜区的腐蚀速率CRr。最终段塞流管道中的腐蚀速率由塞体部分和液膜部分的腐蚀速率相加得到。计算公式为：CR一×CRs十×r(3)式中，L为段塞单元中塞体的长度，ft；L为段塞单元中液膜的长度，ft；Lu为段塞单元的长度，ft；CR为液膜区的腐蚀速率，mm／a；CR。为液塞区的腐蚀速率，mm／a。从式(3)可以看出，式中的关键参数有

7、LLr、L、、CRs。由于CRr和CR与液膜区和液塞区的液相速度有关，而液相速度与持液率有关系。因此，应先计算段塞体内的持液率和液膜区的持液率，从而计算液膜和液塞区的液相速度，进行判断之后，代入相应的腐蚀速率计算公式进行计算，从而求得CRr和CR的值。由于段塞单元的长度与段塞频率有关，而段塞单元中塞体和液膜的长度是各自的持液率与段塞单元长度的函数。因此，首先求得段塞频率，得到L，然后由塞体和液膜各自的持液率与段塞单元长度