项目名称: 深水天然气水合物输送管道气液固三相流基础理论研究

项目编号: No.51474184

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 矿业工程

项目作者: 李长俊

作者单位: 西南石油大学

项目金额: 80万元

中文摘要: 深海中蕴藏有丰富的天然气水合物资源,针对开采的天然气水合物颗粒在管道中呈气(天然气)液(液态水)固(水合物颗粒)三相流动的特点,采用理论与实验相结合的方法,研究气液固三相流动的热力学、水力学特征和规律。结合天然气水合物评价实验平台,研究变化的温度、压力条件下,水合物颗粒的生长或分解动力学机理,建立相应的动力学预测模型;基于多相流环道实验,针对不同的气液固三相组成、水合物颗粒粒径,管道内压力、温度、三相介质分布等状态参量,以及输送过程中的外部条件,建立气液固三相流数学模型;在此基础上,考虑水合物颗粒的生长或分解与管道状态参量的耦合作用,建立伴随水合物颗粒生长或分解的气液固三相流理论模型;结合实验数据和水合物颗粒生长、分解的图像处理,基于CFD技术,对所建立的模型进行数值模拟和分析,定量描述水合物颗粒的发展过程和三相流动规律,为深水天然气水合物输送管道的设计、运行和管理提供理论与技术支撑。

中文关键词: 天然气;水合物;气液固三相流;海底管道;数值模拟

英文摘要: There are a wealth of natural gas hydrates in the deep sea water, and pipelines are typically used to transport the explored hydrates from the deep sea to the main land. Focused on the feature that the gas ( natural gas ) liquid ( water ) solid (gas hydrate particle ) are three-phase flow in the pipelines, the thermodynamic and hydrodynamic characteristics of this multiphase flow are studied by the theory and experiment methods. Firstly, using the natural gas hydrate experimental platform, the kinetics mechanism of hydrate growth and decomposition are researched by continuely changing the temperatures and pressures during the expreiments, and a kinetics model for the hydrate growth as well as decomposition predictions is also built. Secondly, using the multiphase flow loop platform, a mathematic model of gas-liquid-solid three-phase flow is proposed based on the basic flow theory as well as the experiment results under different. three-phase' compositions, hydrate particle's diameters, temperatures, pressures and external conditions during flowing. Thirdly, on the basis of the preliminary work, a theoretical model of gas-liquid-solid three phase flow is established, and the coupling effects between the hydrate phase transition and the parameter changing of the pipelines are well considered in this model. Fourth, the gas-liquid-solid three phase flow model is solved by CFD simulation technology combined with the experimental results and image data of the hydrate growth and decomposition process. The research achievements will contribute to the well design, operation and management of subsea pipelines..

英文关键词: natural gas;gas hydrate;gas-liquid-soild three-phase flow;submarine pipeline;numerical simulation

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