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专利号: 2020110643402
申请人: 西南石油大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种湿天然气管道内腐蚀高风险段识别方法,其特征在于,包括如下过程(图1):S1:建立管道三维模型,进行多相流模拟,计算管道流动参数;

S2:基于多相流模拟参数,选择适宜的腐蚀速率计算模型,计算管道沿线腐蚀速率;

S3:通过室内腐蚀实验装置实验评价计算结果的可靠性;

S4:若计算可靠则进入S5,若不可靠则回到S1重新计算;

S5:分析积液概率和腐蚀程度,确定腐蚀高风险点。

2.根据权利要求1所述的一种湿天然气管道内腐蚀高风险段识别方法,其特征在于,所述计算管道流动参数中:①所有冷凝液体积聚在管道底部;②管道中流型是气液分层流,并且在各个计算管段中流动稳定发展;③采用曲面粗糙气液界面模型描述界面形状(图2)。

3.根据权利要求1所述的一种湿天然气管道内腐蚀高风险段识别方法,其特征在于,所述计算管道流动参数按以下步骤计算(图3):

201:建立双极柱坐标系下的动量模型

202:建立双极柱坐标系下传热模型

203:建立双极柱坐标系下相变模型

204:耦合3个模型,设定边界条件

205:计算出管内压力,温度,气、液流速,持液率等流动参数,式中:l——拉梅系数; ——轴向压降,Pa/m;ρ——气相或液相的密度,kg/m3;ω——气相或液相在轴向上的速度,m/s; ——轴向温降,℃/m;T——温度,℃;HL——持液率;

SL——液相面积,m2;S——管道横截面积,m2;R0——管道半径,m;hL——液相高度,m;Ri——液面曲率半径,m,θ为湿壁夹角,度;θ*为液面夹角。

4.根据权利要求1所述的一种湿天然气管道内腐蚀高风险段识别方法,其特征在于,提供多种腐蚀模型用于腐蚀速率计算(图4):

301:判断天然气中是否含有CO2和H2S;

303:天然气中不存在CO2不含有H2S,按Lafayette模型进行计算:

3 2

两相流中的液相流速小于0.45m/s,CR=-1.33VL+1.12VL+2.53VL+2.33,如果液相流速大于0.45m/s,CR=1.92VL+6.33,式中,CR为腐蚀速率,mm/a;VL为液相流速,m/s;

302:若天然气中含有CO2,判断天然气中是否还存在H2S;

304:若天然气中即含有CO2也含有H2S,按照ECE公式预测:式中:vr——腐蚀速率,mm/s;T——介质温度,K;pHact——实际pH值,无因次;pHco2——CO2饱和溶剂的pH值,无因次;fco2——CO2的逸度系数,无因次;

305:若天然气中只含有CO2不含有H2S,按照以下De Warr95公式预测:式中:Vcorr——腐蚀速率,mm/a;Vr——反应速率,mm/a;Vm——传质速率,mm/a;t——介质温度,℃;Pco2——CO2分压,MPa;pHact——实际pH值;pHco2——CO2饱和溶剂的pH值;d——管线内直径,m;u——介质的液相流动速度,m/s,

306:得到管道沿线腐蚀速率。

5.根据权利要求1所述的一种湿天然气管道内腐蚀高风险段识别方法,其特征在于,室内腐蚀实验装置(图5):采用3个高压气瓶,分别是N2气瓶(1),H2S气瓶(2)和CO2气瓶(3),分别设置开关阀一(8),开关阀二(9)和开关阀三(10),并结合总控阀门(4)进行高温高压反应釜进气控制,试验前高温高压反应釜中加入试验溶液,并向高温高压反应釜通入N2除氧,根据是天然气管道中的介质成分,控制CO2和H2S的通入量,通过温度控制器(5)控制试验温度,压力控制器(6)控制试验压力,将试片悬挂在旋转轴(12)上,使试片获得速度,试验时若发生意外或试验结束后,放空阀(11)可打开泄压。

6.根据权利要求1所述的一种湿天然气管道内腐蚀高风险段识别方法,其特征在于,高风险点的确定:计算管道临界倾角: 湿天然气管道倾角与临界倾角对比,大于临界倾角即存在积液风险,结合第三步预测的腐蚀速率,腐蚀速率最大且存在积液风险的区域确定为湿天然气腐蚀高风险段。