天然气水合物输送管道气液固三相流运动特性分析.pdf

第44卷第11荚
当代化?
2015年11月
Contemporary Chemical Industry
November. 201 5
石曲化工
天然气水合物输送管道
气液固三相流运动特性分析
吴官纪,潘振,陈保东,杨帆
(辽宁石油化工大学石油天然气工程学院,辽宁抚顺113001)
摘
要:气液固三相流动是多相流体力学中非常重要和难以解决的问题之一。目前对于多相流的研究,
重点还在于两相流,对三相湍流流动正在开展和进行中。在气液两相流流动的基础上,増加天然气水合物固相。
分析固相的加入对流体压力、密度、体积等参数产生的影响,使天然气水合物的研究更加深人。在气液固三相
流模拟中,通过改变天然气固体颗粒直径、密度来研究天然气水合物三相流体参数的变化,而三相流体参数的
变化反过来又会影响天然气水合物的颗粒直径,在实际开发中难以达到的情况下,利用数值模拟可以具体反映
二者的变化关系,为以后天然气水合物的开发提供了更精确的数值及合适的开采方案。
关键词:天然气水合物;气液固三相流;数值模拟
中图分类号:TE832
文献标识码:A
文章编号:1671-0460(2015)11-2648-04
Analysis of Movement Characteristics of Gas Liquid Solid Three-phase
Flow in Natural Gas Hydrate Transportation Pipeline
WU Guan-ji, PAN Zhen, CHEN Bao-dong, YAN Fan
College of Petroleum Engineering, Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001, China)
Abstract: Gas liquid solid three phase flow is one of very important and difficult problems in multiphase fluid
mechanics. The present study on multiphase flow is mainly two-phase flow; study on the three-phase turbulent flow is
being carried out. In this paper, on the basis of gas-liquid two-phase flow, natural gas hydrate phasc was added, effect
of adding solid phase on the fluid pressure, density, volume and other parameters was analyzed. In the gas liquid solid
three-phase flow simulation, by changing the solid particle diameter and density parameter, the change of natural gas
hydrate three-phase fluid was studied as well as effect of three-phase flow parameters change on gas hydrate particle
diameter. The numerical simulation can reflect the changes of the relationship between them, which can provide more
accurate data and suitable mining plan for future development of natural gas hydrate
Key words: Natural gas hydrate; Gas liquid solid three-phase flow; Numerical simulation
随着经济的不断发展,能源问题日益凸显,石颗粒密度、颗粒粒径以及天然气水合物输送的流速
油和煤等传统的能源日益枯竭,这就要求我们寻找对天然气水合物的输送影响。结果表明,天然气水
和探索新的可替代能源。在寻找过程中,人们发現,合物的颗粒粒径偏小、适度的体积浓度以及较小的
蕴藏在海底的天然气水合物是一种高效、清活的可天然气水合物颗粒密度有利于其水力输送。
代替能源,具有相当可观的发展前景。
虽然天然气水合物的储量很大,但是它通常都
1计算流体动力学基本控制方程
是储藏在海底,而且覆盖层也很浅,因此,对天然1.1基本方程
气水合物的开采和运输是天然气水合物的一个应用
(1)质量守恒定律
难题。通过探索,人们发现固态开采法是目前开采
质量守恒定律是指单位时间内流体微元体中
天然气水合物最有效、最合理的开采方法。在固态质量的变化与同一时间间隔内流人该微元体的净质
开采过程中,如何将天然气水合物通过水力输送技量相等,方程式为
术运送至海面是最关重要的部分。因此本文利用
(1)
Fluent软件对天然气水合物的竖直输送管道进行了
数值模拟,对管段内部的流场特性进行了分析25。式中:P一流体密度
通过模拟过程得出天然气水合物的颗粒浓度
、V、W一速度矢量在x、y、z方向上的分量。
基金项目:辽宁省高等学校优秀人才支持汁划资助项目,项目号:L02014038。
收稿日期
作者介:吴官纪(1983-)、男,硕士研究生,研究方向:天然气水合物。Eーmail:1098407975Qq.cmns