海底管道沙粒侵蝕的機理、特性及分析模型

《海底管道沙粒侵蝕的機理、特性及分析模型》是依託天津大學，由劉海笑擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：海底管道沙粒侵蝕的機理、特性及分析模型
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉海笑
• 依託單位：天津大學

項目摘要

南海深水油氣的輸送具有低溫、高壓以及油質含硫量低等特點，沙粒侵蝕將是導致海底管道內部損傷的主要原因。國際上已有的沙粒侵蝕分析模型未能反映沙粒侵蝕破壞的機理及完整過程，這些經驗或半經驗模型均存在一定的適用範圍。本項目以模型實驗為基礎，探究海底管道沙粒侵蝕的機理和特性，研究單相紊流流場中沙粒運動規律、多相流管道中沙粒運動規律和大規模沙粒撞擊管壁的整體損傷效應，並以沙粒機率運動模型為基礎建立起管道沙粒侵蝕分析模型。與國際上同類研究相比，本研究在紊流沙粒機率運動模型、多相流沙粒侵蝕模型以及管道最大侵蝕部位精確預測等方面具有顯著特色。流動保障是海洋油氣開發和利用的關鍵技術，作為流動保障的重要課題，管道沙粒侵蝕研究在國內仍處於空白或起步階段，全面開展該研究對於提升國內的流動保障水平以至推動我國海洋工程技術的自主研發，具有重要而深遠的意義。

結題摘要

管道內固體顆粒侵蝕是海洋油氣開發流動保障領域的一個重要問題，涉及複雜的管內多相流、顆粒運動和跟蹤以及管壁材料侵蝕損傷。本項目通過發展管道內湍流流場的機率場描繪方法、以及顆粒隨機性運動規律分析模型，建立起全新的氣液環狀流和管道顆粒侵蝕機率分析模型，深入探究了氣液環狀流機理特性和管道顆粒侵蝕的機理及規律。在數值模擬方面，發展了管道顆粒侵蝕數值分析模型，可用於長直管道和彎頭，以及氣、液管道和氣霧流、環狀流管道。在實驗研究方面，搭建起管道沙粒侵蝕模型實驗系統，建立了相關實驗技術；提出了管道沙粒侵蝕模型實驗相似準則，運用該準則能合理有效地從模型試驗預測出對應於實際工程的侵蝕結果。通過對管道內顆粒侵蝕問題開展全面、深入的理論、實驗和數值模擬研究，建立起在國際上具有特色的、較為完整的理論模型和分析方法，取得了豐碩的學術成果，發表在相關領域的國際頂尖學術期刊。這些工作對於繁榮管道內多相流及顆粒侵蝕問題的科學研究具有重要意義，也有助於推動流動保障工程技術的進一步發展和完善。