一维模拟器验证海底冷流法在多相流中的数值可行性

本文档探讨了一项关于海底绑扎流水线蜡冷流方法的数值可行性研究，利用一维机制多相流模拟器进行深入分析。研究背景是在海洋石油开采中，为了减少对保温、加热和化学抑制措施的需求，研究人员提出了一种名为"冷流"的系统。这个系统的核心是反应器单元，通过冷却过程降低产生蜡分子的热溶解度，从而避免了蜡在海底连接管道中的沉积。 模型中考虑的具体系统包括一个8公里长，内径为6.69厘米，质量流量为17.51千克每秒，含水率为零，入口温度为70摄氏度的管道。原油的蜡出现温度（浊点）设定为22℃，而海底环境温度为4℃。研究了三种不同类型的反应器设计：非绝缘管段、配备有并联管道的被动冷却器和主动冷却器。 非绝缘管道方案由于其冷却需求与主流水线相当，对于短距离或紧凑布置的流水线来说，实施起来存在现实挑战。相比之下，被动冷却器的冷却需求减半，虽然仍有一定的限制，但对于某些应用场景可能更为实用。主动冷却器则表现出更高的效率，能够有效地控制和减少冷流过程中的蜡沉积问题。 在整个研究过程中，作者对关键参数如外部对流系数、反应器管道直径和含水量进行了敏感性分析，以评估各种条件下的系统性能。这些分析结果对于优化海底蜡冷流工艺的设计以及确保流量保证和蜡造型的稳定性至关重要。 该研究发表在《工程》杂志上，2018年第三期，提供了深入理解一维模拟技术在复杂多相流条件下解决实际工业问题的能力。通过这种方法，研究者不仅验证了冷流方法的理论可行性，也为未来海底石油开采项目的实践应用提供了有价值的数据和指导。