[發明專利]一種氣液兩相流下天然氣管道腐蝕程度預測方法

有效

• 申請號: 201711339025.4
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN108119761B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 朱方輝;周志平;李瓊瑋;劉偉;李明星;董曉煥;張振云;趙曉偉;譚軍;張迪;李曙華;徐廣軍
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;F17D5/02
• 代理公司: 61108 西安吉盛專利代理有限責任公司
• 代理人: 江琴賢

1.一種氣液兩相流下天然氣管道腐蝕程度預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1)收集天然氣管道工況信息，包括溫度、壓力、介質成分、氣液比、二氧化碳含量、各相流速；

步驟2)建立各組分的動量守恒方程、能量守恒方程、質量守恒方程，建立天然氣管道氣液兩相流體模型；

動量守恒方程：

X方向：

y方向：

z方向：

式中，μ、υ、w是速度分量，p是流體各向同性壓強，τ是與流體粘性有關的剪切力，f是體積力；

能量守恒方程：

式中，e是熱力學能，q是對系統傳輸的熱流，k是熱傳導系數，τ_xx是xx方向上的剪切力，T是溫度；

質量守恒方程：

式中，ρ是流體密度，V是流體速度，流體速度V的張量；

步驟3)基于天然氣管道氣液兩相流體模型，在對天然氣管道工況信息收集分析的基礎上，通過建模，對管道內流體進行兩相流流型和流態變化的數值模擬，得到管段不同位置的溫度、壓力、二氧化碳分壓、流速、水含量的數據以及管道內某部位出現液態水的概率P_w，計算得到管道腐蝕破壞的概率P_tot；

管道腐蝕破壞的概率P_tot表達式如下：

P_tot＝c_pP_wP_cr

其中，P_cr是管道內腐蝕深度超過臨界值的概率，c_p是概率修正因子，管道內某部位出現液態水的概率P_w＝L₁/L₀，L₁是管道內存有液態水的長度，L₀是管道總長度；

步驟4)根據二氧化碳腐蝕理論，建立二氧化碳腐蝕模型，將兩相流流型和流態變化的數值模擬結果作為腐蝕條件代入二氧化碳腐蝕模型，得到管道二氧化碳腐蝕速率V_c，最后得到管道腐蝕速率V＝V_cP_tot，通過管道腐蝕速率V和腐蝕性評價指標預測管道腐蝕程度，二氧化碳腐蝕模型如下：

式中：C₁是緩蝕劑修正因數；β_T是溫度修正因子；k,a,b,d，C_cof腐蝕速率的修正參數，其中k,a,b,d，C_cof通過室內試驗結果得到，對腐蝕速率進行修正；T是溫度；是CO₂分壓；pH是介質值。

2.根據權利要求1所述的一種氣液兩相流下天然氣管道腐蝕程度預測方法，其特征在于：步驟3)中采用matlab編寫程序將氣液兩相流體模型離散為可計算的形式，將天然氣管道工況數據導入該模型，進行兩相流流型和流態變化的數值模擬。

3.根據權利要求1所述的一種氣液兩相流下天然氣管道腐蝕程度預測方法，其特征在于：所述緩蝕劑修正因數C₁表達式如下：

式中，A是緩蝕劑效率系數，L是緩蝕劑部分等效管長，通過室內試驗結果確定，L₀是管道總長。