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随着陆地和浅海油气资源开发程度的提高,油气开采不断向深水发展,混合立管是深水采用的立管型式之一,在立管系统中会出现严重段塞流流型,严重段塞流会造成流动特性参数的周期性剧烈波动,对海洋开发系统有较多危害。 本课题在中国石油大学(北京)多相流实验室混合立管系统实验模拟装置上研究了气液两相流动(主要是严重段塞流)特性。研究了不同垂直管高度和柔性管跨度下严重段塞流的特性,给出了流型图;分别研究了混合立管垂直立管段和U型柔性管段的流动特性,并比较了相同海底管道布置、相同管径、相同立管总高度的混合立管系统和简单L型立管系统的流型图和严重段塞流流动特性。 通过对实验现象的观察及流动参数分析得出,在相同的气(液)相折算速度下,严重段塞流周期随液(气)相折算速度的增大而减小;相同液相折算速度下,液塞长度随气相折算速度的增大而减小;相同气相折算速度下,液塞长度随液相折算速度的增大先增大后减小;增加缓冲容积对严重段塞流流动特性有明显影响,在深水混合立管系统结构尺寸变化范围内,垂直管高度和柔性管尺寸对严重段塞流的发生及特性的影响不大。两种结构型式立管系统的流型图和严重段塞流流动特性基本相同;混合立管垂直管段底部压力波动幅度稍大;混合立管系统发生严重段塞流的范围、严重段塞流周期及液塞长度稍小。