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摘要：海底混输管线在运行过程中极易产生段塞流问题。严重段塞流会破坏海底管线及其上下游生产设施的稳定运行，会增加油气田管理难度和提高生产成本。有效控制段塞流是海上油气田运行管理的关键。本文介绍了海上某油田段塞流的成因以及控制严重段塞流的技术对策。结果表明，节流控制严重段塞流技术能有效缓解严重段塞流对油田造成的影响，该技术的成功运用为油田后续管理提供了重要依据。
关键词：严重段塞流;海底管线;气液混输;节流控制
Abstract：Subsea pipelines during operation apt to suffer slug flow problems. Slugging subsea pipeline will destroy the upstream and downstream production facilities and its stable operation，the difficulty of management of oil fields will increase and higher production costs. Effective control of the sea slug flow is the key to management of oil fields. This article describes the slug offshore oil field and control the causes of severe slugging technical countermeasures. The results showed that severe slugging throttle control technology can effectively alleviate the severe slugging impact on the field，the successful application of technology management for the oil field provides an important basis for follow-up.
Key words：slug，subsea pipleline，gas-liquid two-phase mixture，throttle control
海上某油田于2008年建成投产，位于中国南海北部海域珠江口盆地，所处海域水深112～153米，由5个导管架井口平台和1艘采用内转塔不解脱系泊方式的FPSO组成，各平台产出的油气水混合物经海底管线输送到FPSO附近，然后经“S”型柔性立管到达单点，最后经单点油滑环进入到FPSO原油处理系统进行处理（如图1所示）。
C平台产出的油气水混合物经气液两相分离器脱气后再利用外输泵增压通过海底管道输送到FPSO;其余平台的输送动力源自电潜泵油井或自喷井的举升压力，产出的油气水混合物直接输至下游FPSO。海底管线C～FPSO基本上为液相流动，海底管线E～D～FPSO和海底管线B～A～FPSO为气液混输。
1 海底管线内的流体流态
海上某油田大多数油井采用电潜泵开采，D平台和E平台的部分高含气井为自喷生产。此外，所有采用电潜泵开采的油井均未在井下管柱安装油气分离装置，产气量大的油井产出的油气水混合物在井筒中流动时就形成了段塞流。
海上某油田每条海底管线均由直管、弯管、立管以及法兰和接头组成。各海底管线均存在起伏现象，虽然起伏角度较小，但起伏段很长。上述特点会导致油气水混合物在海底管线运行过程中产生地形段塞流。
海底管線C～FPSO中的流体特性和流动速度决定了其为单相稳态流动，在运行过程中不会产生段塞流。
海底管线E～D～FPSO和B～A～FPSO中的流体在进入海管前都已显现为段塞流，另外由于流体的含气率普遍较高，高气液比会诱发凝析，而凝析在管线起伏段会进一步诱发段塞现象的发生。
结合现场数据进行研究，结果表明目前A～FPSO和D～FPSO海底管线内的流动状态多处于过渡流型和严重段塞流型区域（如图2、图3所示），且海底管线D～FPSO内的严重段塞流特性更为显著，由此带来的下游管线压力波动特性和立管出口气液流量波动特性非常明显。
2 严重段塞流的产生
究其原因，严重段塞流的产生是由于立管中液体静压力的增长速度大于上游管线中气体压力的增长速度，在气体压力足以推动液塞流出管道之前，管线的倾斜部分会充满液体，造成气体被堵塞。严重段塞流表现为周期性变换的压力波动以及间歇出现的液塞。
2.1导管架立管段处
导管架立管段处产生严重段塞流通常表现为以下四个阶段：
阶段1：液塞生长阶段。立管底部被液塞堵塞后，随着立管液体回流及上游管线来流，液塞会向上游管线和立管两个方向生长;管道中压力与立管中增长液塞的静压头和立管出口压力之和保持平衡关系，管道中压力与立管中液位都逐渐增加。当液塞到达立管顶部时下一阶段就开始了。
阶段2：液塞流出阶段。随着气液流入，由于立管中静压头已达最大值，上游气体不再压缩升压，而是推动液塞流出。在这个过程中，上游管道中压力近似维持不变。当液塞尾部到达立管底部时就进入了阶段3。
阶段3：气泡进入立管阶段。液体快速流出。当液塞尾部到达立管底部时，气体也会进入立管并穿入液塞。这个作用以及同时进行的液体从立管出口流出，会减少立管中的静压头并使剩余的液体加速运动。早期进入立管的气体一般以弹状流型运动，其运动速度较慢。当气体到达立管顶部时阶段4即开始。
阶段4：气体喷出阶段。在阶段1中建立的管线中较高压力此时会快速减小。这一阶段开始的气体速度很大，但随着管线压力的下降气体速度会逐渐减小。初始的较高气体流速会在立管中造成块状流型和/或环状流型，然后还可能出现弹状流型，气弹速度较慢，最后一般是泡状流。但是，当气体速度减少到足够小时，液体会向下回流并在立管底部形成液封，新一轮严重段塞流周期就又开始了。