一种水合物浆液黏度的计算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种水合物浆液黏度的计算方法及装置，所述方法包含：获取水合物浆液在管道中流动出现水合物聚集体固体移动床的实验压降数据；根据预定黏度模型预估实验参数条件下的水合物浆液黏度初值；将水合物浆液黏度初值、流体物性、及实验流动参数带入固浆流动模型，计算得到管道压降数据；将所述管道压降数据与所述实验压降数据之间差值与预定阈值比较，根据比较结果与所述水合物浆液黏度初值获得水合物浆液黏度值。

【技术实现步骤摘要】
一种水合物浆液黏度的计算方法及装置
本专利技术涉及流体计算领域，尤指一种水合物浆液黏度的计算方法及装置。
技术介绍
水合物是一种由水分子和甲烷等客体分子在高压低温下所形成的非计量笼形晶体包络物。随着油气开发不断向深海发展，在油气水多相混输的海底集输系统中，极易引起水合物生成并引发冻堵等问题。传统水合物抑制方式，随着深海油气开发深度的增加，其技术局限性逐渐突出。以水合物浆液输送技术为核心的风险控制水合物的方式，逐渐被研究者所青睐。作为冷量存储较好的相变材料，水合物浆液作为制冷剂被制冷工业所关注。此外，在固体流化开采可燃冰矿藏的方式中，水合物将以浆液形式被管道输送至平台，使得对水合物浆液的研究得到了更为广泛的关注。不论是应用在深水油气开发集输中风险控制水合物、还是作为制冷材料应用在循环制冷管路中、或者作为一种可燃冰开发方式以固态流化形式在管道中输送，水合物浆液黏度特性研究至关重要。通过环路开展水合物浆液流动获得其黏度特性并进行分析，相较于高压流变仪等搅拌设备更加贴近管道流动实际。若水合物浆液以较好的悬浮态在管道中流动，其黏度计算方法较为成熟，学界公认可借助Hagen-Poiseuille方程或者Rabinowitsh-Mooney方程反算水合物浆液黏度。但是，若水合物浆液在流动过程中出现了明显的固体移动床或静止沉积层，则上述方法不再适用。特别是当流动体系中水合物生成后，原有液相流动将变成更为复杂的固浆流动。要通过环路实验数据，准确计算水合物浆液黏度，需要考虑到水合物颗粒在水合物浆液流动过程中的聚并和剪切等作用所形成的水合物聚集体的相互作用，以及其是否出现移动床及静止沉积层等问题。而目前针对水合物浆液在管道中流动出现水合物聚集体固体移动床、沉积层的实验压降数据，来确定水合物浆液黏度的计算方法研究则较少。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种在高压环道中水合物浆液流动出现水合物聚集体固体移动床、沉积层的实验压降数据的基础上，结合所建立的固浆流动模型，从而反算确定水合物浆液黏度的计算方法。为达上述目的，本专利技术所提供的水合物浆液黏度的计算方法，具体包含：获取水合物浆液在管道中流动出现水合物聚集体固体移动床的实验压降数据；根据预定黏度模型预估实验参数条件下的水合物浆液黏度初值；将水合物浆液黏度初值、流体物性、及实验流动参数带入固浆流动模型，计算得到管道压降数据；将所述管道压降数据与所述实验压降数据之间差值与预定阈值比较，根据比较结果与所述水合物浆液黏度初值获得水合物浆液黏度值。本专利技术一实施例中，将所述管道压降数据与所述实验压降数据之间差值与预定阈值比较，根据比较结果与所述水合物浆液黏度初值获得水合物浆液黏度值还包含：当所述管道压降数据与所述实验压降数据之间差值超出所述预定阈值时，通过二分法调整所述水合物浆液黏度初值；根据调整后的所述水合物浆液黏度初值重新计算管道压降数据。本专利技术一实施例中，根据预定黏度模型预估实验参数条件下的水合物浆液黏度初值包含：根据爱因斯坦悬浮液黏度模型计算获得水合物浆液黏度初值：上式中，μsl,0为水合物浆液黏度初值；μL为连续相黏度；Csl为水合物浆液总颗粒浓度。本专利技术一实施例中，将水合物浆液黏度初值、流体物性、及实验流动参数带入固浆流动模型，计算得到管道压降数据还包含：根据水合物浆液参数，计算获得所述水合物浆液的临界不淤速度；根据所述临界不淤速度与水合物浆液在管道中的混合流速计算得到管道压降数据。本专利技术一实施例中，所述根据水合物浆液参数，计算获得所述水合物浆液的临界不淤速度包含：通过以下公式计算获得所述水合物浆液的临界不淤速度：上式中，Uc为“临界不淤流速”；s为水合物与连续相比重之比；Sv为水合物体积比浓度；g为重力加速度；CD为颗粒拖拽系数，与水合物浆体流动聚集体雷诺数和连续相黏度有关；D管道直径。本专利技术一实施例中，将水合物浆液黏度初值、流体物性、及实验流动参数带入固浆流动模型，计算得到管道压降数据包含：比较所述临界不淤速度与水合物浆液在管道中的混合流速；当所述临界不淤速度大于水合物浆液在管道中的混合流速时，根据拟单相流动模型计算得到管道压降数据；当所述临界不淤速度小于水合物浆液在管道中的混合流速时，根据双层流动模型结合非均质悬浮流动层水合物聚集体平均浓度分布函数，及封闭关系方程计算得到管道压降数据。本专利技术一实施例中，根据双层流动模型结合非均质悬浮流动层水合物聚集体平均浓度分布函数，及封闭关系方程计算得到管道压降数据包含：根据双层流动模型结合非均质悬浮流动层水合物聚集体平均浓度分布函数，及封闭关系方程计算得到第一移动层高度及第一移动层流速；根据所述第一移动层高度计算获得第一临界沉积流速；根据所述第一临界沉积流速与第一移动层流速计算得到管道压降数据。本专利技术一实施例中，根据所述第一临界沉积流速与第一移动层流速计算得到管道压降数据包含：当所述第一移动层流速大于所述第一临界沉积流速时，将所述第一移动层高度和所述第一移动层流速带入压降梯度方程中，获得管道压降数据；所述第一移动层流速小于所述第一临界沉积流速时，通过三层流动模型，结合非均质悬浮流动层水合物聚集体平均浓度分布函数及封闭关系方程得到第二移动层高度、第二移动层流速及静止层高度；根据所述第二移动层高度、所述第二移动层流速及所述静止层高度计算获得管道压降数据。本专利技术一实施例中，根据所述第二移动层高度、所述第二移动层流速及所述静止层高度计算获得管道压降数据包含：根据所述第二移动层高度、所述第二移动层流速及所述静止层高度通过校核模型校验水合物浆液与管道之间的关系，根据校验结果与所述第二移动层高度、所述第二移动层流速及所述静止层高度计算获得管道压降数据。本专利技术一实施例中，所述校核模型包含：Asb(dP/dx)+Fmbsb+τmbsbSmbsb≤Fsb；上式中，Asb为静止层的截面积；τmbsb为移动层与静止层之间的剪切应力；Smbsb为移动层与静止层之间的接触湿周；Fmbsb为作用在移动层与静止层之间Smbsb的干摩擦力；Fsb为水合物聚集体作用在静止层与管壁Ssb间的干摩擦力；dP/dx压力梯度。本专利技术一实施例中，根据校验结果与所述第二移动层高度、所述第二移动层流速及所述静止层高度计算获得管道压降数据包含：当所述校验结果非预定结果时，利用三层流动模型计算获得第三移动层高度和第三移动层流速，并根据所述第三移动层高度计算获得第二临界沉积流速；将所述第二临界沉积流速与所述第三移动层流速比较，根据比较结果与所述压降梯度方程计算获得管道压降数据。本专利技术还提供一种水合物浆液黏度的计算装置，所述装置包含实验检测模块、初值估测模块、计算模块和比较模块；所述实验检测模块用于获取水合物浆液在管道中流动出现水合物聚集体固体移动床的实验压降数据；所述初值估测模块用于根据预定黏度模型预估实验参数条件下的水合物浆液黏度初值；所述计算模块用于将水合物浆液黏度初值、流体物性、及实验流动参数带入固浆流动模型，计算得到管道压降数据；所述比较模块用于将所述管道压降数据与所述实验压降数据之间差值与预定阈值比较，根据比较结果与所述水合物浆液黏度初值获得水合物浆液黏度值。本专利技术所提供的水合物浆液黏度的计算方法及装置可实现基于固浆流动模型反算水合物浆液黏度的计算方法，即在高压环道中水合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水合物浆液黏度的计算方法，其特征在于，所述方法包含：获取水合物浆液在管道中流动出现水合物聚集体固体移动床的实验压降数据；根据预定黏度模型预估实验参数条件下的水合物浆液黏度初值；将水合物浆液黏度初值、流体物性、及实验流动参数带入固浆流动模型，计算得到管道压降数据；将所述管道压降数据与所述实验压降数据之间差值与预定阈值比较，根据比较结果与所述水合物浆液黏度初值获得水合物浆液黏度值。

【技术特征摘要】
1.一种水合物浆液黏度的计算方法，其特征在于，所述方法包含：获取水合物浆液在管道中流动出现水合物聚集体固体移动床的实验压降数据；根据预定黏度模型预估实验参数条件下的水合物浆液黏度初值；将水合物浆液黏度初值、流体物性、及实验流动参数带入固浆流动模型，计算得到管道压降数据；将所述管道压降数据与所述实验压降数据之间差值与预定阈值比较，根据比较结果与所述水合物浆液黏度初值获得水合物浆液黏度值。2.根据权利要求1所述的水合物浆液黏度的计算方法，其特征在于，将所述管道压降数据与所述实验压降数据之间差值与预定阈值比较，根据比较结果与所述水合物浆液黏度初值获得水合物浆液黏度值还包含：当所述管道压降数据与所述实验压降数据之间差值超出所述预定阈值时，通过二分法调整所述水合物浆液黏度初值；根据调整后的所述水合物浆液黏度初值重新计算管道压降数据。3.根据权利要求1所述的水合物浆液黏度的计算方法，其特征在于，根据预定黏度模型预估实验参数条件下的水合物浆液黏度初值包含：根据爱因斯坦悬浮液黏度模型计算获得水合物浆液黏度初值：上式中，μsl,0为水合物浆液黏度初值；μL为连续相黏度；Csl为水合物浆液总颗粒浓度。4.根据权利要求1所述的水合物浆液黏度的计算方法，其特征在于，将水合物浆液黏度初值、流体物性、及实验流动参数带入固浆流动模型，计算得到管道压降数据还包含：根据水合物浆液参数，计算获得所述水合物浆液的临界不淤速度；根据所述临界不淤速度与水合物浆液在管道中的混合流速计算得到管道压降数据。5.根据权利要求4所述的水合物浆液黏度的计算方法，其特征在于，根据所述临界不淤速度与水合物浆液在管道中的混合流速计算得到管道压降数据包含：比较所述临界不淤速度与水合物浆液在管道中的混合流速；当所述临界不淤速度大于水合物浆液在管道中的混合流速时，根据拟单相流动模型计算得到管道压降数据；当所述临界不淤速度小于水合物浆液在管道中的混合流速时，根据双层流动模型结合非均质悬浮流动层水合物聚集体平均浓度分布函数，及封闭关系方程计算得到管道压降数据。6.根据权利要求5所述的水合物浆液黏度的计算方法，其特征在于，根据双层流动模型结合非均质悬浮流动层水合物聚集体平均浓度分布函数，及封闭关系方程计算得到管道压降数据包含：根据双层流动模型结合非均质悬浮流动层水合物聚集体平均浓度分布函数，及封闭关系方程计算得到第一移动层高度及第一移动层流速；根据所述第一移动层高度计算获得第一临界沉积流速；根据所述第一临界沉积流速与第一移动层流速计算得到管道压降数据。...

【专利技术属性】
技术研发人员：史博会，雍宇，宋尚飞，操泽，吴海浩，宫敬，丁麟，吕晓方，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11