[发明专利]一种用于模拟水合物堵塞的海底输气管道运输的预警方法

权利要求书

1.一种用于模拟水合物堵塞的海底输气管道运输的预警方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、收集区域内所有管道的基础信息，包括管道内径、管道外径、管道长度、管道材料、环境温度、流体温度、流体进口压力；

S2、基于物理条件，水合物生成量不能为负值，所以限定若在过冷度模块中，得到的过冷度为负值或者等于0，则认为没有水合物生成；若过冷度大于0则认定管路中发生相变，有水合物生成；

ΔT_sub＝t_eq-t；

其中，ΔT_sub代表为控制系统的过冷度，t_eq代表为控制系统的平衡温度，t代表为控制系统的温度；

基于海底管道系统的过冷度以及气水交界面积，得到系统总的水合物生成量；

其中，表示单位时间内水合物生成量，F_k代表水合物的生成系数，其取值跟海底管道中流体的流型有关，C₁、C₂是常数，M_g代表系统流体的平均摩尔质量，代表系统流体的平均密度，A代表控制系统内气水交界面积；

A＝A_drop+A_film；

其中，A_drop代表系统内分散在气相中的液滴的气水交界面积，A_film代表系统内海底管道管壁上液膜的气水交界面积；

基于管道系统过冷度，通过水合物生成的一阶动力学公式来计算水合物生成量，获得水力直径随温度以及压力的变化趋势；

代表单位长度上温度变化，即温度梯度；β_JT代表焦汤系数，U代表控制系统内流体与环境的综合传热系数，T代表控制系统内流体的温度，T_ext代表环境温度，ΔH代表水合物生成时的放热量，Q_m代表单位时间内的管路中流体的流量，ρ_m代表控制系统内混合流体的平均密度，cp_m代表控制系统内混合流体的热容；

Q_m＝Q_g+Q_l；

Q_g代表控制系统内单位时间气体的流量，Q_l代表控制系统内单位时间液体的流量；

S3、采用流体进口与流体出口的压差对整个管路系统中的流动安全进行评估；水合物生成以及水力直径变小都会使压差变大；

其中，代表管路中单位长度上的压力变化，f代表摩擦系数，ρ_ns代表无滑动摩擦时的控制系统内的流体密度，D_h代表管路系统的水力直径，v_m代表控制系统内混合流体的流速；

通过向后迭代的方法进行模拟，控制体内的压力和温度变化以及由于水合物引起的水力直径变化，导致海底管路的进口及出口压差变化，以压差变化对管路的安全性进行综合判断；当海底管道水力直径过小，系统判定管路进出口两端压差达到预设值时，认定海底管道发生堵塞，对平台设备提示预警信息。