海上浮式采油用油气分离器内液体晃动及阻晃实验研究.pdfVIP

维普资讯 第 16卷 第 5-6期舍刊 中 国 海 洋 平 台 ·17· 文章编号 ：100]一4500(2001)06--00]7--04 海上浮式采油用油气分离器内液体晃动 及阻晃实验研究 徐兴平 石油大学，山东东营 257060) 捕 要 ：分析 了；{起海上浮式采油用油气分离嚣 内液体晃动 的原 因，得 出了分离器内晃动 液体的动能和势能数学表达式。据此提 出了减小分离嚣 内液体晃动的两种方法、即通过在分离 嚣两端蕞设具有一定倾斜角度的栅板厦在液面上蕞浮板来我小液体晃动能量；设计 了实验装置 厦实验方案：在 不同的晃动额率和振 幅下，剥定了分离嚣 内液体的晃动的时间所程 }对实验结果 进行 了分折处理 ；提 出了一 较好 的我晃鲒构}最后格 出了鲒话。 关键词 ：油气分离嚣}洼俸 ；晃动 中图分类号：TES3 文献标识码 ：A 1 引言 由于浮式采油装置是浮在海上的，它必然要在海洋环境载荷的作用下产生6个 自由度的运动，这必 将会对装在浮式采油装置上的油气分离器的工作产生影响，使其无法正常工作，为此+必须采取措施减 小分离器及其 内液体的晃动。 由于液体流动的复杂性 ，设想从理论上分析出油气分离器内液体的运动 ，进而提出减小液体运动的 方法是很困难 的。为了达到这 一目的、必须进行大量的模拟实验 2 分离器 内液体运动机理 为简单起见，考虑 以无边界流体的平面刷期波为例来加以说明。取平衡时的水平面作为X轴，Z轴 垂直向上。通常取一个周期长的液体体积s，考虑其总能量。体积s是 由波面OAB，平行于()z轴的直 线 OD、BC以及远处平行于x轴的直线段CD组成，如图 l所示 。总能量由动能和位能组成 。 2．I 动能计算 在无旋运动中，动能的计算公式为 ： T 一 式 中： 为 ，J的外法线方向。上式可改写为： 丁 一 一 … ，+吉 因为平面无旋运动的速度势函数 在无穷远处的量阶是 1／R。上式右边第一项的积分在无穷远处 的量阶是 1／R ，当R一 。。时+它为零 其次，由于BC和OD的外法线方向正好相反一因此： 收稿 13期 ：200卜0【08 作者简介：橡兴平(1962—1，男、硕士，副教授 ，现从事石油机械的教学和研究 基金项 目：高校博士基金和石油天然气总公司中青年创新基金资助。 维普资讯 ． 18． 绦 平 海上浮式采油用油气分离嚣内穰体晃动噩阻晃宴验研究 2001年l0月 专 +耋a，一。 晟后．沿OAB的积分{ P 可用沿直 X 线0B的积分2-Pf~ 代替，两者相差两附微 量 这是因为 自由面方程 = (．f)是一阶微量 ， 而将 自由面上取值的妒及 转移到。= 。上，取 值将产生二阶微量的偏差 ；其次由于 ( )一 一 图 l 平面周勰被 (害·耋)…。而耄与1也相差两阶微量因此．可以用(耄 代替(耋)，其误差为二阶微量上。 这样 ，渡的动能表达式可写为： ’ 一 22 位能计算 这里的位能是指液体波动时的位能和平衡时的位能之差。 v ： r