壁面润湿性对原油携水流动特性的影响分析

摘要

采用原油携水流动的方式将管道内部积水携出可以有效解决管道内部的积水引发管道腐蚀穿孔的问题。基于原油携水流动的动力学过程和界面形态,建立了原油携水流动模型,采用基于VOF模型的InterFoam求解器求解油水界面的动力学方程,对比验证了相同条件下的实验数据和数值模拟结果,分析了原油流速和壁面润湿性对原油携水能力的影响趋势。研究结果表明,使用OpenFOAM对原油携水流动进行模拟分析的方法切实可行,模拟结果与实验结果相比具有较好的吻合性。随着原油流速的增加,原油的携水能力增加,管道内的积水更易被原油携带出管道底部,而原油临界流速的大小取决于管道壁面的润湿性;随着管道壁面的润湿程度的降低,积水有聚集为水团的趋势,并且原油的携水能力增加;当原油流速大于临界流速时,原油的携水能力取决于壁面的润湿程度(即接触角θ的大小),当接触角θ=30°时,水以连续波状薄膜的形式存在;当接触角θ=60°时,薄膜破裂形成分散的水团,这些水团零散地分布于倾斜管壁上,并在剪切力的作用下不断向上移动;当接触角θ≥90°时,积水逐渐在倾斜管段上聚集为一团。