一种多相流管道内腐蚀速率的预测方法、系统及终端与流程

本发明涉及一种管道腐蚀，特别是涉及一种多相流管道内腐蚀速率的预测方法系统及终端。

背景技术：

1、多相流管道的输送介质为油、气、水多相介质，流动形态复杂，与单相输送管道相比，混输管道经常出现非常严重的流体腐蚀，其中co2腐蚀就是影响油气输送安全的重要问题。针对这一问题，建立不同的co2腐蚀预测模型，并在管道设计中加以考虑，对后期减少管道失效风险，延长其使用寿命，确保管道的安全运行和效益最大化都具有十分重要的现实意义。目前混输管道设计使用的都是经验或半经验腐蚀预测模型，还没有统一的模型，目前广泛使用的co2腐蚀速率预测模型有以下几种：

2、(1)挪威norsokm506模型，是根据低温实验室数据和高温现场数据而建立的经验模型，模型中更注重考虑腐蚀产物膜(fe2co3)的保护作用，对介质的ph值比较敏感。在高的温度和ph值下，其预测的腐蚀速率比较低。

3、(2)tulsa模型，这是一个由tulsa大学提出的管道co 2腐蚀预测模型，属于机理型腐蚀预测模型，它是一个充分考虑了传质动力学和电化学反应的单相流机理型腐蚀预测模型模型对ph的变化很敏感，当ph值大于5时，模型预测的腐蚀速率很小。

4、(3)top of line模型，模型考虑了当腐蚀发生在管道顶部时，由于缓蚀剂与管道顶部的接触不好，缓蚀剂也对其缓蚀效果不明显，该模型运用于计算管线顶部腐蚀。

5、半经验模型是目前应用较多的一种预测模型，其中以shell公司的de waard模型应用最为广泛，de waard模型提出后由于其既考虑了温度与co2分压影响的电化学反应过程也考虑了流速影响的传质过程，对单相流管道的内腐蚀速率预测误差较小而被广泛采用。但在实际工程环境下，由于多相流管道中存在间歇流(包括气团流与段塞流)，分离流(包括分层流、波浪流与环状流)与分散流(包括气泡流与弥散流)不同的流型类型，管道的腐蚀速率分布特征随多相流管道中的流型变化存在明显的差异，因此，确定一个适合多相流管道的内腐蚀速率预测模型成为一个亟待解决的问题。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种完整的发明名称，用于解决现有技术中因管道的腐蚀速率分布特征随多相流管道中的流型变化存在明显的差异，不易对多相流管道内腐蚀速率进行精确预测的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种多相流管道内腐蚀速率的预测方法，其特征在于，所述方法包括：获取管道的温度、管径、co2分压、ph值、多相流流型以及其对应的流速；其中，所述多相流流型类型包括：间歇流、分离流和分散流；根据所述管道的温度、管径、co2分压、ph值、多相流流型以及其对应的流速，确定所述多相流流型对应的管道内腐蚀速率。

3、于本发明的一实施例中，所述根据所述管道的温度、管径、co2分压、ph值、多相流流型以及其对应的流速，确定所述多相流流型对应的管道内腐蚀速率包括：根据所述管道的温度co2分压与ph值计算所述管道内腐蚀反应速率；根据所述多相流流型对应的流速、管径及co2分压计算所述多相流流型对应的管道内腐蚀传质速率；基于多相流流型，根据所述管道的内腐蚀反应速率与多相流流型对应的管道内腐蚀传质速率，计算所述多相流流型对应的管道内腐蚀速率。

4、于本发明的一实施例中，所述基于多相流流型，根据所述管道的内腐蚀反应速率与多相流流型对应的管道内腐蚀传质速率，计算所述管道的内腐蚀速率，包括：将所述管道内腐蚀反应速率及多相流流型对应的管道内腐蚀传质速率，输入管道内腐蚀速率公式，获得多相流流型对应的管道内腐蚀速率；其中，所述管道内腐蚀速率公式为：其中，vr表示所述管道内腐蚀反应速率，vm表示所述多相流流型对应的管道内腐蚀传质速率，vcorr表示多相流流型对应的管道内腐蚀速率，k1和k2表示多相流流型对应的权重系数。

5、于本发明的一实施例中，所述根据所述管道的温度、co2分压与ph值计算所述管道内腐蚀反应速率包括：管道内腐蚀反应速率公式：其中，vr表示管道内腐蚀反应速率，表示co2分压，phact表示实际ph值，由计算获得，表示co2饱和溶剂的ph。

6、于本发明的一实施例中，所述根据所述多相流流型对应的流速、管径及co2分压计算所述多相流流型对应的管道内腐蚀传质速率包括：所述管道内腐蚀传质速率公式：其中，vm表示所述多相流流型对应的管道内腐蚀传质速率速率，d表示所述管径；u表示所述多相流流型对应的流速；其中，若所述多相流流型为所述分离流或分散流时，其对应的流速为液相流动速度；若所述多相流流型为所述间歇流时，其对应的流速为气相流动速度。

7、于本发明的一实施例中，当所述多相流流型为所述间歇流时，k1＝40.5，k2＝3.25。

8、于本发明的一实施例中，当所述多相流流型为所述分离流或分散流时，k1＝0.47，k2＝60。

9、于本发明的一实施例中，根据taitel-dukler方法判别所述多相流流型。

10、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种多相流管道内腐蚀速率的预测方法系统，所述系统包括：获取模块，用于获取管道的温度、管径、co2分压、ph值、多相流流型以及其对应的流速；其中，所述多相流流型类型包括：间歇流、分离流和分散流；处理模块，连接所述获取模块，用于根据所述管道的温度、管径、co2分压、ph值、多相流流型以及其对应的流速，确定所述多相流流型对应的管道内腐蚀速率。

11、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种多相流管道内腐蚀速率的预测方法终端，其特征在于，存储器及处理器；所述存储器用于存储计算机指令；所述处理器运行计算机指令实现所述方法。

12、如上所述，本发明提供的一种多相流管道内腐蚀速率的预测方法方法、系统及终端，具有以下有益效果：

13、(1)采用的管道腐蚀速率计算公式采用可变权重系数，所述可变权重系数随管输流体的流型改变而发生变化，有效贴合了工程实际。

14、(2)对于分离流、分散流与间歇流不同流型，分别采用不同流型对应的流速进行计算，与现有de waard模型相比，预测结果与管道内检测结果更为接近，能较好的拟合及预测管道内腐蚀速率，解决现有de waard模型内腐蚀速率预测结果偏差较大的问题。

技术特征：

1.一种多相流管道内腐蚀速率的预测方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的多相流管道内腐蚀速率的预测方法，其特征在于，所述根据所述管道的温度、管径、co2分压、ph值、多相流流型以及其对应的流速，确定所述多相流流型对应的管道内腐蚀速率包括：

3.根据权利要求2所述的多相流管道内腐蚀速率的预测方法，其特征在于，所述基于多相流流型，根据所述管道的内腐蚀反应速率与多相流流型对应的管道内腐蚀传质速率，计算所述管道的内腐蚀速率，包括：

4.根据权利要求2所述的多相流管道内腐蚀速率的预测方法，其特征在于，所述根据所述管道的温度、co2分压与ph值计算所述管道内腐蚀反应速率包括：

5.根据权利要求3所述的多相流管道内腐蚀速率的预测方法，其特征在于，所述根据所述多相流流型对应的流速、管径及co2分压计算所述多相流流型对应的管道内腐蚀传质速率包括：

6.根据权利要求3所述的多相流管道内腐蚀速率的预测方法，其特征在于，当所述多相流流型为所述间歇流时，k1＝40.5，k2＝3.25。

7.根据权利要求3所述的多相流管道内腐蚀速率的预测方法，其特征在于，其特征在于，当所述多相流流型为所述分离流或分散流时，k1＝0.47，k2＝60。

8.根据权利要求2所述的多相流管道内腐蚀速率的预测方法，其特征在于，根据taitel-dukler方法判别所述多相流流型。

9.一种多相流管道内腐蚀速率的预测方法系统，所述系统包括：

10.一种多相流管道内腐蚀速率的预测方法终端，其特征在于，存储器及处理器；所述存储器用于存储计算机指令；所述处理器运行计算机指令实现如权利要求1至8中任意一项所述的方法。

技术总结
本发明提供一种多相流管道内腐蚀速率的预测方法、系统及终端，通过获取管道的温度、管径、CO2分压、PH值、多相流流型以及其对应的流速确定所述多相流流型对应的管道内腐蚀速率，实现了对多相流管道内腐蚀速率的精确预测。

技术研发人员：朱弘宇,陈磊,王庆,景红,张磊,王亮
受保护的技术使用者：中石化石油工程技术服务有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27