分形理论在油气储运工程中的应用综述.docx

2010年 管 道 技 术 与 设 备 2010 第 1 期 PipelineTechnique and Equipment No.1 分形理论在油气储运工程中的应用综述 王 婷,汪玉春,赵 胜2 (1.西南石油大学石油工程学院，四川成都 610500;2.中石油新疆时代石油工程有限公司，新疆克拉玛依 834000) 摘要：介绍了分形理论的基本思想。综述了分形理论在油气储运工程中多个领域(如油气水多相 流流型识别、管道腐蚀评定、管道粗糙表面的分形模拟、管道疲劳裂纹分形研究等方面)的应用和研究 成果，并提出了需要深入研究和完善的5个方面。 关键词：分形；分维；多相流；腐蚀；疲劳裂纹；振动；故障诊断；粗糙表面 中图分类号：TE8 文献标识码：A 文章编号：1004-9614(2010)01-0010-03 Summary of the Application of the Fractal Theory to Oil and Gas Storage and Transportation Engineering WANG Ting, WANG Yu-chun1,ZHAO Sheng2 (1.School of Petroleum Engineering,Southwest Petroleum University, Chengdu 610500,China; 2.Era of Petroleum Engineering Co.,Ltd.of CNPC, Karamay 834000,China) Abstract: The paper briefly introduces the fundamental thought of the fractal theory, and summarizes the application and re- search fruit of the fractal theory in some fields of oil and gas storage and transpurtation engineering, such as the identification of the regime of oil-gas-water multiphase flow,the corrosion evaluation of pipeline,the fractal simulation of pipelines uneven sur- face,and the fractal study of pipelines fatigue crack.In the end,the paper puts forward five aspects which need improving. Key words:fractal;fractal dimensions;multiphase flow;corrosion;fatigue crack;vibration;fault diagnosis;uneven surface 0 引言 分形理论是非线性科学研究中一个十分活跃的 分支，近20年来，分形理论正在向许多学科渗透，具有 良好的应用前景。它作为一种应用于油气储运领域 的新技术，不仅提供了新的研究方法，而且为油气储 运工程领域中的许多问题提供了新的有效解决途径， 推动油气储运科学技术全方面的深入发展。文中拟 在简介分形理论的基础上，回顾和总结分形理论在油 气储运工程中的新近成果，并提出了5个需要深入研 究的问题。 1 分形理论在油气储运工程中的应用和研究成果 1.1 在油气水多相流流型识别中的应用 油气水多相流流动现象在工业生产中广泛存在， 对油气水多相流流型的识别在实际应用中有着很重 要的意义。由于多相流在时间和空间中存在着形状 和分布均随机可变的相界面[,这使得多相流形式多 种多样，十分复杂。传统的对流型进行判断的方法很 多，这些研究在一定程度上有助于对流型识别的进一 收稿日期：2009-02- 11 收修改稿日期：2009-08-23 步认识，但这些方法都存在一定的缺陷。到目前为 止，还没有一种公认的能客观、准确地识别流型的方 法。多相流动是一个非线性、耗散的动力系统，它表 现为一系列混沌的运动[2]。混沌系统具有分形性 质[3],即混沌系统运动轨迹在相空间的