帶有凝油層的原油管道停輸再啟動(dòng)研究.pdf

1、在原油管道運(yùn)行過程中不可避免的存在停輸過程,正確分析原油停輸再啟動(dòng)過程,保證再啟動(dòng)過程的順利進(jìn)行,對(duì)管道的安全運(yùn)行和節(jié)能降耗具有很高的工程實(shí)用價(jià)值。
　　 本文針對(duì)原油管道運(yùn)行過程中,由于某些原因停輸一段時(shí)間之后管道內(nèi)原油未全部凝結(jié),而是在部分管壁形成一定厚度凝油層時(shí)的再啟動(dòng)情況。停輸以后,管道沿線溫度不同,同時(shí),文中還將管道內(nèi)原油截面徑向分層,不同半徑處溫度也不同,對(duì)于反常點(diǎn)溫度以下的原油考慮其觸變性,對(duì)于凝油層部分,將其分段

2、并徑向分層,認(rèn)為如果某處壓力所產(chǎn)生的剪切應(yīng)力大于此處的屈服值,則這部分凝油層剝落。文中還將原油的壓縮性、壓力波傳遞等問題考慮在內(nèi)。
　　 管道的停輸再啟動(dòng)過程是一個(gè)復(fù)雜的熱力和水力相耦合的過程,同時(shí)管內(nèi)油流又與管外土壤傳熱,本文利用相關(guān)知識(shí)推導(dǎo)守恒方程,建立數(shù)學(xué)模型,然后利用有限元法和有限差分法、特征線法來求解模型方程,由于計(jì)算量較大,需要利用計(jì)算機(jī)編制計(jì)算程序。對(duì)于觸變性原油,文中推導(dǎo)出與剪切速率、剪切時(shí)間、剪切溫度有關(guān)的觸變

3、性模型方程,進(jìn)而推導(dǎo)計(jì)算管道截面流量。文中利用一條管道的實(shí)際數(shù)據(jù)模擬停輸再啟動(dòng)過程,其中,用原油具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸出觸變性方程,再啟動(dòng)過程中得到的主要結(jié)論如下:
　　 ①計(jì)入啟動(dòng)充裝過程,壓力波速比忽略油品降溫收縮時(shí)略小。
　　 ②管道內(nèi)原油溫度變化情況分為:當(dāng)熱油頭未到達(dá)時(shí),溫度稍有下降;當(dāng)熱油頭到達(dá)處,溫度急劇升高;熱油頭過后溫度緩慢升高,逐漸趨于穩(wěn)定。土壤溫度場(chǎng)的變化為:對(duì)于管道起點(diǎn),當(dāng)熱量未傳到時(shí),溫度會(huì)稍有下降

4、,熱量傳到后,溫度升高,然后逐漸穩(wěn)定;對(duì)于管道末端,在熱油頭到達(dá)以后溫度才會(huì)開始緩慢回升。
　　 ③管道總壓力隨再啟動(dòng)時(shí)間先下降,然后升高,最后逐漸下降趨于平衡。
　　 ④壁面剪切應(yīng)力在極短的時(shí)間里衰減很快,然后再隨溫度緩慢變化。
　　 ⑤凝油層厚度隨再啟動(dòng)的進(jìn)行基本在不斷減小,
　　 ⑥對(duì)比原油以不同溫度、不同流量進(jìn)入管道再啟動(dòng)的情況,流量對(duì)管道壓力和油溫的影響較大。
　　 ⑦與不考慮反常點(diǎn)溫度