油田环状集输流程埋地管道温降计算方法研究

以工程热力学、传热学、油气集输、多相流等学科知识为依据,根据能量守恒定律建立油田环状集输流程埋地管道的温降计算模型,找出油田环状集输流程埋地管道的温降计算方法.同时,对油田生产现场的温降进行测试,通过试验数据验证建立的温降计算方法满足工程应用.     

用数值积分方法计算埋地热油管道的轴向温降

研究了埋地热油管道中油品流态变化时所对应的临界温度的求解方法,提出用临界温度来判断埋地热油管道中流态和流型的变化情况。在考虑原油物性和总传热系数随温度变化以及摩擦生热的基础上建立了埋地热油管道正常运行时的轴向温降数学模型,并研究了数学模型的求解方法,提出了求解埋地热油管道正常运行时的轴向温降数学模型的步骤,由于模型中考虑了原油物性和总传热系数随温度的变化,因此,利用此方法的计算结果更接近于实际。     

热油管道停输温降过程的数值模拟

热油管道停输降温过程是输油管道中最常见的现象,掌握其降温规律对确定安全停输时间、再启动方案和停输检修安排都有着非常重要的意义。本文在传热学的基础上,分析了热油管道停输后的温降过程及其影响因素,并利用ANSYS软件对埋地输油管道停输后的原油温降过程进行了数值模拟,分别计算出了不同初温和不同管径的情况下停输温降情况,为实际工程设计提供一定的参考依据。     

海底热油管道悬空段停输温降过程的数值模拟

海底热油管道的悬空段由于没有周围泥沙的保温蓄热作用,停输之后管内温降比埋入海底泥沙中的管段快得多,故而其温降成为停输过程的关键。针对海底管线悬空段的热力特性,考虑原油凝固潜热对停输温降的影响,利用CFD软件,对其停输温降过程进行数值模拟。分析温降变化规律、不同海水温度对温降的影响,从而确定最佳停输时间,为海底热油管道制定再启动方案提供理论依据。     

对影响大气温度的几个因素的探讨

利用二维能量平均模式对影响大气温度的几个因素进行了初步研究，并得到了一些有意义的数值结果，利用此方式，根据大气温度的实测值可以修正一些因子的聚值范围。     

埋地热油管道稳定运行条件下热力影响区的确定

建立了埋地热油管道热力影响区的数学模型，并用有限元法进行了求解。在此基础上，对地温、管内油温、管道直径、管道埋深和土壤导热系数等参数与管道水平方向热力影响范围的关系进行了定量分析，分别计算了直径为426，720mm的管道在地温为22，15，8℃条件下水平方向的热力影响范围。结果表明，在其他条件相同时，地温越低、管道直径越大或者油温越高，管道水平方向热力影响范围越大。在热油管道通常的埋深范围(1．2～1．8m)内，埋深变化时，水平方向热力影响范围差别不大。计算结果与现场实测结果吻合，从而验证了所建模型的合理性。     

埋地热油管道运行参数的准周期变化

从理论上分析了在大气温度变化的影响下埋地热油管道的运行参数以及周围土壤环境均随季节变化而呈现准周期变化规律，在分析大量实际运行数据的基础上，进一步验证了该规律的合理性，建议在有关管道的节能降耗、优化运行以及经济清蜡等问题的研究中，应该考虑运行参数的滞后影响。     

热油管道中原油等温运行温度的确定

目前，原油多采用加热输送，能耗巨大，若能实现原油的等温输送，可大大降低油品的输送成本．从实例出发，分析了热油管道利用摩擦热实现不加热输送的可能性．从能量方程出发，推导出了等温运行温度的表达式；通过编制程序求出了该温度值；分析得到影响热油管道等温点温度值的因素很多，主要与原油输量、环境温度以及管径有关．最后通过实例分析计算得出：对于新建大管径、高输量的原油管道，完全可以利用摩擦热实现不加热输送．     

管道起伏对天然气温度分布的影响

根据能量和动量守恒原理,建立了体现非理想特性和高程变化影响的天然气管道输送热力计算模型.针对某气田实际运行的管道高程变化情况,计算了管道沿程压力和温度分布情况,结果表明,天然气温度在管道高程的峰处最低而在谷处最高,与水平管道相比,600m的高程变化会导致5℃的温度变化.     

埋地热油管道停输温降的CFD模拟

针对埋地热油管道的停输温降过程,分别建立了埋地热油管道的物理模型和数学模型,并应用FLUENT软件模拟了不同土壤导热系数、不同大气温度下的温度场分布。同时在稳态的基础上模拟非稳态,得出停输后温度场、速度场的分布。并对不同油温下的温度分布进行模拟,得出了温度场在不同条件影响下的分布规律。对于优化管道建设和制定科学合理的热油输送工艺具有重要的作用。     

基于Fluent的海底输油管道停输温降数值模拟

随着海上油田的大量开发,对海底输油管道停输过程传热问题的研究迫在眉睫。加热输送的原油管道在运行过程中,不可避免地会遭遇油田停电和管线维修等意外,造成停输。这时油管内原油的黏度随油温下降而升高。当油温降到一定值后,会给管道的再启动带来极大的困难,甚至造成凝管事故。为避免凝管事故发生,需要准确预测海底管道管内原油的温降情况及安全停输时间,分析影响停输时间的因素。利用Fluent软件对海底输油管道停输温降进行数值模拟。计算结果表明,保温层厚度和海水温度对停输时间影响非常明显。模拟结果可指导生产实践。     

利用压降预测管道漏油量

在管道漏油与压力降落关系理论基础上,利用泰勒公式得出了一定流态下,反映输油管道压降变化率与漏油量／输油量、漏油点以及管道始终端高程差间的关系式,揭示了输油管道系统外生变量（漏油点、高程差）与内生变量（流量、压降）间的相互作用规律,放大了输油管道系统压力变化对漏油示警的盲区。     

稠油-水两相高温高压垂直管流压降规律

针对深层稠油在井筒举升过程中形成油水两相混合流体造成举升困难的问题,采用高温高压垂直管流装置,实验研究了加入乳化降黏剂前后高温(30～130℃)、高压(0.1～50 MPa)条件下不同持水率稠油水两相流体的垂直管流压降规律,发现压降损失随持水率的增加逐渐增大,在相转换点附近达到最大值,发生相转换后,随持水率增加急剧降低...     

水平管内油滴分散流摩擦压降特性的实验研究

对水平放置的内径为40mm的钢管内的油水两相流进行了详细的实验研究。针对钢管内油水2相油滴分散流的流型进行了描述,从实验和理论2方面分别对含水率和混合流速等因素对油滴分散流摩擦阻力压降规律的影响进行细致分析。实验表明,含水率和混合流速是影响压降的主要因素,在不同流型下,同一因素对压降规律的影响也有所不同。     

原油成品油管道同沟敷设新技术中的热力分析

采用非结构化有限容积法，对原油成品油双管同沟敷设新技术进行数值模拟，详细研究了不同管间距下成品油管道对加热输送原油管道的热力影响，尤其是对热油油温的影响。     

西区油田高含水期原油粘壁规律研究

针对西区油田高含水期常温集输过程中原油会出现粘壁的情况,对高含水期不同含水率原油进行了石蜡杯实验和室内环道实验研究.通过改变流体流量、温度、含水率等因素,得到了粘壁厚度、粘璧速率与温度之间的变化规律.并对实验数据进行了公式拟合,得到了粘壁温度关系式.通过比较实验值和计算值发现,采用拟合公式计算西区油田粘壁温度所得结果误差小,可以较好的应用于实际生产.     

中原油田东濮老区高含水原油常温集输技术

中原油田东濮老区进入高含水期,为解决地面集输系统能耗高、效率低、安全风险大的问题,以文卫油区为试验区块开展了高含水原油常温集输技术研究.根据地面集输系统现状,经过室内实验、理论分析和现场试验,形成了以常温输送安全技术界限、纳米降凝剂和低温破乳剂处理工艺、集输管网优化工艺为主体的中原油田东濮老区高含水原油常温集输技术...     

高含水期原油低温集输温度界限模型研究

随着油田进入高含水期,原油流动特性发生了较大变化,而传统的集输工艺流程能耗较高,为了降低集输能耗,急需对管道低温集输温度界限进行研究。因此,在华北油田测试区块建立了可视化试验装置,研究实际生产过程中高含水原油低温集输特性和温度界限。研究结果表明,随着集油管线温度的降低,存在3个压降变化的转折点,其中压降增加率突变点和压降峰值点所对应的特征温度可作为低温集输的温度界限,据此拟合得到了满足实际生产需求的黏壁温度回归模型。基于所得模型,针对不同工况下低温集输的温度界限进行了预测,并据此创建了低温集输可行性的图示判断工具。所得结果对高含水期油田实际生产中低温集输的可行性判断及其安全运行管理具有指导意义。     

密立根油滴实验的计算机仿真系统

阐述了密立根油滴实验计算机仿真系统的模块结构、人机界面、传真原理及一些核心思路,该系统采用了基于Windows的32位打骂视化面向对象的编程环境DELPHI,简单实用,对于其它的实验系统的实现也具有一定的参考价值。