热油管道再启动过程研究

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埋地热油管道停输温降的CFD模拟

２基本假设
对埋地输油管道周围温度场的研究，多是在大简化条件下得到的。通常假设传热为稳定过程，大多只进行二维计算。本文在进行模拟时也是在二维条件下进行模拟。但是为了能便于理论分析和顺利求解，必要在合理、单的情况下作如下有简
假设：
１物理模型的建立
埋地原油管道停输温降过程一般采用简单二
维模型。同时把管道周围土壤看做半无限大介质。
另外，于停输过程中，道轴向温降比径向温降鉴管
２１年４月１日收到０１８．
（）１在停输初始时刻，整个计算区域的温度为
正常输送时原油的温度，；为管道各层（蜡 ℃ 结层、钢管层、青防腐层）输初始时刻的温度，沥停ｏＣ；为停输初始时刻土壤的温度，。 ℃
３数学模型
根据前面所建立的物理模型，建立数学模型现
一
小得多，本文只求解管道横截面上温度场的分布。从而使模型得到简化。如图１所示，为埋地管道建立物理模型。其中，深Ｈ＝１５ｍ，埋．内径ｄ＝６ｍ，４０ｍ壁
厚６＝．ｉ。３５ｔｎｈ
地面
直是管道安全运行的核心技术问题。究其原因，
摘
要
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ＦＵＮＬＥＴ软件模拟了

热油管道大修期间停输与再启动的数值模拟

ｓｉｇｅｅｌｗｔｈｈｎｅｆｉｔｍｐｒｔｒｎｎｅｏｕｎｈｖｒａｌｇｐｒｏｎｒｖｄｃｕｐｒｕｔａｒｅｗｌｉｔｅｃａｇｓｏｌｅｅａｕｅａｄｉｌｔｗｄｒｇｔｅｏｅｈｕｉｅｄａｄｐｏｉｅｔｈｓｐｏｔｓｈｏｌｆｉｎｉｅｆｒｔｅｓｆｐｒｔｎｏｈａｅｏｅａｉ．ｏ
ＡｂｔａｔＩｒｅｏｓｌｅｔｅｐｏｌｍｆｇｅｔｈａｏｓａｄｄｆｃｌｒｓｒｉｇｕｆｒｓｕｄｗｆｂｒｄｈｔｏｌｓｒｃ：ｎｏｄｒｔｏｖｈｒｂｅｏｒａｅｔｌｓｎｉｕｔｅｔｔｐａｔｈｔｏｎｏｕｅｏｉｉｆａｎｅｉｐｐｌｅｕｎｖｒａｌｇｐｒｄ，ｔｅｔａｍｏｅｓｏｈｔｏｎｒｓｒｉｇｄｓｒｔｄｂｈｎｔｖｌｍｅｉｅｉｓｄｒｇｏｅｈｕｉｅｏｍａｈｍａｉｌｎｉｎｉｃｄｌｆｓｕｄｗｎａｄｅｔｔｉｅｅｙｔｅｆｉａｎｃｉｅｏｕｍｅｈｄｗａｅｅｏｅｏｓｍｕａｅｔｅｃａｇｎｈｒｌａａｔｒ．ｎｍｅｃｌｘｍｐｅｂｓｄｏｈｏｔｇｏｅｈｕ — ｔｏｓｄｖｌｐｄｔｉｌｔｈｎｉｇｔｅｍａｐｒｍｅｅｓＡｕｒａａｌａｅｎｔｅｃａｉｖｒａｌｈｉｅｎ

输油管道设计与管理3——【输油管道设计与管理】

7
（三）热油管道的启动方法
1、冷管直接启动将热油直接输入温度等于管线埋深处自然地温的冷管道，靠油流降温放热来加热周围土壤。这样，最先进入管道的油流在输送过程中一直与冷管壁接触，散热量大，当管道较长时，油温很快降至接近自然地温，远低于凝固点。通常把这一段称为冷油头。冷油头散失的热量主要用于加热钢管及部分防腐层。冷油头中，有相当长的一段油流温度接近或低于凝固点，油头在管内凝结，使输送时的摩阻急剧升高，以至于会超出泵和管道强度的允许范围。因此只有当管道距离短，投油时地温高，并能保证大排量输送情况下，才能采用冷管直接启动。对于长输管道，当地温接近凝固点时，也可采用冷管直接启动。
12
热油管道的启动投产
冷管道的热水预热过程就是周围土壤温度场的建立过程，也就是周围土壤的蓄热过程，也是土壤热阻不断增大、管道热损失不断减少的过程。如果按TR、TZ及Q由轴向温降公式推算管路的总传热系数K，将表现为K 值的不断下降。显然按稳定传热公式计算的K值，不能反映不稳定传热过程中油管的散热特性。但在还未建立正确的算法前，工程上仍沿用上述K值来分析启动过程，在输量和起点温度恒定的情况下，上述K值能大
ht
21
各层内外侧的温度可由温度分布公式得到
Tx,
y T0
qL
4t
ln
y0 y0
y2 y2
x2 x2
y0
ht2
D 2
2
, qL
KD
Байду номын сангаас
Ty
T0
由下式可求得每层(圆环内)的稳定蓄热量：
n
q tctVi (Tmi T0 ) i 1
22
热油管道的启动投产
式中：q—( ht－R )环形土壤每米稳定蓄热量，kJ/m ρt—土壤的密度，kg/m3 Vi—第i层环状土层的体积，m3 Tm、T0—第i环平均温度、自然地温，℃

铁秦管道停输再启动过程模拟

—
—
初始条件为Ｐ（一常压，Ｔ＞Ｔ则Ｖ（）若，）
一０若Ｔ＜Ｔ则 “ ｒ一０（，一１（．｛Ｎ，（，），ｒ），ｒ）
－
ｄ２／。出站端边界条件为Ｑ等于启输量，站端进
或压力波前端边界条件为Ｐ等于常压。
式中
—— 管道的有效直径。
ｒｒＲ
１
、
油流和结蜡层的边界条件为：
一
一
（）
结蜡层和土壤热影响区的边界条件为：
ｆａＴ一ａ万～
一
（－（）ＴＬ一簪￣
结蜡层和土壤热影响区的边界条件为：
被顶挤原油动量方程：
… （）１７
压力波到达前，面的热力模型与停输温降过断
，
、
舀，
维普资讯
第２卷第１期１
赵晓末等；秦管道停输再启动过程模拟铁
Ｐ万一一
＋厂一ｏ
０
到３５进站温度降低值为ｌ６１８各站进站．Ｃ，＿～．￣Ｃ，
温度保持在３ ’ 上。ＯＣ以
寰３停输前后沿线各站的温度分布
压力波传播距离为：
≈ 一
拿出一０
（）２ｏ
式中
—— 空隙率
— —
冷热油界面推进距离；压力渡传播距离。
，ｚ（）—— 稳定运行时管内油品的温度；

输油管道设计与管理51解读

2、热油管道的工作特性
在讨论热油管道的工作特性时，只有规定管道的热力条件才有意义，一般有两种情况：
① 维持出站油温TR 一定运行； ② 维持进站油温TZ一定运行。下面分别讨论各种情况下的管路工作特性。 ① 维持进站油温TZ一定运行的热油管路的工作特性先来分析一下维持 TZ一定时特性曲线的变化趋势。 Q变化时，影响摩阻H的因素有两个方面：
y：从地表垂直向下的深度， m 。
若取y=0，φ=1，ψ=0，则得到大气温度随时间的变化规律：
Ta?
?
Ta
?
?Ta max
?
T
a
?cos
????
2?? ?0
????
35
计算值
30
实测值
25
20
℃ ， 15 温气 10 均平5 日
0
-5
-10
-15
日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日
TR高则沿线油温高，摩阻损失小，故 HTR 1-Q 曲线总是在 H TR 2-Q曲线的上方。
HTR 1 HTR 2
TR2>TR1 Q
如果在某输量 Q0 下维持 TZ H 一定运行时的出站油温 TR 正好等于维持 TR 一定运行时的出站油温TR0 ，此时两者进站油温相同，均为 TZ0 ，H0 摩阻也相同，均为 H0，则随着Q的上升，维持 TR一定时的管路特性曲线要比维持
?
? ???1 ?
?2 ?t
a?0 ?
?? ?????
式中：Ta：年平均气温，℃， Ta=0.5(Tamax +Tamin )； Tamax ：年最高日平均气温，℃； Tamin ：年最低日平均气温，℃； τ ：从日平均气温最高日开始计算的时间， s； τ0：大气温度年波动周期，τ 0 =365.25天=3.1558×107s；

集肤效应电伴热管道再启动三维非稳态传热过程数值模拟

集肤效应电伴热管道再启动三维非稳态传热过程数值模拟
王玉福，申龙涉
（宁石油化工大学石油天然气工程学院，宁抚顺１３０）辽辽１０１摘要：对集肤效应电伴热管道停输再启动过程进行了研究。考虑管道正常运行及停输过程中管内原油粘
点，因此广泛应用于各种不同性质的液态物质的管
道伴热。伴热温度最高可达２０℃ 。３
在管道中输油的过程中，输是不可避免的。停研究热油管道的停输加热过程，确定安全停输时对间、出再启动方案、定停输检修和间歇输送计划提制
一
（）７
式中，为热流量，；导热系数，（・℃）Ｗ为ｗ／ｍ；ｑ为单位面积的热流量，ｍ；为两个截面间的Ｗ／
垂直距离，ＩＩ。Ｔ
态传热过程。一方面，壤的物性、下水文参数、土地埋深、管径等因素影响热油管道的传热过程；另一方面，地管道传热又与加热炉（送油温）泵（送埋输、输
收稿日期：０１６２２１ —０一Ｏ
本文考虑密度、粘度、比热容和导热系数等随温度的变化情况，采用管道与原油质量、动量和能量方程相互耦合的传热模型，并应用焓一多孔度技术，同时考虑停输再启动过程中原油凝固潜热对温降的影响，管道停输时的非稳态温降过程进行了数值模对

热油管道稳定运行过程热力模型

一（）６（）７
（）８
＝ｈ＋Ｒ ≤ｙ０ｏｏ ≤ ）：瑚＝７，婷；１ｗ０
０，
≤ｙ
图１为埋地管道横截面示意图，传热过程如其
下：管道内油品通过对流换热将热量传递给管道内壁，以导热方式传递给管外壁及周围土壤，后再最
ｌｘｄ＠１３ｃｉｉｙｑｕ６．ｏｎ。
—
３４期
刘晓燕，：等热油管道稳定运行过程热力模型
２埋地热油管道径向温度场计算模型
２１物理模型．
）（＝＋Ａ。）
边界条件的数学表达式如下：Ａ
＋（ｌ：ｙ
－
㈣
项目（１４０１资助１５１０）
式中为大气年平均温度，ｒ… 为大气年最高Ｋ；Ａ气温，ｒ为从气温最大值开始算起的时间，；０Ｋ；Ｓ７为１大气温度年波动周期，。３１６ｘ１＂ｓＡ为管道７＝．５＿０；
⑥
２１ＳｉＴｃ．ｎｎ．００ｃ．ｅｈＥｇｇ
热油管道稳定运行过程热力模型
刘晓燕刘立君宫克勤徐颖
（东北石油大学土木建筑工程学院，庆１３１）大６３８
摘
要
在考虑了恒温层及大气温度年周期变化影响的基础上，分别给出不同敷设方式下热油管道稳定运行时热力计算数
１热油管道稳态轴向热力模型
当热油管道运行时，设油品为牛顿型流体并假

热油管道停输温降过程的模拟研究

摘要热油管道停输降温过程是输油管道中最常见的现象，其降温规律对确定安全停输时间、掌握再启动方案和停输检修安排都有着十分重要的意义。利用ＦＵＥＴ软件对水下及架空热油管道停ＬＮ
输温降过程进行了数值模拟，分析了管内不同位置、同初始温度条件、同管径条件下的油温变化不不过程，出了与实际吻合较好的温降曲线。通过模拟发现，得温降过程可分为三个阶段，初始温度越高
００．５
【１）６．
＊基金项目：本文受四川省重点学科建设项目（Ｚ￣４６资助Ｓ１）１）第一作者简介张煜（９０）男．１８－．西南石油大学在渎研究生．研究方向为油气田渗流力学
石油工业计算机应用总６期２１年第１第５００期
较大，如大庆、胜利、中原、海油田等［。此类原油南１］在常温下的流动性较差，目前主要采用加热输送工艺
来降低原油的粘度而达到减小摩阻的目的。然而，管道停输Ｌ后油温将逐渐降低，没有精确的时间控２］若制，可能发生凝管事故，造成巨大的经济损失。因此，
３８
ＣｍｐｔｒｐｉｔｎｆＰｔｏｅｍ００Ｔｔ５Ｎ．ｏｕｅＡｐｌａｉｓｏｅｌｃｏｒｕ２１，ｏｌｏ１ａ６
热油管道停输温降过程的模拟研究
张煜朱红钧陈小榆
（南石油大学石油工程学院四川成都６００）西１５０
（／ｍ・）Ｗ（Ｋ）
㈣１

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ＬＩＮＨａｏ பைடு நூலகம் ，ＣＨＥＮＹｕ－ｘｉａ，ＣＨＥＮＧＷｅｎ－ｘｕｅ．ＡＮＪｉｅ
（ｉ．ＳｉｎｏｐｅｃＰＳＴＣＷｅｉｆａｎｇＯｉｌＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＤｅｐａｔｍｅｒｎｔ，ＳｈａｎｄｏｎｇＷｅｉｆａｎｇ２６１０００，Ｃｈｉｎａ
ａｃｑｕｉｒｅｍｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅｓｔａｒｔｍｏｄｅｌｓａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｓｉｍｕｌａｔｅｄｒｅｓｕｌｔ
管道运输是原油和成品油最主要的输送方式，
在石油储运中发挥越来越重要的作用。我国所产原油８０％以上为含蜡原油，常采用加热方法来改善含蜡原油的流动性。为保证管道操作系统的安全高效运行，要求管道输送时保持连续、稳定的流量，避免管线停输。然而在热油管道在运行过程中，不可
方法。含蜡原油管道的流动保障和流动安全评价技术已成为国内外研究的热点… 。
本文主要从再启动压力计算的影响因素及典型
的计算模型两方面对前人所做的研究进行综述。重点是再启动过程的描述及影响因素的分析。
避免地会发生事故抢修、自然灾害和油田停电等情
摘
要：为计算含蜡原油管道再启动过程压力，需要对原油的屈服过程、压力沿管道的传播过程、原油
的触变过程和管道的清管过程进行分析。对国内外再启动模型进行总结并分析其与实际运行的差异。为准确计算热油管道再启动压力，还需对各个影响因素的定量表征等进行完善。关键词：热油管道；再启动；模型
况，造成停输。热油管道停输后，由于管内油温不断下降，原油粘度增大、蜡晶析出形成结构并胶凝，管道再启动时的阻力显著增加。如停输时间过长，管道启动所需压力超过泵的扬程或管道强度，则正常再启动失败，需采用分段顶挤等事故应急处理措
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｆａｃｔｏｒｓｉｎｌｆｕｅｎｃｉｎｇｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅｓｔａｔｒｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｗａｘｙｃｒｕｄｅｏｉｌｐｉｐｅｌｉｎｅｗｅｒｅｉｎｒｏｔｄｕｃｅｄ，
文献标识码：Ａ文章编号：１６７１ — ０４６０（２０１４）０１ — ０１００ — ０５中图分类号：ＴＥ９８２
ＲｅｓｔａｒｔｏｆＧｅｌｌｅｄＷａｘｙＣｒｕｄｅＯｉｌＰｉｐｅｌｉｎｅ
２．ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ（Ｂｅｉｊｉｎｇ），Ｂｅｉｊｉｎｇ１０２２４９，Ｃｈｉｎａ：３．ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．ＢｅｉｊｉｎｇＢｒａｎｃｈ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８５，Ｃｈｉｎａ）
ａｎｄｔｈｅａｃｔｕａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｏｇｅｔｍｏｒｅａｃｃｕｒａｔｅｒｅｓｕｌｔｓ，ｖａｒｉｏｕｓｉｎｌｆｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓｓｈｏｕｌｄｂｅｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｗａｘｙｃｒｕｄｅｏｉｌｐｉｐｅｌｉｎｅ；Ｒｅｓｔａｔ；ｒＭｏｄｅｌ
林浩，陈玉霞，程文学，安杰。
（１．中国石化管道潍坊输油处，山东潍坊２６１０００；２．中国石油大学（北京），北京昌平１０２２４９３．中国石油工程设计有限公司北京分公司，北京海淀１０００８５）
第４３卷第１期２０１４年１月
ＣｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙＣｈｅｍｉｃａ１Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
当
代
化
工
ＶＯ］．４３．Ｎ０．１Ｊａｎｕａｒｙ，２０１４
热油管道再启动过程研究
ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｙｉｅｌｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｇｅｌｌｅｄｏｉｌ，ｐｒｅｓｓｕｒｅ・ｗａｖｅｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ，ｏｉ１ｔｈｉｘｏｔｒｏｐｙａｎｄｔｈｅａｂｉｌｉｙｔｔｏｍｅｅｔｌｆｏｗ