埋地热油管道经济埋深的计算模型

以埋地热油输送管道管沟开挖投资的年分摊费用和管道运行中的年热力损失费用之和作为目标函数,给出了埋地热油输送管道经济埋设深度的计算模型,模型考虑了埋设深度、保温材料、保温厚度和土壤性质对传热系数的影响。实例计算表明,传热系数随埋深的变化明显地影响着经济埋深的程度,给出的模型既较好地反映了各因素对经济埋深的影响规律,又避免了传热系数取值的盲目性,而且模型计算能够快速收敛。该模型可为热油输送管道施工的工艺优化设计提供一定的理论依据。     

计算埋地管道经济保温厚度的一个新模型

以保温工程投资、动力消耗和热力消耗等三项费用的终值费用之和为目标函数,建立了计算埋地热油输送管道经济保温厚度的一个新的数学模型。该模型比较全面地考虑了油品性质、管道埋深、进站温度和资金的时间价值等影响因素。实例计算表明,管道埋地深度对经济保温厚度有着明显的影响,在进行保温设计时,必须考虑管道埋深的影响。对于小口径、长距离、大输量的管道,应该考虑动力损耗对经济保温厚度的影响。     

用预测-校正法计算热油管道的轴向温降

针对长输埋地热油管道轴向温降计算误差大的问题,在充分考虑影响热油管道轴向温降各种因素的基础上,研究了油品物性(密度、比热容、粘度)和总传热系数与温度变化的关系,建立了热油管道稳定运行时轴向温降的数学模型,并采用预测-校正法求解数学模型.该模型较适用于有进出油点的管道,与常规的计算方法比较,该模型更接近实测值,精度较高.     

埋地热油管道停输降温过程的研究

介绍了数值求解埋地热油管道停输过程中管内油品、管外保温层和管外土壤温度场3个数学模型确定管道停输降温过程的方法,指出埋地不保温热油管道停输后,管内油品与管外土壤同时降温,管外土壤存在降温影响区,而埋地保温热油管道停输后,管内油品温降速度则明显小于不保温管道.     

埋地热油管道停输防温过程的研究

介绍了数值求解埋地热油管道停输过程中管内油品、管外保温层和管外土壤温度场3个数学模型确定管道停输降温过程的方法，指出埋地不保温热油管道停输后，管内油品与管外土壤同时降温，管外土壤存在降温影响区，而埋地保温热油管道停输后，管内油品温降速度则明显小于不保温管道。     

减阻剂室外埋地评价环道及瞬态模型

针对减阻剂室内评价环道存在的问题,设计安装了管径159mm、长300m的室外埋地评价环道,其管径、长度、油品流速更接近于实际管道.该装置采用高压氮气作为动力源,测试段沿线布设高精度压力传感器和高频压力传感器,测试段出口设有超声波流量计,同时安装有耐压罐和常压罐.由于在环道评价试验中装置的压力不断变化,因此建立了试验过程氮气管路、油品管路、氮气罐、耐压罐的瞬态模型,使用VB语言编制了计算程序,用以计算不同粘度和初始压力下的油品流速和压力变化,雷诺数范围和试验时间,判断试验条件的可行性.     

在役埋地热油管道低输量运行的经济研究

对在役埋地热油管道,当管道实际输量小于设计输量时,为妥善地解决管路沿线的能量消耗与能量供应之间的矛盾,研究一种经济上、技术上比较合理科学的运行方案,对于降低输油成本具有重要意义。建立了埋地热油管道经济计算数学模型,提出了采用方案比较法和TLNET软件相结合求解数学模型,确定了管道输量在小于设计输量下,使管道的运行费用为最小的经济运行方案,包括管道沿线运行的热泵站数、站内泵机组的组合方式、各站的进出站压力和温度、管道的小时运行费用、变频调速电机的转速及热站的热负荷等。进行了实例计算,通过与现场实际相比较,其结果令人满意。     

埋地热油管道总传热系数的研究

总传热系数K在埋地热油管道的运行管理中是一个非常关键的参数,其取值是否合理将影响管道运行的安全性和经济性.对于埋地热油管道稳态运行过程,提出采用最小二乘法反算K值;对于非稳态运行过程,提出了一种双层耦合模型来计算K值.在分析实例的基础上,K值的变化幅度给予了量化,从而解决了从定性到定量的认识问题.在一定程度上,此模型和求解方法可以为埋地热油管道非稳态优化运行提供参考.     

埋地原油集输管道保温层厚度优化设计

以年总工作费用为优化目标,建立了埋地原油集输管道保温层厚度优化设计数学模型,编制了优化设计软件.对大庆采油五厂的一条埋地输油管道保温层厚度进行了优化设计,并将优化设计结果与运行现状的测试结果进行了对比分析.提出了在确定埋地热油管道保温层厚度时,必须考虑保温年折旧费用、年热力费用及年动力费用.     

埋地管道停输水热耦合土壤温度场数值计算

考虑水分迁移、冰水相变的影响,采用热传导模型和水热耦合模型对埋地热油管道停输过程中土壤温度场的变化进行数值计算,得到了不同时刻土壤温度场的变化规律和管内原油轴向温降曲线。研究表明:热油管道停输后,由水热耦合模型和热传导模型计算的管道轴向温降和空间径向不同位置土壤温度差异较大,前者计算得到的温度场明显高于后者的计算结果,而轴向温降速率前者明显低于后者;且随着停输时间的延长,水热耦合模型得到的土壤温度场等值线几乎呈中心对称的椭圆形分布,等温线移动相对较慢。水分迁移和冰水相变对埋地管道非稳态传热影响较大,计算时不可忽略。     

深水采油树输油管道保温设计

针对1 500m水深、温度等级U级、设计压力69 MPa的采油树输油管道,利用有限元方法计算在不采取保温措施的情况下,管道中心原油温度在1h内降低了41.73％.对输油管道分别进行单、双层保温结构设计,并对保温效果和保温材料单位体积总费用进行计算,结果表明：在其他条件相同的情况下,采取单、双层保温措施后管内中心原油温度分别降低0.79％和0.25％;相对单层保温,单位长度双层保温管道保温材料用量多0.072 534m^3,但每年节省保温材料及散热损失费用3.022元/m,故双层保温更经济.（图7,参10）     

埋地管道防腐保温结构的适应性

论述了在有保温层条件下，埋地热输管道钢管自身的弹性结构与防腐保温结构的适应性。从防腐保温层和保护层强度、层间粘结力及钢管与防腐层之间粘结力着手，选择材料和防腐保温层结构，使管道获得土壤的约束力，确保管道稳定性。从防腐保温层材料的抗拉强度、抗压强度、热胀特性及各层间的粘结力着手，研究热胀冷缩的同步性，使管道在热变形条件下，确保管子与保温层之间不滑脱或防腐保温层不产生开裂。经输送稠油管道现场检测证明：     

LNG管输优化的经济数学模型

LNG是一种多组分混合物,外界环境的漏热会引发诸多问题,影响管输的安全性和经济性。了解漏热状态下LNG蒸发率和压力的变化规律,对LNG管道设计和管理具有重要的理论意义。基于LNG管道输送过程中保温层厚度、LNG气化率、管道壁厚之间的变化规律,采取冷态输送法,通过采用合理的保温层厚度控制LNG的蒸发,从而使管内压力升高,以此推动LNG向前流动,从而优化管输工艺。建立了LNG管输优化的经济数学模型,计算获得系统的最佳气化率以及最佳管壁和保温层厚度,从而优化了管输系统的经济费用。实例计算验证了该模型和计算程序的工程应用价值。     

管道双层保温经济厚度存在性分析及计算

为了弥被补单一保温材料在抗压强度，耐高温性能，稳定性和防水性等方面的缺陷，双层保温较管普遍地被应用到输油和热力管道上。在稳定传热的前提下，运用数学分析方法，按最优经济条件，即保温材料投资年分摊费用与保温后管道热损失费用之和最小的原则，对管道双层保温经济厚度存在的条件展开讨论。提出了当第一层采用保温效果好但价格贵的保温材料，而第二层采用保温效果差价格便宜的保温材料时，双层保温经济厚度存在的必要条件是     

热油管道停输数值模拟

合理进行热油管道停输后的温度计算，模拟原油的凝固过程，有利于热油管道安全停输时间和再启动方案的确定。针对加热原油管道停输后油品物性、管道及周围介质的相互关系及其不稳定传热问题，提出了热力计算的数学模型。该模型综合考虑了有关物性参数随温度的变化，以及在冷却过程中油品的凝固问题。采用保角变换和盒式积分法对数学模型进行处理，构造出问题的差分方程。运用所提出的方法，对加热原油管道停输温度变化和冷凝过程进行了计算，与实测数据和文献中的计算方法相比，计算结果更符合实际情况。     

冻土区埋地油气管道管沟融陷机理

为了治理冻土区埋地油气管道管沟融陷工程病害,通过对管道病害现场调查,结合现场地质勘探、含水量试验测试及管周土体温度监测,分析了融陷病害的发生机理,并结合管沟融陷形成因素,提出了相应的防治措施。结果表明:冻土区埋地油气管道管沟融陷病害的发生与地层土质、土体含冰量、冻土类型、管道热扰动及施工方式等因素有关;冻土区埋地油气管道的敷设应选择合理的施工季节,综合分析冻土环境因素,确定合理的管道埋设深度,设置管道隔热保温措施,加强管道运行状态监测和科学管理,从而保证管道安全运行。研究成果可为冻土区埋地油气管道的设计、施工及安全运营提供借鉴。     

寒冷地区输气管道站场保温设置模拟

中国寒冷地区输气管道站场日益增多,但对站场保温设置的重要性认识不足。为了保障站场运行安全,节约运行成本,开展了站场保温设置原则及必要性研究。通过模拟保温对停输管道温降的影响,分析了保温设置对维持管壁温度的效果;通过模拟保温对站内热损失的影响,分析了保温设置对节约运行成本的效果。研究结果表明:设置保温对维持停输后管壁温度、降低站内温降损失效果显著。提出以下原则:根据达到设计输量年限确定站场是否设置保温;加热设备选型需要充分考虑站内温降等工艺参数。该研究成果已在中国东北地区哈沈线、中俄东线等工程中应用,并可进一步指导后续同类工程的建设。     

阿赛管道稳定运行的进站温度预测与评价

长距离热油管道输送介质的组成一般比较复杂,为维持其经济输送温度,常出现蜡等重有机物固相沉积问题。当固相沉积超过一定程度时,不仅显著增加管道系统的动力消耗,而且严重威胁其运行安全。因此,合理预测热油管道稳定运行的进站温度对保障其安全经济运行尤为重要。依据阿尔善-赛汉塔拉输油管道2008-2010年的历史运行参数,结合苏霍夫温降理论,反算全线7个管段稳定运行期间的总传热系数K,提出不同管段的月推荐K值,以此预测各管段2011年上半年的进站温度,探讨偏差产生的主要原因与预测结果的可靠性。研究结果表明:由热油管道历史运行参数反算得出的推荐K值,可以较好地预测该管道今后的温降趋势,误差在-4～4℃内的可信度高于90%,但进站温度预测值可能因固相沉积而略低于实际值。