稠油伴热管道结构参数对停输过程的影响

建立了伴热稠油管道的二维非稳态数学模型,研究了填充介质、保温层厚度及涂层发射率等结构参数对单管停输和双管停输时管内稠油温度分布的影响,进而确定不同参数条件下的安全停输时间.结果表明:单管停输时,温降幅度随填充介质传热系数增大而逐渐降低、随保温层厚度增加而先减小后增大、随涂层发射率降低而逐渐增大;双管停输时,稠油温度均随停输时间近似呈线性降低.对于伴热稠油管道,采用导热泥与涂层均能较大程度降低稠油的温降速率、温降幅度,保温层厚度宜取60 mm,其伴热效果较佳,而采用高发射率涂层可延长安全停输时间.     

热油管线的停输温降和安全停输时间的计算

本文用三种计算方法研究了埋地和架空管线中多含蜡原油管道停输后的温降,并与现场实测结果作了初步比较。在此分析基础上,推荐了安全停输时间的估算方法。     

庆哈埋地管道安全停输时间模拟

针对庆哈埋地输油管道的实际生产运行工况,以停输管道最危险管段为研究对象,建立了管道停输时非稳态传热简化模型,利用CFD计算软件模拟停输后管内油温随时间的变化规律, 确定了庆哈埋地管道一年四季的安全停输时间,为管道安全生产运行提供了理论指导.     

原油差温顺序输送最大安全停输时间

原油差温顺序输送管道最大安全停输时间的确定是目前原油顺序输送技术领域重要而又尚无公认可行方法的技术难点。为此,基于数值模拟结果,从“再启动难易程度”的角度对停输安全性进行分析。通过一系列理论分析,导出了既能满足生产需求又简便易行的原油差温顺序输送管道最大安全停输时间的确定方法：对于不存在停输危险性的停输时机,理论上最大安全停输时间为无穷大;对于存在停输危险性的停输时机,通过数值模拟分析,先找到刚好使无量纲排空时间趋于无穷大的停输时间,再进一步在该停输时间附近找到满足判定条件“只要再启动过程出现进站流量随时间减小的现象都不安全”的停输时间,即最大安全停输时间。该方法同时适用于普通含蜡原油管道。     

热含蜡原油管道停输再启动压力研究

在室内环道上进行了胶凝原油再启动过程的试验,在试验分析的基础上解决了以下几个问题：首先,试验证实管内凝油屈服过程存在三个阶段,以弹性变形理论分析初始屈服段,用有时效的流变方程描述屈服值裂降段,用无时效的流变方程描述残余屈服段;其次,证实压力在管内凝油中传递与声波传播机理不同,压缩管内凝油系统“孔隙”是影响再启动凝油管道压力传递速度的关键因素,多“孔隙”凝油的阻尼作用和管内凝油屈服的径向滞后是两个重     

含蜡原油管道安全停输时间的确定

管道输送高凝高粘原油是一个复杂的工艺问题,根据原油的特性,应运用一些专门的技术方法来解决。但对于含蜡原油,主要还是采用加热输送。 当管道突然停输时,管内原油经过与周围环境的热交换,会逐步冷却下来。在这种情况下,高凝高粘原油会快速析出蜡、沥青和焦油,在温度降幅较     

热油管道停输过程中油品温降计算

文章根据热油管道停输后油品和管道周围土壤热力工况变化情况,提出了传热定解问题,并对其进行了一定的数学求解,得出了管道中各截面油品温度沿径向及随时间变化的解析解。该方法为更合理地确定管道在不同季节的安全传输时间提供了计算依据。     

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。     

考虑货币时间价值计算热输管道最优保温层厚度

货币存在着时间价值,在热油输送管道保温层厚度的设计计算中,为考虑货币时间价值对最优保温层厚度的影响,而将基准贴现率引入热油管道最优保温层厚度的计算公式中,导出了考虑货币时间价值动态最优保温层厚度的计算式。文中对应用公式选择最佳保温材料作了介绍,并将货币时间价值对热输管道最优保温层厚度的影响进行了相应的分析和讨论,指出在确定热油管道的最优保温层厚度时,一般应以“动态”公式作为计算的依据。     

聚驱稠油采出液管道的停输再启动特性

为了研究聚驱稠油采出液的停输再启动特性,采用水平环道装置开展试验,模拟聚驱稠油采出液管道的停输再启动过程,分析采出液管道再启动过程中压力和流量随时间的变化,探究含水率、聚合物、油温等因素对再启动压力的影响,并分析采出液的屈服特性。结果表明:再启动过程中,管内压力、流量受聚合物影响较小;管内压力迅速达到峰值,随着采出液开始流动,逐渐下降至平稳状态;管内流量变化规律与压力相似。含聚合物的采出液反相点为30%,不含聚合物的采出液为40%;含水率小于等于30%时,含聚合物采出液管道的再启动压力比不含聚合物的高,含水率大于等于50%时,结果相反。稠油采出液14～40℃时具有屈服值,屈服值随温度升高而减小;含水率超过反相点时没有明显的屈服特性。反相前,屈服值随含水率升高而增大,再启动难度随含水率的增高而增加;反相后,剪切应力随含水率的升高而减小,再启动难度随含水率的增高而降低,聚合物的影响不大。聚驱稠油采出液的停输再启动特性研究结果为油田集输管道的经济安全运行提供了参考。(图8,表1,参29)     

集肤效应电伴热输油管道的优化设计试验

介绍了输油管道集肤效应电伴热(SECT)系统的基本构成,即电源、电热装置、电气控制装置、绝缘装置及保温装置.为提高SECT法的伴热性能,搭建了长20 m的SECT输油管道试验台架,对SECT法的集肤效应性能、发热性能、漏电压进行系统测量,开展优化设计.结果表明:输油管道应用集肤效应电伴热技术,集肤效应明显,可极大地提高伴热效率;SECT加热管宜选用管径为1.91 cm的圆形SECT加热管,此时阻抗值较大且安装穿线方便;SCET加热管的漏电压极小,操作安全可靠.     

长距离地上输油管道保温层厚度设计

科学设计管道保温层厚度,既能保障原油正常输送,也能做到成本有效控制.建立了长距离地上管道保温层设计的传热有限元模型,考虑了管道及保温层内外膜阻、外部空气对流换热及管道与保温层传热的综合作用.以管道出口温度为目标迭代求解管道保温层的最小厚度,讨论了保温层导热系数、管径和管道流量3个因素对保温层厚度的影响.结果表明,原油内摩擦产生的热量能够小幅提高原油输送温度;保温层导热系数的增加主要影响管道的热传导性能;管径的增加则加强了对流散热而降低了流体内摩擦做功产热,对隔热层设计影响较大;而输送流量增加则减少原油与管壁的传热时间,流速增加也增加了流体内摩擦做功产热,可以有效降低保温层厚度需求.在工程实践中,应综合考量保温层导热系数、管径和管道流量的设计,平衡三者与热传导和热对流之间的关系.     

原油差温顺序输送停输初始状态及安全性

原油差温顺序输送管道不同停输初始状态对应不同的安全停输时间,停输安全性是该输送工艺的重要技术问题。为了获得停输初始状态对停输安全性的影响规律,定性分析了一个输送周期内不同时段的停输安全性特点,通过引入停输时机的概念和定义无量纲排空时间定量分析了不同停输初始状态的相对停输安全性。结果表明：高凝油油头到达进站口时停输最危险;不同停输时机的无量纲排空时间相差明显,即不同停输时机再启动的难易程度或停输安全性相差较大,且差异程度随停输时间延长而增大;对于存在停输危险的停输时机,无量纲排空时间总会在某一停输时间下趋于无穷大,表明该停输时间下,再启动不会成功。研究结果可为原油差温顺序输送管道合理安排停输检修计划或定性判断停输安全时间提供技术支持。（图4,表4,参13）     

热泵在原油长输管道的应用前景

国内原油输油管道加热设备大多采用天然气或油气两用加热炉。加热炉在燃烧过程中,会消耗大量的天然气和原油并排放污染性气体,且加热炉的运行费用会受到能源价格波动的影响。分析了原油长输管道加热炉存在的问题,提出热泵的应用能够满足输油生产节能减排的要求。阐述了热泵在国内的应用现状与前景。介绍了热泵的工作原理和系统加热原理,并从初投资、运行经济效益和环境效益方面,对热泵系统和加热炉系统进行了经济对比。结果表明:热泵的经济和环境效益明显优于加热炉,在节能减排与输油管道降耗等方面,有广阔的开发、应用前景。     

稠油输送管道掺0#柴油运行费用优化

以两站间密闭稠油掺0#柴油集输管道为研究对象,建立数学模型,对管道总运行费用中的变量进行优化计算,讨论掺入不同比例0#柴油对管道运行费用的影响。稠油添加0#柴油后,管输摩阻损失降低,所需泵扬程及耗电量减少。当设定进、出站油温时,影响稠油管输费用的因素包括添加0#柴油原料费及泵的电费,而0#柴油原料费起决定性作用。以某混合稠油掺0#柴油管道为例,计算0#柴油不同掺混比例下的运行工况和费用,经对比分析,确定了经济输油方案。（表4,图1,参7）     

稠油开采注汽管道保温层的优化

注入蒸汽是稠油开采的主要技术手段,为了减少蒸汽的散热损失,对注气管道进行保温处理,目前普遍存在保温材质选用不当、保温结构不合理等问题。基于现场保温效果测试和筛选优化,确定保温结构采用双层复合硅酸盐+强化高温塑料管壳,保温层厚度取100mm,同时对阀门、卡箍、管托进行保温处理。实施改造措施后,注汽管道的热损失降至150W/m2以下,千米损失率在3%以内,热损失控制在国家标准规定的范围之内,减少了稠油开采中的注汽损耗。     

稠油管输起始加热温度熵产最小优化设计

基于熵产率最小化原理,分析了原油在输送过程中散热损失和摩擦阻力引起的熵产情况,优化了熵产率最小所对应的管输起始加热温度。研究结果表明:最小熵产率与输送流量、起始温度和管道管径有关,输量对熵产率有一定的影响,输量越高,输送单位质量原油的熵产率越低,但随输量的增加,熵产率降低的幅度逐渐减少;只有适当的起始加热温度才能保证单位质量原油输送单位距离所产生的熵产率最小;对应最小熵产率的原油起始温度随管径的增大而降低。最小熵产率优化设计方法克服了热经济设计方法需要材料价格、施工费用等参数难于准确选取和所得结果与当前物价及贷款利率有关的缺点。     

设施黄瓜土壤重金属积累规律及安全种植年限预测

为探明设施黄瓜土壤中重金属的积累规律,采用野外调查和室内分析相结合的方法,以河北省廊坊某县中壤土土质的设施黄瓜土壤为研究对象,调查了0~20 cm及20~40 cm土层Cu、Zn、Cr、Cd、As、Pb、Hg含量现状,并分析了重金属含量与种植年限的相关性。结果表明:0~20 cm土层中,Cd、Hg、Cu、Zn含量变异系数较大且与种植年限呈显著正相关关系,20~40 cm土层中,Cd含量也与种植年限呈显著正相关关系。Cd是研究区中风险最大的重金属,由Cd含量与种植年限的线性回归方程斜率计算得到的设施黄瓜安全种植年限最多不超过8.9年,由内梅罗综合污染指数达警戒水平及污染水平的估算得到的安全种植年限分别为9.4年和15.3年。