保温热油管道不同投产方案对比

为了研究保温热油管道正输、正反输不同投产过程对温度场的影响,在地温、输量、总传热系数等条件完全相同的情况下,采用热油管道投产计算软件,以天津港-华北石化原油管道投产为例,分别对正输、正反输投产过程各站间的进站温度以及各站发生停输时的安全停输时间和停输温降速率等参数进行模拟计算。结果表明:在各站进站温度相同的条件下发生停输时,正反输投产过程各站的安全停输时间比正输投产过程长,停输温降速率比正输投产过程低,推荐采取正反输送的方式加强热油管道投产的安全性。     

埋地热油管道正向预热过程的计算

埋地热油管道投产启输的预热过程是一个不稳定传热过程,其启输过程的土壤温度场涉及管内介质沿管道横断面(径向和切向)与轴向的三维非稳态传热问题。对埋地热油管道投产启输正向预热过程的数学模型进行了简化处理,利用数值计算方法进行求解,绘制了某输油管道预热介质温度随输送距离的变化曲线。对正向预热过程土壤相对蓄热量进行了计算和分析,出站温度不同对蓄热量达到稳定的时间无影响,但会导致蓄热量的绝对值不同。     

海四联外输管道停输与不预热投产过程的研究

通过对海四联外输原油流变性的研究,建立了热油管道停输与不预热投产过程的数学模型,模拟计算了海四联外输管道停输与不预热投产过程,给出了管外土壤与管内油品的温度分布、管内压力的变化及流量的恢复过程.在模拟计算的基础上,实现了管道前半段动火停输、新建管段不预热直接投油,全线启动投产一次成功.现场实测数据与模拟计算结果基本一致.     

热油管道低输量运行的安全分析及评价

针对热油管道低输量运行时安全性下降的问题,采用故障树方法分析了低输量管道易发生不稳定运行的原因,并依此建立了低输量热油管道的安全检查表评价系统。通过对低输量管道的安全评价,了解管道运行的安全程度,找出安全隐患并进行整改,以保证管道的长期安全运行。     

输量对热油管道运行经济性的影响分析

应用优化理论研究了输量对热油管道运行经济性的影响,获得了长度为410.5km,管径为529mm,壁厚为8mm热油管道的最佳输量范围和运费随输量的变化关系,给出了不同工艺条件下系列输量点的最佳进站油温。计算结果表明:最佳进站油温随输量变化呈多波形变化,但多数计算点趋近于寻优搜索温度范围下限。随输量增加,运费总体呈下降趋势,表明采用较大输送流速对提高热油管道的运行经济性有利。     

长输管道泵机组优化数学模型

以动力费用最小为目标函数,建立长输热油管道全线泵机组优化数学模型,并采用两层嵌套法进行求解,用动态规划法进行优化.以某长输热油管道为例,采用所建立的数学模型设计了最优进站温度和最佳开泵方案.     

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。     

埋地热油管道准周期运行温度研究

热油管道运行时，沿线油温受运行历史的影响。由于大气周期温度变化和管内油温的作用，管外土壤环境温度场呈准周期变化。通过对热油管道周期运行温度的计算，讨论了热油管道输油历史对周期运行温度的影响。认为热油管道出站油温变化持续时间越长，管道恢复正常运行需要的时间也越长。当管道发生事故需要确定允许停输时间时，应考虑停输前15天内管道输油参数变化的影响。     

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。     

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.     

冷热原油交替输送的传热过程研究

针对冷热原油顺序输送过程中的热力问题展开讨论,建立其二维传热数学模型,在模型中将土壤的半无限大区域转化成有限矩形区域,利用有限差分法进行离散化求解。利用此方法对新大线输送高凝点和低凝点原油的实际运行监测数据结果进行计算,其计算值与实测值误差较小,建立的该数据模型能够满足工程需要。     

冷热油交替顺序输送过程热力问题的研究

建立了描述冷热油交替输送过程中非稳态水力、热力问题的数学模型,开发了计算软件,并对铁秦管道交替输送俄罗斯原油与大庆原油过程中的热力状况进行了模拟计算.结果表明,在冷热油交替输送过程中,当循环达到一定次数后,进站油温将呈现周期性的变化.原油的热物性参数与管道及周围环境参数对计算结果有显著影响,需准确选取.当冷油(进口原油)前行、热油(国产原油)后行时,热油油头的温降幅度最大,控制各循环中热油油头的进站温度,是确保冷热原油顺序输送安全性的关键.     

埋地热油管道启输热力数值模拟

在综合考虑预热介质，管道，管道覆盖层以及半无穷大土壤的情况下，提出了埋地热油管道启输传热的数学模型，并在该模型中，将土壤物性参九视为随温度变化的函数，应用保角变换将半无究大土壤区域变换成有限矩形区域。由Keller盒式积分法构造出了问题的差分格式，采用广义阻尼牛顿－拉夫逊法求解非线性差分方程组，得到了问题的数值解，并由算例验证了所述方法的正确性。     

埋地热油输送管道的经济管径计算模型

考虑了输送温度对油品粘度的影响以及油品粘度和输送量对泵效、流态和经济管径的影响,以管道建设投资的年分摊费用、保温投资的年分摊费用、管道年维护费用、年动力消耗费用和年热力消耗费用之和为目标函数,给出了埋地热油管道经济管径的完整计算模型。该模型能自动满足管道的沿程温降约束条件,适用于不同粘温特性的原油、不同保温材料和不同埋地深度的管道。采用斐波那契搜索算法对所建模型进行了算例计算,结果表明,该模型能较好地反映各种因素对经济管径的影响,可为埋地热油管道的优化工艺设计提供理论依据。     

热油管道非稳态流动传热数值模拟研究进展

随着计算机技术和计算方法的发展,求解热油管道非稳态流动传热问题的数值方法得到了更广泛的使用。从管道防腐层大修过程非稳态流动传热的数值模拟、冷热油交替顺序输送管道非稳态流动传热的数值模拟和双管同沟敷设管道非稳态流动传热的数值模拟三个方面介绍了近三年来热油管道非稳态流动传热数值模拟研究的进展和发展趋势。     

我国油气储运相关技术研究新进展

系统梳理了我国油气储运相关技术的最新研究进展,提出了需要重点关注的其他热点问题。对于油气管道完整性和失效控制技术,强调了失效控制的理念及其与完整性管理相结合的必要性;对于热油管道流动保障技术,介绍了蜡沉积、原油流动特性及停输再启动等研究成果;对于冷热原油交替输送技术,介绍了热力影响因素和数值模拟等研究成果;对于多相混输技术,介绍了各种多相体系数值模拟的研究成果;对于成品油顺序输送混油控制技术,介绍了混油切割方法、混油质量分数模型及混油界面在线跟踪等研究成果;对于腐蚀控制技术,介绍了阴极保护系统数值模拟、杂散电流腐蚀、油流携水等研究成果;对于化学添加剂技术,介绍了复合纳米材料、油品减阻剂、天然气减阻剂等研究成果。     

埋地热油管道停输温降的大型环道测试分析

采用大型试验环道对埋地热油管道停输后管内油温及管道周围土壤温度场的变化进行了现场测试,分析了停输前的运行条件以及地温等因素对管道停输温降的定量影响,获得的试验数据可为管道停输温降计算模型的检验和修正提供重要的依据.     

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。     

超稠油管道输送水力及热力计算

通过对超稠油管道水力、热力条件的分析和流变性试验,确定出超稠油可输性的温度,结合辽河油田特油2号站至石化分公司超稠油输油管道设计,建立了超稠油管道集肤效应电伴热水力、热力计算数学模型,并给出了计算方法。在辽河油田特油2号站至石化分公司超稠油输油管道设计中得到较好的应用并获得成功。     

输油管道非稳定热力过程数值分析

在埋地热油管道的运行中,因其输送工艺的变化,如反输、停输和启动等,管内原油与土壤中的热力平衡状态被破坏,油温及土壤温度将重新分布。因而,研究这一非稳定热力过程就必须对非稳定温度场进行分析。通过采用双极坐标保角变换的方法,将半无限大土壤温度场转化为有限场,提出了热油管道非稳定热力过程计算方法。以花格线和中洛复线反输运行试验数据与该方法计算的结果进行了验证,结果表明,数值计算结果与实测结果非常吻合。认为该计算方法可用于热油管道的停输、启动、反输等非稳定热力过程的模拟计算。