管內(nèi)含蠟原油溫降規(guī)律的研究.pdf

1、我國(guó)所產(chǎn)原油大部分為高粘度、高含蠟和高凝點(diǎn)的三高原油，其輸運(yùn)過程往往不能用等溫輸送的方法。目前加熱輸送是最常用最普遍的方式。熱油管道在運(yùn)行過程中，不可避免地會(huì)遇到停輸問題，例如自然災(zāi)害、油田停電、打孔盜油等情況；加之由于近年來我國(guó)東部油區(qū)的產(chǎn)量遞減、管道老化等問題日益突出，管道停輸次數(shù)明顯增多，嚴(yán)重影響管道的運(yùn)行安全，如果不進(jìn)行處理或處理不當(dāng)，很容易造成凝管事故，因此迫切需要掌握管道在停輸期間溫降變化以及各參數(shù)變化情況。這對(duì)確定安全停輸

2、時(shí)間、提出再啟動(dòng)方案以及制訂停輸檢修計(jì)劃具有重要的指導(dǎo)作用。 本文對(duì)熱油管道停輸后的非穩(wěn)態(tài)傳熱問題進(jìn)行了數(shù)值求解，并編制了求解微分方程的代碼程序，主要開展了以下幾方面的工作。 (1)建立了原油停輸溫降的物理模型，該模型忽略了軸向溫降的影響，考慮了原油結(jié)蠟、物性參數(shù)隨溫度變化等因素，通過質(zhì)量、動(dòng)量和能量守恒定律，推導(dǎo)出了熱油管道不穩(wěn)定過程變物性耦合流動(dòng)的控制方程，建立了空氣、管道與原油相互耦合的熱力與流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型。

3、 (2)采用了控制容積法，編制了基于二維交錯(cuò)網(wǎng)格流動(dòng)傳熱求解程序，壓力與速度的耦合采用了SIMPLE算法，最后采用TDMA法求解代數(shù)方程組。 (3)將計(jì)算結(jié)果與21個(gè)測(cè)溫點(diǎn)在溫降22小時(shí)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析，得出：停輸溫降模擬計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量值的平均絕對(duì)誤差小于0.6℃，模擬計(jì)算建立的數(shù)學(xué)模型基本正確，計(jì)算結(jié)果比較可靠，能夠滿足工程需要。 通過數(shù)值模擬得出了以下結(jié)論： (1)在降溫過程中，當(dāng)管內(nèi)原油溫度

4、高于析蠟點(diǎn)時(shí)，無論是管心還是管壁處的原油，溫降速度最快；當(dāng)原油溫度低于析蠟點(diǎn)時(shí)，溫降速度最慢；當(dāng)原油失去流動(dòng)性后，溫降速度又有所上升。 (2)由于自然對(duì)流，管內(nèi)會(huì)出現(xiàn)溫度場(chǎng)重心的“上浮”現(xiàn)象，油溫最高點(diǎn)并不處于圓心處，而是處于圓心偏上處。隨著溫降的進(jìn)行，管內(nèi)自然對(duì)流逐漸減弱，溫度場(chǎng)重心“上浮”現(xiàn)象逐漸減弱并向圓心處偏移。 (3)管內(nèi)溫度場(chǎng)，關(guān)于豎直方向左右對(duì)稱，但并不對(duì)稱于水平方向，這主要是由于自然對(duì)流引起的。同一時(shí)刻管