冷热原油交替输送停输再启动研究

摘要

冷热原油交替输送技术的核心就是非稳态传热、流动过程、停输后的启动过程热力-水力参数的准确计算。目前，对冷热原油交替输送停输再启动特性的研究很少。冷热原油交替顺序输送过程中，管外土壤温度场和管内流场不稳定，随时间呈准周期变化，管道停输再启动过程与输送单种油品的原油管道存在较大差异。为此，本文针对庆铁线长输管道，交替输送大庆油与俄油过程进行了试验研究和仿真模拟研究。
　　 1.针对庆铁线输送的大庆油，设计并开展了大庆原油低温流变特性实验。测量了大庆原油的动态全粘温曲线，分析研究了不同油温、温降幅度、启动剪切速率条件下大庆原油的触变和屈服特性，为建立管道停输再启动模型提供了基础物性参数。
　　 2.借助热力学和流体力学理论，建立了描述含蜡原油输送过程、停输过程和启动过程的热力-水力模型。根据建立的数学模型，模拟计算了庆铁线交替输送过程沿线管内油温的变化。
　　 3.根据实际管线的生产作业要求，模拟计算了庆铁线交替输送管路沿线停输温降过程以及启动作业中管路沿线压力和流量的恢复过程。模拟计算结果表明，按照目前实际的操作参数，庆铁线交替输送大庆原油和俄罗斯原油，春季管道允许停输38小时，夏季管道允许停输54小时，秋季管道允许停输36小时，冬季管道允许停输32小时。
　　 4.从改善输送工艺和节能降耗的角度出发，提出了变温交替输送方案，模拟了庆铁线变温交替输送管路沿线停输温降过程以及启动作业中管路沿线压力和流量的恢复过程。计算结果表明，采用变温交替输送方案，停输时管内充满大庆油，首站用俄油启动管道，春季管道允许停输30小时，夏季管道允许停输48小时，秋季管道允许停输34小时。与传统交替输送相比，变温交替输送方案可以减少管路沿线各热泵站对冷油的加热时间，节省燃料油，降低能耗。即保证了管线的安全停输要求，又增加了管道的运行效益，很好地解决了庆铁线交替输送大庆油和俄罗斯油的生产实际问题。

目录

文摘

英文文摘

声明

创新点摘要

第一章引言

1.1课题研究的背景和意义

1.2课题相关国内外研究现状

1.2.1埋地热油管道停输温降过程的研究现状

1.2.2低温含蜡原油的屈服强度

1.2.3低温胶凝原油启动特性的研究现状

1.3本文主要研究内容

第二章大庆含蜡原油流变性和启动特性研究

2.1试验装置与试验方案

2.1.1试验装置

2.1.2试验方案设计

2.2大庆原油管流启动特性的研究

2.2.1动态平衡流变性

2.2.2启动流量对原油触变性的影响

2.2.3静态降温幅度对触变过程的影响

2.2.4启动屈服应力的确定

2.3热处理条件的影响

2.3.1重复热处理的影响

2.3.2热处理温度的影响

本章小结

第三章交替输送管道沿线温度场模拟

3.1模型的建立与求解

3.1.1正常运行的水力-热力模型

3.1.2停输温降过程的数学模型

3.1.3启动过程的数学模型

3.1.4模型的数值求解方法

3.2交替输送过程温度场模拟

3.3停输再启动过程温度场模拟

本章小结

第四章庆铁线正常交替输送启动过程研究

4.1模拟计算条件

4.1.1管道条件

4.1.2交替输送方案

4.2庆铁线交替输送模拟计算结果

4.2.1春季停输再启动过程模拟计算

4.2.2夏季停输再启动过程模拟计算

4.2.3秋季停输再启动过程模拟计算

4.2.4冬季停输再启动过程模拟计算

本章小结

第五章庆铁线变温交替输送启动过程研究

5.1变温交替输送

5.2变温交替输送模拟计算结果

5.2.2模拟夏季停输再启动过程

5.2.3模拟秋季停输再启动过程

本章小结

结论

参考文献

攻读博士学位期间取得的研究成果

致谢

作者简历