寒区油气集输管道合适埋深数值计算

油气集输管道的敷设深度直接影响管道的建设成本,对管道的安全平稳运行也起重要作用.考虑寒区土壤的初始温度周期性变化、地表不同日平均温度以及是否冻结等因素,建立数学模型,并采用有限单元法对多种埋设深度的集输管道土壤温度场进行数值计算.实例计算表明:0.8 m是寒区较合适的管道埋设深度.当大气温度升高时,可适当减小集输管道的埋深,以节省建设成本.在集输管道运行管理计算分析时,可以不考虑冻结及非冻结状态物性对土壤自然温度场的影响,将土壤看作常物性.该模型可为寒区油气集输管道的敷设提供一定的理论依据.     

等温输油管路的经济管径与界限输量计算模型

考虑了油品黏度和输送量对泵效、流态和经济管径的影响,以管道建设投资的年分摊费用、管道年维修费用和管道运行年能耗费用之和为目标函数,给出了等温输油管路经济管径和界限输量的完整计算模型.采用斐波那契搜索算法对所建模型进行了计算,计算表明,本模型适用于各种流态,能较好地反映黏度和输量对经济管径的影响,计算收敛性很好.模型对等温输油管路的技术经济设计提供了可靠的理论依据.     

油气混输管道工艺计算软件研制

采用软件工程学的理论,结合国内外多相流研究成果,研制出了广泛适用于各种油气混输管道的工艺计算软件。该软件能够实现管道图形建模、物性参数计算、水力热力计算、修正计算、误差分析等功能。实例分析表明,该软件操作方便,功能完善,能够有效地对管道的生产运行进行模拟计算和分析。     

管道起伏对天然气温度分布的影响

根据能量和动量守恒原理,建立了体现非理想特性和高程变化影响的天然气管道输送热力计算模型.针对某气田实际运行的管道高程变化情况,计算了管道沿程压力和温度分布情况,结果表明,天然气温度在管道高程的峰处最低而在谷处最高,与水平管道相比,600m的高程变化会导致5℃的温度变化.     

输水管道设计中的糙率选取问题研究

分析了目前输水管道设计中糙率选取存在的问题，提出了不宜选用单一糙率进行管道水力学计算，而应综合考虑输水水质、水温、管材及制作工艺、管径大小等因素，选取能包络各种运行工况的一定范围的糙率上下限值，作为水力学计算参数，以保证管道输水工程既能在长期运行时达到设计流量，又能安全运行。     

管道机器人弯管运动转体原因分析

为避免管道机器人弯管内运行时发生转体现象而影响管内任务的执行,对机器人转体的原因进行了深入研究.以建立的管道机器人弯管运行的位姿模型为基础,对机器人的受力状况进行了分析,建立了机器人过弯时的转体力矩模型.通过对转体力矩的分析,揭示了管道机器人弯管运行时发生转体的根本原因,并指出了管道机器人弯管运行的最佳姿态角.理论计算表明:当机器人以最佳姿态角运行时,机器人转体力矩几乎为0,不发生转体;当机器人以其他姿态角运行时,将出现一个不为0的转体力矩,该力矩使机器人向平衡姿态角方向转体,直至机器人姿态稳定为止.在实际应用时,使机器人在平衡姿态角运行为最佳.仿真结果与理论计算基本一致,该研究为人弯管内的姿态稳定运行提供了一定的理论依据.     

小管径管道保温材料选择研究

在保温工程中普遍地存在着这样的认识:只要保温材料足够厚,无论什么保温材料都能起到减少热量损失的作用.根据传热学原理可知,保温层厚度的确对减少热量损失有积极贡献,然而有一个前提条件就是:管道外径必须大于临界热绝缘直径.而在外部环境一定的情况下,临界热绝缘直径仅取决于保温材料的物理性质.当管道外径小于临界热绝缘直径时,管道热损失反而会增大.通过分析了保温层厚度、临界热绝缘直径与管道外径之间的关系,以及这几种关系中对管道保温的影响;并通过计算流体力学数值模拟软件——Fluent对同一管道不同保温材料进行了数值模拟且加以对比.最后得出:在管道保温,特别是对管径较小的管道进行保温时,要注意保温材料的选择.     

原油不加热等温输送工艺参数的计算模型

等温输送是原油管道输送未来发展的方向.为了对原油不加热等温输送的工艺参数进行准确计算,从原油输送管道的热平衡方程出发,综合考虑了保温材料性质、保温层厚度和管道埋深对总传热系数的影响,不同流态对摩阻系数的影响等因素,给出了原油不加热等温输送工艺计算的完整数学模型和计算方法.计算表明,模型及其算法适用于紊流的不同流态区,能较好地反映原油不加热等温输送各工艺参数之间的制约关系.文中模型和算法为原油不加热等温输送的工艺计算和优化设计提供了理论依据.     

并行埋地管道准周期土壤温度场的数值模拟

并行埋地管道中,常温输送的成品油管道会影响热原油管道的温度场,从而与单根输油管道的温度场不同.热油管道周围土壤温度场是管道停输再启动和管道运行的基础,只有准确掌握管道周围土壤温度场的变化规律,才能使管道安全运行,避免凝管事故发生.为了研究并行管道周围土壤温度场在准周期内的变化规律,以西部原油成品油管道四堡进站位置为例,在实测管道周围土壤物性的基础上,采用非结构化有限容积法对并行埋地管道周围土壤温度场进行模拟研究.模拟计算结果与现场实测结果基本吻合,表明提出的计算模型正确,计算结果能够为工程实际提供参考.     

油气管道剩余强度有限元模拟分析及剩余寿命预测

腐蚀是油气长输管道安全运行的消极因素,研究腐蚀的发展规律,确定腐蚀管道的剩余强度并以此为基础预测管道的剩余寿命,对管道运行与维护具有重要意义.以某在役管道为研究对象,借助有限元分析软件ANSYS对管道的腐蚀过程进行了模拟,得到了管道在未来确定时间的剩余强度;根据相关标准规定的失效准则,确定了管道的剩余寿命;预测了管道在未来某一时间的运行可靠性.研究结果对管道运行与维护补强措施的制定具有指导意义.     

全液压稠油热力开采系统

介绍了全液压稠油热力开采系统的采油装置及其液压技术原理,分析了系统的可行性,对系统进行了井下流体热力学研究.通过建立物理和数学模型以及使用计算机进行仿真,得到当原油的井底温度一定时,液压油在系统中具有与其等效的加热效率,进而得到原油的出井温度与液压油的输入温度及原油保温所需的液压油最小输入温度与液压油的流量基本呈线性关系.验证了该系统对稠油的加热和提采方式是可行的,而且效果比较理想.该模型的建立也为进一步研究井下流体传热情况提供了理论基础.     

原油静态结蜡过程的实验分析

本文简要介绍了一种双缸管式静态结蜡装置,该装置控制温度准确,蜡沉积物易于获取,结蜡表面易于清洗,结蜡管壁材质和表面粗糙度可以改变,可用来研究原油温度和管壁温度对结蜡的影响。评价热处理条件和添加剂改善原油结蜡状况的效果,以及管壁材质和表面粗糙度对原油结蜡的影响,还可以用来研究油水悬浮液的粘壁特性。     

基于油田单井的多能互补分布式能源系统优化

对集油管线输运、单井储油罐拉油两种生产模式进行建模并实现动态模拟,进一步探究了两种模式的加热负荷变化规律及最优加热参数的确定。分别设计了单井集油管线输运及储油罐拉油两种生产模式的分布式能源系统方案,包含水套加热炉、电伴热、太阳能集热装置、太阳能蓄热装置、空气源热泵。对5种热源进行热力计算,在此基础上建立两种分布式能源系统目标函数及约束条件,对两种分布式能源系统进行优化,给出不同模式、不同季节、不同时刻所需电伴热占比,可达到对热源的合理利用,使得投资费用与运行费用最小,同时对几种分布式热源进行了经济性分析。     

基于太阳能的原油储罐加热系统数值模拟

分析基于太阳能的原油储罐加热系统的应用前景.分析其传热过程,建立基于太阳能的原油储罐加热系统数学模型,将太阳能简化为集热板平面的温度分布,利用CFD软件对其进行数值模拟.研究结果表明:(1)由于水温分布的不均匀性造成的密度差成为水由水箱流向储罐内输水管进行流动加热原油的动力.(2)经长时间加热,原油储罐内的温度有所提升...     

剪切对几种加剂原油流动性影响与其组成关系

为揭示剪切（泵的强剪切和管道的弱剪切）对原油流动性的内在影响机理,给新管线建设及管线安全运行提供决策依据,采用气相色谱、核磁共振、DSC热分析和偏光显微镜等分析方法,对5种原油的组成、蜡结构、析蜡点和蜡晶形态进行分析;按照参考文献报道的模拟实验方法,评价泵强剪切和管道弱剪切对5种原油添加降凝剂后的原油流动性影响。结果发现,在析蜡温度点以上,原油中仅有极少量的蜡晶析出,泵强剪切和管道弱剪切对原油的流动性无影响。在析蜡高峰温度区内,原油中有大量的蜡晶析出,泵强剪切对原油流动性有恶化作用;管道弱剪切对原油流动性的影响与原油的组成（蜡含量、胶质沥青质含量）和蜡的结构（碳数分布、支链度）有关,既对某些原油的流动性有改善作用而对某些原油的流动性有恶化作用,导致上述现象的主要原因是析蜡高峰温度区内的剪切对蜡晶形态和蜡晶生长影响较大。     

用数值积分方法计算埋地热油管道的轴向温降

研究了埋地热油管道中油品流态变化时所对应的临界温度的求解方法,提出用临界温度来判断埋地热油管道中流态和流型的变化情况。在考虑原油物性和总传热系数随温度变化以及摩擦生热的基础上建立了埋地热油管道正常运行时的轴向温降数学模型,并研究了数学模型的求解方法,提出了求解埋地热油管道正常运行时的轴向温降数学模型的步骤,由于模型中考虑了原油物性和总传热系数随温度的变化,因此,利用此方法的计算结果更接近于实际。     

饱和含水土壤埋地原油管道冬季停输温降

建立了饱和含水土壤埋地原油管道在低于冰点环境温度下的停输流动和传热模型，该模型不仅考虑土壤水分结冰和管内原油凝固相变过程与初始温度场和流场的影响，而且考虑了水分在土壤多孔介质中和管内原油的自然对流。通过数值模拟，获得了停输期间温度场、流场以及土壤水分结冰界面和管道中原油凝固界面的分布情况。结果表明，停输期间越靠近管壁正上方的土壤，其温度梯度越大；受温度分布的影响，土壤水分和管内原油产生沿y轴对称线自下而上的自然对流；土壤水分结冰界面和管道中原油凝固界面随停输时间向埋深方向推进，管道顶部土壤中的结冰界面推进速度较远离管道土壤中的结冰界面缓慢，管内原油凝固界面也向埋深方向偏移。     

夹点分析优化后的油田联合站分布式能源系统特征与节能潜力

胜利油田进入特高含水期,开采难度加大,采油成本上升,节能已成为采油厂成本控制的主要因素,采用燃气轮机或燃气内燃机发电、烟气驱动热泵回收污水余热和加热原油等工艺相结合,可以构建基于天然气的分布式能源系统。通过对传统联合站以及联合站分布式能源系统进行夹点分析,从而实现能流分析优化。基于燃气内燃机变工况能流模型,通过热力模拟进行燃气内燃机的燃烧计算,对水套加热炉加热原油的传统联合站进行夹点分析。基于烟气余热驱动的溴化锂吸收式热泵能流模型,对联合站分布式能源系统进行夹点分析。对联合站分布式能源系统与传统联合站进行了对比分析,联合站分布式能源系统节能潜力达24%,为实现“双碳”目标做出了贡献。     

采集凝固热热泵系统连续取热的参数条件分析

针对环境水源现状,提出采集凝固热热泵系统为建筑物供热的新思路.凝固换热器是该系统的关键设备之一,在介绍凝固换热器原理的基础上,对连续提取凝固热的参数条件及流动阻力问题进行了分析,所得结论将为该热泵系统的研究提供有益参考.