热油管道油温波动随机数值模拟及影响因素敏感性分析

综合采用有限容积法、有限差分法、Monte Carlo算法和POD算法建立埋地热油管道沿线油温的随机数值模拟算法,使用Sobol全局敏感性指标进行敏感性分析,综合评价出站油温、流量、压力、埋深、埋深处自然地温、土壤导热系数、油品黏度和密度的随机波动对管道沿线油温波动的影响。计算结果表明:进站油温模拟结果与现场油温均值偏差在0.1℃以内,标准差的偏差为0.006~0.023℃;出站油温、流量、埋深处地温和油品黏度4个参数的不确定性对四堡进站油温波动的敏感性指标之和为77.44%,河西站的该指标为80.86%,进站温度的随机数值模拟中主要考虑这4个参数的不确定性即可。     

胶凝大庆原油不同加载时间下的屈服特性

为得到胶凝大庆原油的屈服过程与加载时间之问的关系,利用Haake RS-150控制应力流变仪通过恒剪切应力、剪切应力匀速增加和阶跃式增加3种不同的加载方式对其屈服过程进行了实验。研究发现：胶凝大庆原油的屈服过程与加载时间存在密切关系,屈服是变形随时间积累的结果;加载过程中各水平的应力作用时间延长,所得到的胶凝原油屈服应力下降,但屈服所需的时间延长,即应力值与作用时间相互弥补,在一定范围内小应力长加载时间和大应力短加载时间都能造成胶凝原油屈服;对剪切应力阶跃式加载而言,屈服应力随每阶段持续作用时间（单阶作用时间）的增加呈指数规律下降,屈服时间随单阶作用时间增加在双对数坐标中呈线性增加。     

打孔管道焊接修复结构的残余应力测试

输油管道上的打孔盗油案件时有发生。对被打孔的管道，只能采用焊接方法抢修，而焊接产生的残余应力影响管道承压能力和剩余寿命。为了解管道修复中焊接残余应力对管道完整性的影响，用钻孔法分别测试了打孔管道的不同焊接修复结构的残余应力，并和管道螺旋焊缝处的残余应力进行了对比。测试结果表明，焊缝近处存在残余应力，且距焊缝越近，残余应力越大。管道修复结构中的残余应力的第一主应力多为拉应力，其最大值为管材屈服极限的70．94％；管道螺旋焊缝处的残余应力的第二主应力为压应力，其最大值约为管材屈服极限的74.66％。同时在焊接接管的根部存在较大的残余应力。     

埋地热含蜡原油管道的非稳态传热问题

我国生产的原油大多为含蜡原油，加热输送是含蜡原油的主要输送方式。埋地热含蜡原油管道的运行中涉及若干复杂的非稳态传热问题。从管内原油传热（内部传热）和管道与外部环境的传热（外部传热）两方面，分析和总结了含蜡原油管道非稳态传热问题的研究现状，介绍了管道在土壤中传热的影响因素，比较了其各种解析和数值解法，阐述了管道停输状态下管内含蜡原油相变传热的规律及研究方法，讨论了非稳定流动状态下管内油流的水力—热力耦合问题及求解方法，指出了埋地热含蜡原油管道的非稳态传热方面需进一步研究的问题。     

凝点附近含蜡原油的粘弹性研究

使用控制应力流变仪 ,在原油凝点附近温度区域对大庆原油和胜利原油进行了线性粘弹性应力范围内的小振幅振荡剪切实验。以原油开始出现线性粘弹性应力区间的最高温度作为基准温度定义了相对温度 ,对粘弹性参数进行了分析对比。研究表明 ,大庆原油及胜利原油在各自凝点以上 4℃时 ,均表现出明显的粘弹性特征 ,其损耗角分别为 37.6 6°和 76 .5 5°。在相同的相对温度下 ,大庆原油的弹性特征明显好于胜利原油 ,大庆原油的粘弹性参数对温度的敏感性也明显好于胜利原油。两种原油粘弹性不同的主要原因是其胶质、沥青质含量和析蜡特性不同。凝点温度附近的原油流变性及其随温度的变化规律应该作为确定输油管道进站温度的重要依据 ,目前 ,仅以原油凝点作为确定进站温度的主要依据是不合理的。     

含蜡原油低温粘弹性研究的现状与分析

我国盛产含蜡原油，在低温(凝点温度附近)条件下，含蜡原油具有一定的粘弹性。概述了国内外含蜡原油低温粘弹性研究的主要进展。含蜡原油粘弹性起因于其内部形成的蜡晶结构。振荡剪切实验方法最适合于含蜡原油的粘弹性测量。粘弹性与胶凝温度、胶凝强度、屈服应力和触变性等参数有关。含蜡原油经历的热历史、剪切历史以及析蜡特性是影响粘弹性的主要因素。分析了在含蜡原油低温粘弹性认识上和研究中存在的问题。建议进一步研究含蜡原油粘弹性与屈服应力、触变性的关系，在机理研究方面加大力度；通过研究粘弹性与热历史、剪切历史的关系。建立管道运行和停输期间含蜡原油胶凝特性的预测模型，以更加有效地指导管道的安全运行。     

预润湿对管道润湿性的影响

针对成品油管道的内腐蚀问题,通过测量有机玻璃和钢材表面的接触角,对无机盐离子、表面粗糙度及润湿历史在油水固三相体系中的作用进行了研究。实验结果显示：碳钢具有憎油性,有机玻璃具有憎水性。在两种材料表面,预润湿的一相均表现出阻碍另一相润湿固体表面的倾向;离子浓度的增加提高了固体表面的憎油性,以上两种现象在碳钢表面表现的更为明显。此外,固体材料既影响最终的润湿接触角,也影响液体在固体表面的润湿进程,碳钢表面润湿稳定所需的时间远远大于有机玻璃表面润湿所需的时间,该现象会对含水输油管道中腐蚀位置的分布产生影响。     

冷热油交替输送加热方案的经济比选

针对冷热油交替输送工艺中加热方案的确定问题,建立了冷热油交替输送管道的热力、水力计算模型,采用有限容积法和热力特征线法对非稳态热力、水力耦合问题进行了数值求解,参考国内某原油管道现场实测数据对程序进行了检验。通过模拟不同加热方案的原油进站温度随时间的变化,分析了加热方案的可行性;按对低凝原油加热时是全部加热还是油尾部分加热提出了2种加热控制方式,研究了采取不同加热控制方式时最低加热能耗的变化规律。结果表明：在取得最佳加热方式时,对低凝油油尾部分加热所消耗的燃料油比对低凝油整体加热的要少。     

原油差温顺序输送管道温度场的数值模拟研究

原油差温顺序输送管道的温度场不同于输送单种原油的热油管道,探明其规律有助于管道的设计和运行方案的制定.建立了非稳态传热的数学模型,采用有限容积法和热力特征线法相结合的数值算法进行了求解.用国内某差温顺序输送原油管道的现场实测数据对编制的计算程序进行了检验.受原油种类和出站温度交替变化的影响,油流温度场和土壤温度场均呈现出周期性变化的特点;不同位置温度的变化周期相同,但可能存在滞后时间;停输时机不同,管道的安全停输时间可能不同.     

含蜡原油蜡晶形态和结构的定量表征

为了建立含蜡原油流变性的机理模型，必须对蜡晶形态和结构的特征进行量化描述。首先，采用分块二维熵图像阈值法进行蜡晶图像的自动阈值分割；然后，采用统计学方法分别对蜡晶的粒度、形态和连续相原油的形态进行特征提取。考虑到蜡晶形态分析中的离散误差，提出采用改进的离散圆度算法进行蜡晶形状统计，采用计算蜡晶生长区域的数学形态学方法对连续相原油区域进行统计描述，从而实现了对蜡晶形态和结构的定量描述。