盲管段对原油管道顺序输送的影响因素分析与研究

为定量分析盲管对原油管道顺序输送的影响,采用计算流体力学(CFD)方法探讨了油品流速、主管管径、盲管长度等因素对混油的影响,根据量纲齐次定理对盲管段的油品替换时间进行了多元非线性曲面拟合。结果表明:盲管段的混油机理为对流传递和湍流扩散作用,其中前者作用时间较短,流体特征高度接近管径的一半;后者作用时间较长,在主管中形成较长的混油拖尾;流速和盲管长度对混油长度的计算影响较大,主管直径对混油长度的影响有限。流速越大,主管段中油品的替换速度越快,混油量越少;盲管段与主管段的混油变化相反,为减少盲管段对混油的影响,流速不应超过1.5 m/s,盲管长度不应超过主管直径的4倍。该研究结果可为混油预测及混油切割提供理论依据和实际参考。     

基于PHOENICS的顺序输送大落差管道混油研究

建立了顺序输送高差混油模型,通过计算流体力学软件PHOENICS对它进行了模拟。分析了竖直管道顺序输送油品时,密度和粘度对混油的影响,并给出了模拟结果。结果表明,密度对大落差管道顺序输送过程中层流底层的影响比较明显,不可忽略。研究结果对于研究我国西部地形复杂地区的顺序输送管道混油问题具有理论指导意义。     

管道泄漏对顺序输送混油特性的影响

为了研究管道泄漏对顺序输送混油特性的影响,以0#柴油和90#汽油为输送对象,建立泄漏扩散物理和数学模型,进行了数值计算。研究结果表明:在混油段经过泄漏口前后,混油特性呈现不同的变化,混油量及其增长速率也发生较明显的改变。并分析对比了有无泄漏两种情况下的混油特性的不同。管道泄漏对混油特性有较大影响,应及时的检测管道的泄漏点,并作出相应的措施。     

不同倾角下成品油顺序输送混油数值模拟

为了能更好地认识管道成品油顺序输送停输时混油段变化特性,应用Fluent软件组分输送模型,对不同倾角下的成品油顺序输送停输进行了数值模拟,并对模拟结果和导出数据进行分析。研究结果表明:停输时,重力和油品间的密度差是造成混油段特性变化的主要因素,管道倾角越大,柴油在重力势能高处时产生的自然对流使混油段长度明显增大且所需时间更短,汽油在重力势能高处时,管道倾角的增大对混油段的增加有抑制作用且混油段浓度分层与管道倾角一致。研究结果对减少和预防停输时混油段的产生和增加有一定借鉴作用。     

顺序输送管道不同工况下混油量的计算

在顺序输送管道中, 经常周期性地更换油品, 两种油品交替时, 在接触面将产生一段混油, 造成一定的混油损失。针对成品油顺序输送过程中各种不同工况, 给出了管道终点处任意浓度范围内、变径管输送、层流流动油品交替时产生的混油量的计算方法并总结生产实践得出混油量的计算方法, 另外考虑管道实际运行过程中流速的变化规律又推导出变流速下混油量的计算方法, 从而对混油切割及处理研究提供了重要依据。     

国外成品油管道运行技术先进性探讨

"十二五"期间中国成品油管道快速发展,但仍存在输送油品种类少、混油处理能力不足、界面检测精度差等问题。选取了俄罗斯成品油管道综合性标准,结合国内成品油管道工程实践,阐述了国外成品油管道运行技术的适用性,包括多种油品顺序输送排序原则,优化管道输送工艺设计,交替油品界面加隔离液以减少混油量,完善输油首站设备操作减少初始混油,汽油-柴油切割点控制体积分数为5%~95%以减少中间混油段长度,优先采用掺混作为处理混油方式等。最后,针对提高国内成品油管道建设和运行技术水平提出了合理化建议。     

基于Phoenics软件的汽油及水顺序输送混油研究

建立了顺序输送混油模型,使用大型计算流体力学软件Phoenics对它进行了模拟计算.通过与汽、柴油顺序输送对比,分析了汽油、水顺序输送特殊的混油变化情况.结果表明,在大落差管道,流速不大的情况下,密度差对层流边界层影响比较明显.当流速增大时,混油尾有明显的减少趋势.研究结果能为油水混油界面的跟踪与切割提供依据和帮助.     

成品油顺序输送的工艺计算

当顺序输送两种成品油时，混油段的长度随着管输长度的增加而不扩大。顺序输送的实践表明，混油段的长度一般占管输长订的１－２％，或混油量占管道容量的１％－２％。     

彩南油和东疆0#油的混油理论分析与工艺计算

介绍了原油管道顺序输送时产生混油的原理。详细叙述了顺序输送过程中计算混油量的方法,在理论计算公式的基础上针对实际三化线输油管道进行混油段工艺计算,并分析计算结果,最后提出了关于彩南油和东疆0#原油在三化线顺序输送过程中关于混油分析的几点建议。     

格尔木-拉萨成品油管道工程技术发展

格尔木-拉萨管道地处青藏高原,是我国第一条采用顺序输送的成品油管道.文章论述了该管道设计前在实验环道成品油顺序输送中,混油段内部混油浓度变化规律的混油特性.介绍了格-拉管道改造采用的技术.对今后该管道如何进一步整改,提出了建议.     

多源单汇多批次顺序输送管道调度优化

多源单汇管道系统可用于油田烃液、成品油、原油等的多批次顺序输送,是经济有效的输送模式之一。国内外学者对该种输送模式下批次调度优化做了一些研究,但目前并无模型及算法可以有效解决水力与调度非线性耦合、多源点同时注入的批次界面跟踪等问题。针对多源单汇多批次顺序输送管道,考虑源点外输模式、批次运移、新批次注入、罐存、流量以及水力等约束条件,以运行过程中泵的运行费用、启停泵成本及掺混成本最小作为多目标函数,建立混合整数非线性规划模型(MINLP),并选用优先级算法对模型进行求解。以多源单汇多批次顺序输送油田烃液管道为算例,建立了长期规划模型并求解,计算用时4.58 s,计算结果符合现场操作工艺。     

原油顺序输送管道安全停输时间研究

针对原油差温顺序输送工艺,建立了原油顺序输送管道安全停输时间计算模型,利用有限差分法对停输模型和再启动模型进行离散化,采用迭代法计算最小安全停输时间。以原油管道顺序输送大庆油和俄罗斯油为例,分别探讨混油界面位置、油品输量、油品输送温度和油品输送顺序对安全停输时间的影响。研究结果表明,大庆油顶俄油的停输时间长于俄油顶大庆油的停输时间;混油界面离出站点越远,停输时间越短;油品输送温度越高,停输时间越长;油品输量越大,停输时间越长。     

油品需求型成品油管道分输计划优化

成品油管道的最大特点是采用"背靠背"的方式同时输送多种油品，其运行与管理的一项重要内容是制定批次计划。利用计算机自动优化批次计划对提高成品油管道管理水平与效率具有重要意义。成品油管道批次计划优化问题建模的难点在于如何描述批次在管道内的运移过程以及满足诸多的工艺运行要求。针对单点注入、多点分输油品需求型成品油管道分输计划优化问题，以管道沿线各管段运行流量整体平稳性最高为目标，采用离散时间的表达方法建立了混合整数线性规划模型。模型可满足批次跟踪、管段运行流量、首站输入、中间站分输、末站分输、站场需求等约束条件。为增加优化结果的实用性，模型中引入了两类约束条件：管道沿线任一中间站应既允许执行部分分输作业，也允许执行全分输作业；为减少管道操作人员的工作量，要求在相邻的两个时段内，若同一中间站对同一批次执行部分分输作业，其分输流量应保持一致。以成品油管道历史输油任务为例，成功利用CPLEX软件获得了模型最优解，验证了模型的有效性。     

拘束度耦合模型计算管道焊接残余应力

焊接残余应力是造成焊缝开裂失效的主要原因,因而精确描述应力对于管道安全输送极为重要,而外加拘束是影响焊接应力分布的众多因素之一。为此,应用ANSYS仿真软件,采用实体—壳单元耦合建模方法,建立了拘束度与焊接过程的温度场和应力场耦合仿真模型,研究了拘束对油气管道焊缝应力的影响。同时,还基于自建的1套自拘束焊接试验装置,实现了不同拘束状态下管道的焊接,并通过应变仪采集焊接过程中的应力应变数据,与模拟结果进行对比,进而证明了ANSYS 仿真耦合模型的有效性。结果表明：①对于两端约束的钢管焊接对接接头,随着管长增加,焊缝处的轴向应力减小,在距离焊缝230 mm处的轴向应力亦减小;②焊趾处的塑性应变亦减小,整体焊接结构的拘束度降低;③焊接的管道残余应力随着拘束度的上升而增大,拘束情况对焊接残余应力的影响明显;④拘束度最大的0.5 m×0.5 m管子,其焊接残余拉应力最大可达140 MPa,高残余拉应力会严重削弱管道的整体性能。进而提出建议：加强管道建设期间的焊接施工管理,避免产生管道焊接时的强拘束。     

基于PHOENICS顺序输送管道混油浓度紊流数值模拟

本文对顺序输送混油机理进行了分析,并根据k-ε紊流模型,引入一些合理的假设,建立了一个比较有效的顺序输送混油数学模型,并利用PHOENICS软件对它进行了模拟计算,讨论了流速与批次对混油浓度的影响。通过数值模拟结果来看,数值模拟能真实反映顺序输送管内混油浓度分布情况,同时也证明了使用一些较为成熟的流体力学软件进行计算机模拟能够为顺序输送混油机理的研究提供一个较为准确而便利的手段。     

原油降粘减阻新方法在渤海A油田稠油管道输送工艺设计中的应用研究

以渤海A油田稠油输送管道工艺设计为基础,在分析稠油管道降粘减阻措施的基础上,首次提出稠油管道回掺活性水新方法。实验分析及软件模拟结果表明,该方法可以在一定程度上改善稠油管道输送条件,能够有效解决稠油管道降粘减阻的难题,可为今后稠油管道输送工艺设计提供参考。     

原油顺序输送管道寿命的分析研究

分析了冷热油顺序输送工艺中冷热油交替、管道停启、压力波动对管道产生的交变应力。针对原油顺序输送埋地直管道的嵌固段,采用名义应力法和累计损伤理论进行管道疲劳寿命分析,得出埋地直管道交变热应力对管道寿命的影响较小,停启对管道寿命影响较大。采用名义应力法进行顺序输送管道寿命分析应做好3项工作:(1)实测管道的载荷谱,找出年周期内的管道应力变化规律;(2)对现有新型管材做疲劳试验,总结出比较准确的管材S-N曲线;(3)找出管道腐蚀和管道初始裂纹在管道交变应力作用下对管道寿命的影响规律。     

管道顺序输送高差混油研究

成品油管道线路起伏时相邻油品的密度差和粘度差是影响混油形成的重要因素.分析了两者对混油过程的影响,推导出了与混油区的物质分布相关的轴向有效分散系数,提出了管道顺序输送高差混油模型.湍流时,粘度对流速断面形成的影响在油流核心不明显,主要是密度差别导致流速断面变化而影响有效分散系数,因此,可忽略混油区粘度的变化.在此基础上简化模型,推导出了高差混油浓度分布的基本方程.通过算例对雷诺数、管长和倾角等影响混油的因素进行了分析.结果表明,倾角对混油的影响程度随着输送距离的增长和雷诺数的提高逐渐减小,特别是在高于临界雷诺数的高度湍流和长距离输送时,倾角对混油的影响程度相当小.