大型浮顶油罐温度场数值模拟

大型浮顶油罐温度场的准确预测对于原油的战略和商业储备均有着重要的意义。油罐中温度场受大气温度、罐壁保温层厚度与热导率、太阳辐射强度、罐底土壤物性、油品物性等因素的影响。本文考虑以上众多因素的影响，建立了二维大型浮顶油罐温度场预测模型，开发了将浮舱区、油品区、土壤区及罐壁和保温层耦合求解的SIMPLE算法程序。研究了太阳辐射、保温层厚度等因素对油品温度的影响，并将计算结果与现场测试数据进行了对比，发现本模型的预测结果与实验结果吻合良好。     

管输过程中加剂原油流动参数的预测

管输过程中加剂原油的流动性受剪切和热力条件影响,对其进行准确的模拟与预测有重要的理论意义和应用价值。本文结合流体力学能量方程,运用能量耗散理论,在室内模拟试验与现场测试的基础上,建立了原油加剂并在65℃处理后凝点、粘度与管输过程中的定性温度、能量耗散关系的数学模型。通过预测结果与现场实际运行结果的对比,证明此数学模型是可靠的,能够模拟现场实际运行工况。     

长距离管输添加降凝剂含蜡原油模拟试验

通过在试验环道及仪器上进行的长距离管输添加降凝剂含蜡原油模拟试验，研究多次过泵剪切及管流剪切对加剂原油低温流动性的影响，分析环道试验所测管流粘度与旋转粘度计测量结果的对比关系。     

幂律流体在圆管内湍流流动剪切率的近似计算

根据剪切率和能量耗散率的定义，建立了幂律流体湍流剪切率与能量耗散率的关系式。参照文献上对不可压缩牛顿流体湍流能量耗散率的近似算法，提出了一种幂律流体管内湍流能量耗散率的近似算法，从而得到了幂律流体管内湍流剪切率的实用近似算式，再利用湍流剪切率与脉动流剪切率的关系即可得到脉动流剪切率。计算得到的湍流剪切率分布及其随流动特性指数变化的特征与已知规律相符。     

Simulation of pipelining pours point depressant beneficiated waxy crude oil through China West Crude Oil Pipeline

Flow properties of waxy crude oils,particularly the beneficiated waxy crude oils,are sensitive to shear history that the crude oil experienced,called the shear history effect.To simulate this shear history effect accurately is vital to pipeline design and operation.It has been demonstrated by our previous that the energy dissipation or entropy generation due to viscous flow in the shear process is a suitable parameter for simulating the shear history effect.In order to further verify the reliability of this approach,experimental simulations were conducted for three PPD-beneficiated waxy crude oils transported through the China West Crude Oil Pipeline,a most complicated long-distance-crude-oil-pipeline technically and operationally so far in China.The simulations were made by using a stirred vessel and with the energy dissipation of viscous flow as the shear simulation parameter.Comparison between the flow properties of crude oils obtained from field test and experimental simulations,it is found that the gel points and viscosities from experimental simulations are in good agreement with the field data.     

Some advances in crude oil rheology and its application

Waxy crude oil exhibits complex shear-and-thermal-history-dependent non-Newtonian behaviors.In the past 10 years,driven by the petroleum industry,crude oil rheology has been an active field.Studies on crude oil rheology have been passing a way from simply relying on rheological measurements,through quantitative experimental simulation of shear and thermal history effects in pipelining,to recent development of correlation between flow properties and shear and thermal history.Currently,the study is toward quantitative inquiry of relations between the rheological behaviors and micro-structures of wax crystals as well as oil compositions.Advances achieved by the author’ team are summarized,including simulation of the thermal and shear history effects,correlations and computation of flow properties,fractal characterization of morphology and structure of wax crystals,relations of rheological behaviors to fractal dimension and oil compositions,and the most successful example of the application of rheology in crude oil pipelining.Future studies are prospected.     

基于滞回环的含蜡原油触变模型评价

触变性是含蜡原油的一个重要流变特性,对输油管道停输再启动过程的水力特性及安全性至关重要。通过实验,研究了4种含蜡原油在剪切速率先呈线性增大后呈线性减小这一循环加载条件下的滞回环特性。利用最小二乘原理,分别对剪切速率循环一次得到的单一滞回环和剪切速率变化率不同的多个循环得到的多个滞回环进行了拟合。用平均偏差作为统计指标,对8个触变模型进行了评价。结果表明,基于Cheng的含蜡油品中存在完全可逆和完全不可逆两类结构,在Houska模型的基础上建立的模型最适合于描述含蜡原油的滞回环特性。     

含蜡原油的黏弹-触变模型

在胶凝温度以下,因蜡的结晶析出并形成三维空间网络结构,含蜡原油表现出复杂的非牛顿流体特性,如黏弹性、屈服应力和触变性等。目前,含蜡原油的触变性模型均为黏塑性模型,没有考虑屈服点附近及之前物料所具有的黏弹特性。为此,提出了一个包含状态方程和速率方程、共10个未知参数的黏弹-触变模型。模型的剪应力由弹性应力和黏性应力构成,弹性应力为剪切模量与剪应变的乘积,剪切模量正比于结构参数和损耗函数。描述结构参数随时间变化的速率方程,假设结构破坏项与能量耗散率相关,克服了以往速率方程中结构破坏项与剪切率相关这一假设的不足。模型可描述含蜡原油所具有黏弹-触变特性,并且所预测的剪应力能够从以黏弹性为主的阶段平滑过渡到以触变性为主的阶段。利用大庆原油剪切率阶跃和滞回环的实验数据对模型进行验证。结果表明:两种测试的模型拟合值与实测值的平均相对偏差分别在2.0%和5.0%以内;利用由剪切率阶跃测试数据拟合得到的模型参数对滞回环测试进行预测,预测的平均相对偏差约为16%。     

提升博士论文质量的思考——以油气储运工程学科为例

本文剖析了目前油气储运工程学科博士研究生培养中存在的问题,抓好培养过程各个环节,探索中国石油大学(北京)油气储运工程学科博士研究生论文质量提升的途径和方法,阐明导师和学科建设在博士生培养中发挥的作用,以期为提高行业特色鲜明学科的博士生论文质量提供可借鉴的方法,不断提高博士生培养质量。     

剪切作用对加剂原油凝点影响的数学模型

剪切作用是影响加剂原油流动性的主要因素之一.现场测试数据及实验室数据表明,剪切作用引起的加剂原油凝点上升幅度与剪切前加剂原油的降凝幅度(加剂原油的凝点与空白原油凝点的差值)之间有很好的相关性.基于对加剂原油剪切效应实验规律的分析,建立了对不同原油具有一定通用性并能较好地描述剪切后加剂原油凝点与剪切过程粘性流动熵产关系的数学模型.借助该模型,只须知道空白原油的凝点以及剪切前加剂原油的凝点,即可确定经过一定熵产的剪切后,加剂原油的凝点.对于加剂大庆原油、加剂新疆混合原油以及加剂中原原油的294组数据,模型计算结果与实验测结果偏差小于1℃的占50%,偏差小于2℃的占86.8%,平均偏差仅为1.12℃.该模型的建立为实现对管输过程中加剂原油流动性变化的数值模拟打下了基础.