導(dǎo)航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 化工安全論文>>正文

原油順序輸送管道安全停輸時(shí)間研究

文檔作者：周詩崠吳志敏吳明王樹立趙會軍文檔來源： 1．江蘇工業(yè)學(xué)院油氣儲運(yùn)技術(shù)省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 2．遼寧石油化工大學(xué)儲運(yùn)與建筑工程學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年07月16日
下載地址：點(diǎn)擊這里	文件大?。?255.37 KB 共4頁	文檔格式： PDF	下載點(diǎn)數(shù)： 1 點(diǎn)（VIP免費(fèi)）

全屏查看

內(nèi)容預(yù)覽 [文件共4頁]

本文件共4頁，如需編輯使用，請下載。

注：預(yù)覽效果可能會出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大小：255.37 KB 共4頁文件格式：PDF 下載點(diǎn)數(shù)：1 點(diǎn)（VIP會員免費(fèi)）

下一篇：運(yùn)用先進(jìn)監(jiān)控技術(shù)確保油氣管道安全

上一篇：原油輸送管道安全運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化

文本預(yù)覽

僅提取頁面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

2010年第38卷第5期
石 油機(jī)械
CHINA PETR0LEUM MACHINERY
專題研究
原油順序輸送管道安全停輸時(shí)間研究
周詩崠 吳志敏 吳
(1．江蘇工業(yè)學(xué)院油氣儲運(yùn)技術(shù)省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
明 王樹立 趙會軍
2．遼寧石油化工大學(xué)儲運(yùn)與建筑工程學(xué)院)
摘要 針對原油差溫順序輸送工藝，建立了原油順序輸送管道安全停輸時(shí)間計(jì)算模型，利用
有限差分法對停輸模型和再啟動模型進(jìn)行離散化，采用迭代法計(jì)算最小安全停輸時(shí)間。以原油管
道順序輸送大慶油和俄羅斯油為例，分別探討混油界面位置、油品輸量、油品輸送溫度和油品輸
送順序?qū)Π踩］敃r(shí)間的影響。研究結(jié)果表明，大慶油頂俄油的停輸時(shí)間長于俄油頂大慶油的停
輸時(shí)間；混油界面離出站點(diǎn)越遠(yuǎn)，停輸時(shí)間越短；油品輸送溫度越高，停輸時(shí)間越長；油品輸量
越大，停輸時(shí)間越長。
關(guān)鍵詞 原油 順序輸送停輸時(shí)間 數(shù)學(xué)模型
0 引 言
目前，我國進(jìn)口原油量逐年增多，由于進(jìn)口原
油油品物性較好，可實(shí)現(xiàn)常溫輸送，而國產(chǎn)原油凝
固點(diǎn)較高，需要加熱輸送，國產(chǎn)原油與進(jìn)口原油的
順序輸送是一個(gè)冷原油差溫順序輸送過程¨ 。在
原油差溫順序輸送過程中，受出站溫度交替變化的
影響，管道沿線的油流溫度、土壤溫度場及其蓄熱
量始終處于交變狀態(tài)，原油進(jìn)站溫度具有一定幅度
的周期性波動。因此，原油差溫順序輸送管道的安
全停輸時(shí)間與停輸初始時(shí)刻管道溫度場尤其是土壤
蓄熱量有關(guān)，即使在同一工況下，停輸時(shí)機(jī)不同也
可能導(dǎo)致管道的安全停輸時(shí)間不同。合理確定冷熱
原油交替輸送過程的安全停輸時(shí)間，對制定再啟動
方案和停輸檢修計(jì)劃具有重要的指導(dǎo)意義。對于輸
送單一油品的管道來說，安全停輸時(shí)間是保證管道
停輸后終點(diǎn)處油溫不低于油品凝固點(diǎn) 。對于順
序輸送不同種類油品的管道，已不能采用停輸后終
點(diǎn)處油溫不低于油品凝固點(diǎn)這一原則來計(jì)算其安全
停輸時(shí)間。
對于順序輸送不同種類油品的管道，管道安全
停輸時(shí)問是指在該停輸時(shí)間下，管道能夠安全再啟
動，且無論管道內(nèi)油品處于停輸溫降階段還是再啟
動階段，管道內(nèi)任意斷面處油品的溫度均不低于油
品最低安全溫度，再啟動后，油品的進(jìn)站溫度均不
低于該油品的最低安全輸送溫度。考慮到原油順序
輸送過程為一非穩(wěn)態(tài)過程，筆者提出的管道安全停
輸時(shí)間計(jì)算模型由管道停輸計(jì)算模型和再啟動計(jì)算
模型構(gòu)成。
1 建立數(shù)學(xué)模型
在建立模型的過程中，假設(shè)前后輸送的2種油
品界面為一平面，2種油品之間無質(zhì)量交換。管道
被無限大的土壤包圍，緊靠管壁的土壤受管道加熱
升溫，距管壁越遠(yuǎn)，溫度越低，在熱影響半徑外，
土壤溫度等于管道埋深處地溫。
1．1 管道停輸計(jì)算模型
原油液相傳導(dǎo)方程：
d = P ￡ C (＼ 0 廠 +。 一1 0OTrt)+’
AL 1 a ， 、
P C￡r O0
式中A — — 油品導(dǎo)熱系數(shù)，W／(m·K)；
JD￡—— 油品密度，kg／m ；
C — — 油品比熱容，J／ (kg·K)；
— — 油品溫度，℃ 。
$基金項(xiàng)目：江蘇省油氣儲運(yùn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室資助項(xiàng)目“管道輸送與泄漏檢測技術(shù)研究”(CyO805)；遼寧省教育廳基金項(xiàng)目“東北管網(wǎng)中
國大慶．俄羅斯混輸原油安全優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)” (2007T104)。
一l2一 石 油機(jī)械 2010年第38卷第5期
原油固相傳導(dǎo)方程：
Ot =
P s Cs(＼ ar + 。 r Or)／ +
P C 孥O0 s s r
2 2 ＼一／
式中ps—— 蠟密度，kg／m ；
C —— 蠟比熱容，J／(kg·K)；
A —— 蠟導(dǎo)熱系數(shù)，W／ (m·K)；
— — 結(jié)蠟層處溫度，℃ 。
土壤熱影響區(qū)域方程：
一
OTc
Ot ： f + 1+ PGCG＼ar 。r Or／
P憊G C c r2 a ㈩
式中A — — 土壤導(dǎo)熱系數(shù)，w／ (m·K)；
P —— 土壤密度，kg／m ；
C —— 土壤比熱容，J／(kg·K)；
— — 熱影響區(qū)土壤溫度，℃ 。
油流和結(jié)蠟層的邊界條件：
A 亂 j ㈩
式中 — — 自然對流區(qū)半徑，m。
結(jié)蠟層和土壤熱影響區(qū)的邊界條件：
As裂 A 乳 ㈩
式中 — — 管道半徑，m。
土壤與大氣的邊界條件：
A f ： ( 一 ) (6)
式中 —— 大氣溫度，oC；
— — 土壤與大氣的傳熱系數(shù)，w／(m ·
K)。
土壤熱影響區(qū)和外界土壤的邊界條件：
f =T (7)
式中 —— 外界土壤溫度，℃ ；
R ——土壤熱影響半徑，m。
1．2 管道再啟動計(jì)算模型
管道再啟動后，管道內(nèi)油流熱平衡方程如下：
O + + = 0 (8
t Oz p C R
+—_I — =— ～ ()
， ，
式中 —— 管壁處溫度，℃ ；
，— — 油流至管壁的傳熱系數(shù)，W／(m ·
K)；
— — 油品流動速度，m／s。
其他方程同管道停輸時(shí)的式(2) ～式(7 )。
2 數(shù)學(xué)模型求解
對于管道停輸和再啟動方程，使用有限差分
法，把熱傳導(dǎo)偏微分方程轉(zhuǎn)化為差分方程。對于管
道安全停輸?shù)挠?jì)算，采用迭代法計(jì)算最小停輸時(shí)
間。計(jì)算步驟如下：
(1)計(jì)算管道出口處油品流到下一站進(jìn)口需
要的時(shí)間t。 一? =L／v(再啟動模擬計(jì)算的最長時(shí)
間)，令管道停輸時(shí)間t 。：0，保存管道停輸前的
各個(gè)截面的溫度場。
(2)停輸時(shí)間t =t +t lo】? 。
(3)調(diào)用管道停輸溫降計(jì)算程序，停輸時(shí)間
為t p。
(4)t 。=0。
(5)t =t。 +t 一 帥。
(6)調(diào)用再啟動計(jì)算程序，再啟動計(jì)算時(shí)間為
t 。。在再啟動計(jì)算過程中，判斷大慶油在各個(gè)截面
的溫度是否高于其凝固點(diǎn)，如果所有大慶油溫度均
高于其凝固點(diǎn)，轉(zhuǎn)步驟(7)，否則轉(zhuǎn)步驟(9)。
(7)如果t。 >t 轉(zhuǎn)步驟(8)，否則轉(zhuǎn)
步驟(5)。
(8)將保存的管道停輸前的各個(gè)截面的溫度
場賦給管道各個(gè)截面，轉(zhuǎn)步驟(2)。
(9)管道安全停輸時(shí)間為t 。? =t 一
t ，計(jì)算結(jié)束。
其中， 是管道長度，m；t ? 是管道安全
停輸時(shí)間，s；t 是停輸時(shí)間迭代步長，S；t
是停輸計(jì)算時(shí)間，S；t ， 是再啟動計(jì)算時(shí)間，S；
t。 ? 。是再啟動時(shí)問迭代步長，S；tout-max是管道出
口處油品流到下一站進(jìn)口需要的時(shí)問，S。
3 管道安全停輸時(shí)間計(jì)算分析
以慶鐵老線 林源站一垂楊站段順序輸送大慶
油與俄羅斯油(以下簡稱俄油)為例進(jìn)行管道安
全停輸時(shí)間計(jì)算，該段管道長50．1 km，管徑720
mm。在計(jì)算過程中分別探討俄油在前大慶油在后
和大慶油在前俄油在后2種工況的管道安全停輸時(shí)
間。管道停輸后，管道內(nèi)油品向土壤傳熱，管道停
輸時(shí)間越長，管道內(nèi)油品的溫度越趨向于地溫，當(dāng)
停輸時(shí)間無限長，管道內(nèi)油品的溫度與地溫相同。
根據(jù)慶鐵老線的地溫實(shí)際情況，在最冷時(shí)，管道埋
深處的地溫約一2℃ ，而俄油凝點(diǎn)在一14℃ 以下，
2010年 第38卷 第5期 周詩崠等：原油順序輸送管道安全停輸時(shí)間研究
也就是說，無論管道停輸時(shí)間多長，管道內(nèi)俄油溫
度均不會低于其凝固點(diǎn)，也就不會在管道內(nèi)凝固。
計(jì)算過程中規(guī)定大慶油的最低進(jìn)站溫度為33℃ 。
3．1 混油界面對停輸時(shí)間的影響
慶鐵老線順序輸送大慶油與俄油，大慶油的出
站溫度為46℃ ，俄油的出站溫度為35℃ ，2種油
品的輸量均為2 000 m ／h，分別計(jì)算俄油在前大慶
油在后(俄油輸送120 h后開始輸送大慶油，工況
1)和大慶油在前俄油在后(大慶油輸送120 h后
開始輸送俄油，工況2)2種工況下的混油界面在
管道不同位置時(shí)的安全停輸時(shí)間。圖1為混油界面
位置與安全停輸時(shí)間的關(guān)系曲線。
圖1 混油界面位置與安全停輸時(shí)間的關(guān)系曲線
從圖1可以看出，2種工況下混油界面在管線
不同位置對停輸時(shí)間有影響，且混油界面離出站點(diǎn)
越遠(yuǎn)，停輸時(shí)間越短。
大慶油頂俄油過程中，大慶油油頭在輸送過程
中除了向土壤傳熱外，還向俄油油尾傳熱，停輸前
混油界面離出站點(diǎn)越遠(yuǎn)，大慶油油頭的溫降越大，
而此時(shí)大慶油油頭溫度是決定管道安全停輸時(shí)問的
主要因素，因此混油界面離出站點(diǎn)越遠(yuǎn)，停輸時(shí)間
越短。
俄油頂大慶油過程中，俄油油頭與大慶油油尾
接觸時(shí)間越長，大慶油油尾溫降越大，而大慶油油
尾溫度是決定管道安全停輸時(shí)間的主要因素，因此
混油界面離出站點(diǎn)越遠(yuǎn)，停輸時(shí)間越短。
3．2 油品輸送溫度對停輸時(shí)間的影響
慶鐵老線順序輸送大慶油與俄油，2種油品的
輸量均為2 000 m ／h，改變大慶油的輸送溫度和俄
油的輸送溫度，分別計(jì)算俄油在前大慶油在后
(俄油輸送120 h后輸送大慶油5 h)和大慶油在前
俄油在后(大慶油輸送120 h后輸送俄油5 h)的
安全停輸時(shí)間。大慶油輸送溫度對停輸時(shí)間的影響
結(jié)果見圖2，俄油輸送溫度對停輸時(shí)間的影響結(jié)果
見圖3。
從圖2和圖3可以看出，改變俄油輸送溫度和
大慶油的輸送溫度均會影響停輸時(shí)間，且輸送溫度
越高，停輸時(shí)問越長。輸送溫度越高，油品在停輸
階段的初始溫度越高，故停輸時(shí)問越長。
圖2 大慶油輸送溫度對停輸時(shí)間的影響
圖3 俄油輸送溫度對停輸時(shí)間的影響
3．3 油品輸量對停輸時(shí)間的影響
慶鐵老線大慶油的出站溫度為46℃ ，俄油的
出站溫度為35℃ ，分別改變大慶油的輸量和俄油
的輸量，計(jì)算俄油在前大慶油在后(俄油輸送120
h后輸送大慶油5 h，工況3)和大慶油在前俄油
在后(大慶油輸送120 h后輸送俄油5 h，工況4)
的安全停輸時(shí)間。大慶油輸量對停輸時(shí)間的影響結(jié)
果見圖4，俄油輸量對停輸時(shí)間的影響結(jié)果見圖5。
人慶油輸最／(m ·h )
圖4 大慶油輸量對停輸時(shí)間的影響
俄油輸量／(m -h )
00
圖5 俄油輸量對停輸時(shí)間的影響
從圖4和圖5可以看出，改變俄油輸量和大慶
油的輸量均會對停輸時(shí)間有影響，且輸量越大，停
． ． — — 14．—— 石 油機(jī)械 2010年第38卷第5期
輸時(shí)間越長。輸量越大，單位質(zhì)量油品的溫降越
慢，故停輸時(shí)間隨輸量增加而增加。
3．4 輸送順序?qū)ν］敃r(shí)間的影響
從圖1～圖5可以看出，當(dāng)大慶油和俄油輸送
溫度不同時(shí)，油品的輸送順序?qū)Π踩］敃r(shí)問有一
定的影響，俄油頂大慶油的停輸時(shí)問要比大慶油頂
俄油的停輸時(shí)間短。管道再啟動后，油品除向土壤
傳熱外，大慶油頂俄油時(shí)，后行的大慶油會加熱大
慶油頭的溫度；俄油頂大慶油時(shí)，后行的俄油會冷
卻大慶油尾，故停輸時(shí)大慶油的油頭可以降得比大
慶油油尾溫度低一些。大慶油頂俄油時(shí)，安全停輸
時(shí)問主要取決于大慶油的油頭，俄油頂大慶油時(shí)，
安全停輸時(shí)間主要取決于大慶油油尾溫度，故俄油
頂大慶油的停輸時(shí)間要比大慶油頂俄油的停輸時(shí)
間短
4 結(jié) 論
(1)混油界面位置對停輸時(shí)間有影響，混油
界面離出站點(diǎn)越遠(yuǎn)，停輸時(shí)間越短。
(2)油品輸送溫度對停輸時(shí)間有影響，輸送
溫度越高，停輸時(shí)問越長。
(3)油品輸量對停輸時(shí)間有影響，輸量越大，
停輸時(shí)間越長。
(4)大慶油和俄油輸送溫度不同時(shí)，輸送順
序?qū)ν］敃r(shí)間有影響，大慶油頂俄油的停輸時(shí)間長
于俄油頂大慶油的停輸時(shí)間。
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
參考文獻(xiàn)
丁芝來，梁靜華．冷熱油交替順序輸送中熱力問題
分析[J]．油氣儲運(yùn)，2005，24(10)：46—49．
崔秀國，張勁軍．冷熱油交替順序輸送過程熱力問
題的研究[J]．油氣儲運(yùn)，2004，23 (11)：15一
-
19．
鹿廣輝，張冬敏，于達(dá)，等．冷熱原油交替輸送
的傳熱過程研究[J]．油氣儲運(yùn)，2007，26(4)：
14一l6．
吳明，崔華，楊順，等．安全停輸時(shí)間的數(shù)
值計(jì)算[J]．石油化工高等學(xué)校學(xué)報(bào)，1999，12
(4)：72—76．
施雯，吳明．冷熱原油順序輸送過程不穩(wěn)態(tài)傳
熱問題的研究[J]．油氣田地面工程，2008，27
(12)：16—17．
邢曉凱，張國忠．埋地?zé)嵊凸艿劳］斉c再啟動過程
研究[J]．石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，2001，12(3)：21—23．
褚繼偉．慶鐵老線原油順序輸送方案[J]．管道技
術(shù)與設(shè)備，2008，(2)：55，58．
第一作者簡介：周詩崠，講師，生于1978年，2004年
畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)油氣儲運(yùn)工程專業(yè)，獲碩士學(xué)位，
現(xiàn)從事油氣管道輸送技術(shù)等方面的研究工作。地址：
(213016)江蘇省常卅I市。電話：(0519)83290280。E—mail：
zsd2001@ 163．com。
收稿日期：2009—11—24
(本文編輯劉鋒)
下期部分文章預(yù)告
深水SBOP鉆井技術(shù)及裝備發(fā)展現(xiàn)狀?? ?? ??? ?? ?? ??? ? 蘇堪華 管志川 龍芝輝
石油射孑L槍彈間爆轟波干擾的仿真分析? ?? ??? ?? ?? ??? 曹麗娜韓秀清張永光等
油氣混輸泵混合器不同含氣體積分?jǐn)?shù)模擬分析??? ?? ?? ??? ? 馬希金周貫五袁亞飛
四臂式雙井徑測井儀的研制與應(yīng)用? ?? ??? ?? ?? ?? ??? ? 梅彥利 王炯 劉少武
高性能沙漠油田專用車底盤設(shè)計(jì)與應(yīng)用? ??? ?? ?? ??? ?? ?? ??? 張繼杰周希柏
井架承載能力評估軟件開發(fā)與應(yīng)用??????????????? 吳文秀王孟法韓興等
超淺層稠油水平井注采工藝的研究與應(yīng)用???????????? 余月明 佘梅卿 申秀麗等
海底樁腿式結(jié)構(gòu)物的噴射氣舉安裝方法研究?? ?? ??? ?? ?? 聶寶棟鄭福恩劉 巍等
水力噴射壓裂關(guān)鍵技術(shù)分析??? ?? ?? ?? ?? ??? ?? ??? ??-．? ?? ?? 鄒皓
大斜度井氣舉完井管柱研究及應(yīng)用??????????????? 任爽馮仁東 劉會琴等
螺桿泵定子用氫化丁腈橡膠性能分析?????????????? 唐海雄張俊斌馮定等
抽汲防噴盒快速連接裝置??????????????????? 馬勇軍景佩明 車文興等

網(wǎng)友評論 more

化工安全論文最新內(nèi)容

03-11