埋地热油管道修复过程热力分析及模拟计算

【摘要】： 东部热油管网已运行30多年,使用寿命已超过设计寿命,多处出现防腐层破损及漏油事故。根据安全运行及增压输送俄罗斯原油的需求和改造后安全平稳运行20年的战略规划,东北管网急需进行维修。管道维修过程中热力状况发生变化,油品特性改变,对修复后再启动能否顺利进行产生影响,因此有必要对热油管道不同修复工况及修复后的再启动过程进行热力研究。 在考虑大气年周期变化及温度突变对埋地管道周围土壤温度场影响的基础上,计入摩擦生热及结蜡热阻对传热系数的影响,建立了埋地含蜡热油管道运行热力水力模型,此模型的建立为热油管道修复热力研究提供了初始条件;利用液相中的当量导热系数,建立了热油管道开挖停输过程非稳态热力模型;建立了停输工况及运行工况下的热力允许最大开挖长度计算方法,利用二分法进行求解;给出了允许停输时间及危险截面的确定方法;考虑在役修复期间开挖段的存在,建立了热油管道修复的停输再启动热力水力计算数学模型,采用修正后的苏霍夫公式求得最小启输量,并利用压力波模型及摩阻模型计算再启动压力;通过模拟计算,研究了不同维修参数下,开挖停输段内油品温度的变化规律;利用模拟数据与庆哈埋地输油管道的运行测试数据对比,验证了稳态运行模型的准确性;在大庆油气田地面工程试验基地进行了管道停输及再启动模拟试验,验证了模型的正确性。开发了“热油管道修复计算”软件,该软件能对未开挖和开挖后停输再启动过程的轴向温度、径向温度、启动压力、允许停输时间、最危险截面等参数进行计算。 以林源至太阳升站热油输送管道为例,进行修复模拟计算,给出相关修复建议。东北管网停输开挖维修的最佳季节为5月份,运行开挖维修的最佳季节为10月份。若5月份维修,当开挖起点与林源站距离大于6.8km时,不能直接停输开挖维修,需要提高出站处的油温。若在林源站开挖,允许停输维修时间为10h;距林源站40km处开挖,允许停输时间为6.7h。